LED过流保护功能控制电路的研发

一、立项依据

㈠ 国内外现状、水平和发展趋势

LED，全称为LightEmittingDiode，中文名称是“发光二极管”。其常见的实物形态为LED元件，即将LED芯片置于连接电源的引线板上，然后密封在透明的环氧树脂箱中构成的发光器件。

LED照明行业是指在LED芯片技术的基础上，结合光学、热学、电源学、机械、电子、功效管理、精密生产等多门综合学科的知识和技术，制造出能发出白光的LED照明产品，以满足人们工作和学习等日常生活照明需求的电气机械和器材制造业，目前主要包括LED通用照明、LED工业照明、LED景观装饰照明等三大具体应用领域。

随着技术的逐渐完善，LED照明的应用越来越广泛，产业发展加速，国家也出台相应政策推动发展。2017年7月发布的《半导体照明产业“十三五”发展规划》就提到，到2020年，我国半导体照明关键技术不断突破，产品质量不断提高，产品结构持续优化，产业规模稳步扩大，产业集中度逐步提高，形成一家以上销售额突破100亿元的LED照明企业，培育1~2个国际知名品牌，10个左右国内知名品牌等。

LED凭借寿命长、耗能低、光源体积小、成本相对经济等诸多优势渗透率不断提升，LED市场规模迅速扩张，数据显示，2011年以来，中国LED市场规模快速增长，从2011年的1545亿元增长至2017年LED市场规模达到5509亿元，复合增长率达到了23.6%，数字化、可视化、信息化、智能化的综合智能政务办公需求与日俱增，LED市场规模不断提升，预计未来市场规模将进一步增长，市场前景广阔。

㈡ 项目研究开发目的和意义

半导体发光二极管LED作为新一代的光源，具有长寿命，节能省电，色彩丰富，色纯度高，易于调节亮度，抗震耐冲击，体积小巧，易于构成点、线、面照明组合灯具等显著特点和优点。LED光谱无红外线、紫外线辐射，更无荧光灯的汞毒污染。LED作为新一代光源，愈益受到广泛重视，近几年以来更是得到了飞速的发展。

半导体的LED照明灯具替代低压气体放电的荧光灯照明灯具已是一种趋势，随着社会的进步，LED行业有了较大的发展，对LED行业的设备也提出了更高的要求;目前，在高速发展的电子信息时代，电路设计的稳定性越来越多地引起了人们的高度重视，由于电流保护的功能，更能确保电路安全可靠的运行，但是传统的一些保护控制单元并没有投入过流保护控制单元，以至于当电流过大，或者电路接错的情况下，瞬间的大电流会烧坏整块电路及负载，导致电路工作异常，使得相关的LED受大电流损坏，导致它的使用寿命降低。

本项目研发目的是提供一种具有LED过流保护功能控制电路，可以实现对过流情况的保护，有效保证整体稳定性，使用可靠性和使用寿命。

㈢ 项目达到的技术水平及市场前景

本项目研发实现的具有LED过流保护功能控制电路，通过结构的研究，在发生过流时，可控制过高电流不会流到输出端，以此可有效防止过流而烧坏LED发光组件的情况，也不会因发生过流而引发安全事故，保证了LED发光组件的使用寿命。另外，本项目实现的成果使得电路整体设计合理、保护能力强、可靠性高。

本项目适应市场对过流保护的使用需要，其满足未来多样化的产品发展和使用要求，有效提升产品使用性能和可靠性。其对促进产品进步和发展，实现技术升级，起到积极作用，本项目实现的技术市场应用前景广阔。

二、研究开发内容和目标

㈠ 项目主要内容及关键技术

本项目研发提供是一种具有LED过流保护功能控制电路，包括：输入端、输出端以及连接于输入端与输出端之间的比较器、基准电压单元、电流取样单元、过流保护控制单元，该基准电压单元及电流取样单元分别与比较器的第一、第二输入端连接，过流保护控制单元包括相互连接的可控硅及MOS管，该可控硅的G极连接比较器的输出端，该可控硅的A极连接输入端及MOS管的G极，可控硅的K极接地;MOS管的D极连接连接输出端。基准电压单元包括基准电压芯片，该基准电压芯片的R脚连接稳压二极管D1后连接输入端，该基准电压芯片的R脚与K脚连接，且该K脚连接第一分压电阻R1A及第二分压电阻R2后接地，该基准电压芯片的A脚接地，比较器的第一输入端连接于第一分压电阻R1A与第二分压电阻R2之间。可以解决过流带来的损伤，提升可靠性和使用寿命。

