[发明专利]一种发光二极管的开路保护器

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及发光二极管的开路保护结构。

背景技术

近年来，随着发光二极管(LED)工艺和技术的迅猛发展，采用大功率LED作为发光源的灯具逐年增加，其功率可从几瓦到上百瓦。大功率LED灯具大都采用LED串联的结构，用恒流源供电。然而在实际应用中，串联LED灯却有一个明显的缺点，那就是如果串联的LED中有一个LED开路，则整个LED灯都不亮了。串联LED灯具的这一缺点显著的增加了灯具的维护成本，妨碍了大功率LED灯具的推广使用，并为某些特定应用如警示灯、矿灯、应急灯等带来风险。为了防止LED开路时，LED灯还能亮，则需要在每个串联的LED两端并联开路保护器来保证灯具使用的安全性。

LED的开路保护器是一种并联在LED两端的器件(或电路)，当串联LED电路中某个LED出现开路现象时，LED的开路保护器能够及时启动，提供串联LED电路的电流通道，使得即使串联LED电路中某个LED出现开路现象时，整个LED灯还能继续发光。

目前已开发出的LED开路保护器有两种结构：齐纳二极管型和晶闸管型。齐纳二极管型开路保护器通过与LED并联的齐纳二极管的反向击穿特性为灯具提供开路保护。目前，有的LED生产厂家直接将齐纳二极管与LED封装在一起，即制作成带有开路保护的LED。但是，齐纳二极管本身导通压降较大、功耗较大，使得采用齐纳二极管作为LED的开路保护器同样存在功耗较大的弊端。晶闸管型开路保护器通过应用与LED并联的晶闸管的闩锁特性为灯具提供开路保护，由于其闩锁后导通压降低，功耗小，是一种性能优异的开路保护器件。但是晶闸管本身是一种电流驱动器件(三端器件)，在没有电流驱动的情况下存在启动困难的问题，这使得采用晶闸管作为LED的开路保护器，当LED出现开路时，由于晶闸管不能及时启动而不能提供实际的开路保护作用。

发明内容

本发明提供一种发光二极管(LED)的开路保护器，该开路保护器具有启动快、功耗低的特点，与LED并联使用可以更好地避免串联LED电路中出现LED开路时，整个LED灯都不亮的故障现象，从而更高效的实现LED的开路保护功能。

本发明技术方案如下：

一种发光二极管的开路保护器，如图1所示，包括一个IGBT器件、一个齐纳二极管D和一个电阻R；齐纳二极管D的阳极与IGBT器件的阳极相连，齐纳二极管D的阴极与IGBT器件的栅极相连，电阻R连接于IGBT器件的栅极和阴极之间。

所述IGBT器件是平面型或沟槽型IGBT器件，其阳极结构是电场终止结构、透明阳极结构或短路阳极结构。

所述IGBT器件、齐纳二极管D和电阻R可集成于同一芯片上，构成集成发光二极管开路保护器；且所述集成发光二极管开路保护器与现有IGBT制造工艺相兼容，不会增加器件的工艺复杂程度。

本发明提供的发光二极管的开路保护器由IGBT器件以及齐纳二极管和电阻构成的分压电路组成。使用时，将该发光二极管的开路保护器与发光二极管并联起来，当发光二极管正常工作时，开路保护器两端的电压较低，开路保护器中IGBT器件栅极通过分压电路获得的电压较低，IGBT器件的MOS沟道关断，整个开路保护结构关断，开路保护结构的漏电流很小，不影响发光二极管的工作；当发光二极管开路时，开路保护器件两端电压迅速升高，开路保护器中IGBT器件栅极通过分压电路获得的电压较高，使得IGBT器件的MOS沟道开启，从而IGBT器件进入导通状态，通过IGBT器件结构的优化设计，IGBT器件导通时流过P^-基区大的正向电流使寄生的晶闸管结构开启，使整个结构进入闩锁状态，从而为发光二极管提供开路保护(为串联LED电路提供电流通道)；IGBT器件中寄生晶闸管结构开启进入闩锁状态后，即使没有栅极控制电压也可维持闩锁状态。这使得本发明具有启动快、功耗低的特点，与LED并联使用可以更好地避免串联LED电路中出现LED开路时，整个LED灯都不亮的故障现象，从而更高效的实现LED的开路保护功能。

附图说明

图1是本发明提供的发光二极管的开路保护器的电路结构示意图。其中D或24为齐纳二极管，R或23为电阻，Q为IGBT器件。