集成封裝形式的LED光電一體化引擎，采用晶圓形態封裝技術，合理的光學與散熱設計，搭配高效高品質的高壓線性恒流技術，實現了以最優化的成本與性能集合的新一代光電一體化LED模塊。

       此產品設計技術可給LED封裝產業帶來一種創新思路，將傳統LED封裝產業范圍向上、下游拓展，在當前LED封裝界陷入邊際成本遞增與邊際收益遞減的現狀，成本利潤已達臨界點而投資回報不如預期的尷尬局面形勢下，不需要進一步追加投資來增加產品的附加值就可獲得一種嶄新光電引擎。符合半導體產品的集成化趨勢及規模化生產的潮流。裸晶光引擎用來設計生產新一代LED球泡燈、筒燈等都十分方便快捷，圖1展示了用寧波美亞裸晶光引擎生產的新型LED球泡燈。

圖2 用寧波美亞裸晶光引擎生產的新型LED球泡燈

一、裸晶光引擎市場前景

       LED封裝企業可以把下游的用戶分為四類(圖1)，裸晶光電引擎在保證燈具優越光電性能的基礎上可大幅降低光源和燈具的物料及加工成本，是配合終端光源和燈具工廠占領市場的理想選擇。

       圖2 LED封裝企業可以把下游用戶分為四類

二、裸晶光引擎性能

       光：高光效可達130lm/w,顯色指數≥80，色容差≤6，符合歐盟ERP條例;

       電：輸入AC180-240V/100-130V/50-60HZ，功率5-12W, PF≥0.95，THD<15% ，電源效率≥90%，EMC符合CE、RCM認證要求;

       熱：基板導熱率≥25 W/m﹒K;

       環保：符合ROSH標準;

       使用：將電源AC輸入端引線直接焊接于模塊上L/N焊盤即可點亮。

       寧波美亞光電的裸晶光引擎的傳導測試如圖3所示，性能滿足規模生產LED光源和燈具的需要。10W裸晶光引擎測試報告(不帶罩)如圖4所示。

       圖3 裸晶光引擎傳導測試

       圖4 10W裸晶光引擎測試報告(不帶罩)

三、裸晶光引擎的組成

       裸晶光引擎由：陶瓷基板 + COB光源 + 驅動電源 組成;

       (一) 陶瓷PCB基板

       陶瓷PCB基板如圖5所示，陶瓷基板具有鋁基板所沒有的許多優點。陶瓷基板的主要優點：

       1、與傳統鋁基板相比，陶瓷基板的反射率較高，有助于提高光效。

       2、陶瓷具有抗氧化，耐酸堿，耐磨、耐老化等高可靠性特點。

       3、陶瓷為絕緣體，有助于LED照明產品通過各種高壓測試，安規測試。

       4、陶瓷的熱脹冷縮系數較小，高溫環境下，其表面也較為平整，有助于保持與散熱體間的熱阻系數。

       5、陶瓷基板導熱系數較高，同等功率設計可使用更小的空間。

圖5   陶瓷PCB基板

       陶瓷基板主要技術參數如表1所示。

       (二) 特殊設計的COB光源

       1)基于材料及芯片排布設計的COB，導熱效率高，使用壽命長。

       COB光源部分是直接將LED發光芯片貼裝在導熱性能極佳的陶瓷基板上，陶瓷基板的導熱率是鋁基板的20倍以上，極速的導熱速度可以將熱量縱向快速導入散熱體，LED熱量的快速導出大幅度降低了LED發光芯片的因熱而光衰減。

       其環形排布的芯片布局保證了每顆芯片均有自己的橫向散熱通道，科學合理的散熱設計真正確保了COB光源部分的高壽命。而不采用通常COB的LED發光芯片的集中串并聯排列模式，這方式使中間部份的芯片承受了更多的熱量，造成COB在點定亮一段時間后因中部溫度集中致使光源中間部分明顯變暗發黑的光衰減現象。

圖6 特殊設計的COB光源

       2)基于科學合理的光學布局與新型封裝材料，獲得優越的發光效率與光形效果。

       LED芯片以雙排環形陣列排布，保證了每顆LED芯片的光發射通道更加通暢，更加沒有阻礙;呈環狀布局的LED芯片陣列投射出的的發光面效果更加柔和，照度分布更加均勻，與同等能量的COB及點光源比，最大限度的減少了同等能量下的點光源造成的光污染。

       LED芯片固于高反射率的陶瓷基片上，使用高折射率、低應力的硅樹脂進行封裝，并且圍壩也采用透光率達80%的封裝膠水，最大限度地避免光損失，更充分的發揮了光源效率。

       3)采用多串少并技術的LED光源可以小電流驅動，因而降低了芯片的發熱量。

       LED光源部分設計成小電流(15-60MA)、高電壓(DC220-256V)工作模式，降低了LED芯片的溫升，并且做到了與低成本線性恒流驅動電源的完美匹配。

       (三) 高壓線性恒流驅動電源

       使用晶圓級封裝技術，以極為簡單的電路結構，實現恒流和高效率，并且最大限度地降低了電源成本。高壓線性恒流驅動芯片應用電路簡潔，沒有電感器、變壓器和電解電容器，高壓線性恒流驅動芯片的原理框圖如圖7，裸片IC打線如圖8。

圖7 高壓線性恒流驅動芯片的原理框圖

       圖8 裸片IC打線圖

       高壓線性恒流驅動芯片主要特點：

       1)線性分段式恒流LED驅動 ;

       2)可根據LED壓降自動切換LED燈串;

       3)高精度LED恒流電流 (+/-3%) ;

       4)最大LED峰值電流:60mA ;

       5)PFC高達0.99;THD小于15% ;

       6)高溫下自動降電流延遲壽命;

       7)LED 斷路，短路，過溫，VDD 欠壓保護;

       8)內置功率管減少了BOM數量;

       9)輕松通過EMC測試;符合CE、SAA、C-TICK、UL標準;

       10)晶圓式封裝。

       裸晶光引擎將成為新一代的LED光電合一的封裝新技術，裸晶光電引擎將顛覆目前的LED光源和燈具的制造技術，使用裸晶光電引擎將可采用自動化生產線快捷而方便簡單的大規模生產球泡燈和筒燈，將大大降低企業的勞動用工成本，為LED光源和燈具進一步降低產品成本，以便LED光源和燈具有更親民的零售價格，從而有可能成為走進平民百姓家庭的廉價藍海LED產品。

       作者介紹：

       何 剛 寧波市美亞光電科技有限公司總工程師

       王玨越 寧波市美亞光電科技有限公司董事長

       顏重光 北京大學上海微電子研究院兼職教授