㈡ 技术创新点(国家有关部门、全国(世界)性行业协会等具备相应资质的机构若颁布相关技术参数或标准，应提供。)

1、通过添加比较器，采集电流取样单元的电流信号，并通过将电流信号转换成电压值与基准电压可进行比较，实现输入高低电平进行控制可控硅的导通情况，实现过流保护;

2、通过复位控制设计，采用稳压二极管及复位按键设置，通过连接可控硅及复位键接地，实现对系统的复位设计，提升系统可靠性;

3、发生过流时，控制过高电流不会流到输出端，可有效防止过流而烧坏LED发光组件的情况，不会因发生过流而引发安全事故，保证了LED发光组件的使用寿命。

㈢ 主要技术指标或经济指标

1、结构：包括输入端、输出端、比较器、基准电压单元、电流取样单元、过流保护控制单元;

2、过流保护控制单元包括相互连接的可控硅及MOS管;

3、基准电压芯片的型号为TL431;

4、100-240V～50/60Hz;

5、能效等级：VI(六级能效);

6、可靠性：25℃30000小时。

三、研究开发方法及技术路线

本项目是基于目前公司主营产品的市场情况和发展趋势进行有针对性的改善方案的研究，实现产品的升级，满足市场的使用需要，适应市场的发展趋势要求。

技术路线：

工作时，比较器的第二输入端时刻采集电流取样电阻R6的电流信号，并将电流信号转换为电压值以与基准电压单元的基准电压进行比较，当电流取样电阻R6的电流、电压稳定时，比较器的输出端输出低电平，此时，可控硅截止，MOS管的导通，输入端的电流则直接通过MOS管流到输出端;当电流取样电阻R6的电流、电压过高后，比较器的输出端输出高电平，此时，可控硅导通，输入端的电流则直接从可控硅的K极流到GND，而不会经过MOS管，此时输出端则无过高的电压、电流输出，以此达到保护整块电路板及负载，即防止出现电路工作异常，使避免LED受大电流损坏，保证LED的使用寿命。

项目研究方式：

1、根据目前市场的发展情况以及技术方面的不足，以及这些不足造成的原因，对这些不足进行分析和了解。对国内外行业发展现状进行了解，对国外的先进生产技术进行学习借鉴。

根据市场的要求，以及客户对产品的反应，确定产品生产技术的改善方向，借鉴国外生产技术和先进生产设备的改善方向和实现的方法，摈弃不符合我国行业实际的情况。通过项目研究前期的市场前景调查，确定项目实施的可行性和未来的市场前景;

2、收集市场数据和用户数据，分析市场趋势和目前改善的方向和方法，制定改善的方案，并申请公司审批，并开始筹划项目研发工作;企业研讨，按照市场调查结果进行研讨项目实施决议，并制定相关的研发方案和研发工艺要求;

3、收集市场数据和用户数据，分析市场趋势和目前改善的方向和方法，制定改善的方案，并申请公司审批，并开始筹划项目研发工作;

制定研发的方案和研发规划，并成立研发项目小组，进行组织分工，按照项目的结构组成分割进行研发;

4、按照公司的要求执行项目的研发，并且在过程中执行检测确保研发的顺利和效果;

5、进行样品测试，针对样品的各项要求，按照设计和参数要求执行测试，收集测试信息，并确定改善方向和进一步的优化方向;

7、执行小批量的生产，按照公司的市场布局和情况有计划的执行小批量生产并投放客户使用，跟踪使用情况，收集使用数据进行下一步的完善;

8、经过小批量测试后，按照测试结构进行产品的进一步的完善，形成最终产品要求执行正式的生产和使用，并总结项目的实施情况和项目的工艺技术参数，形成操作使用文件。

关键词： 过流保护电路