专利名称：具有恒流功能的led集成模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体器件照明领域，尤其是具有恒流功能的LED集成模块。
背景技术：
目前，各种形式集成的LED组件或模块，已经在照明、信号灯和霓虹灯等领域开始应用，但是，由于半导体发光二极管的伏安特性决定了在使用中必须用具有恒流功能的电源供电，才能保证其正常、可靠地工作，由于多数用户都习惯采用稳压电源供电，因此，在使用中经常发生故障，给用户和生产集成LED模块的厂家造成了巨大损失，特别是对于低压(10伏以下)供电的集成LED模块来说，当电源电压上升10％时，就可能使集成LED模块的工作电流提高50％以上，很容易将集成LED模块烧毁。由于这些原因，使集成LED模块，特别是大功率集成LED模块的推广使用受到了一定的制约。
发明内容
为了克服现有的各种形式的集成LED组件和模块在使用中存在的必须恒流电源供电、容易因电源电压波动而烧毁等技术缺陷，本实用新型提供了一种适用于稳压电源供电和恒流电源供电，自身具备对电源电压变化、LED阻抗变化能够进行自调整适应，工作在规定的恒流状态的LED集成模块，使用户能够很方便的使用集成LED模块，并提高了集成LED模块的可靠性，降低了使用成本，为集成LED模块生产厂家和使用集成LED模块的厂家都带来了经济效益。
本实用新型解决其技术问题而采用了恒流电路设计和半导体薄/厚膜集成工艺技术，其技术方案是在具有恒流功能的LED集成模块中的基板上，将发光二极管管芯和恒流电路单元中的三极管管芯、二极管管芯和SMD电阻等电子元器件，应用薄/厚膜集成工艺技术集成在一起，构成一个整体的集成电路模块，在基板上采用蒸发、溅射或电镀等技术形成金属薄层，采用光刻腐蚀的方法对金属薄层进行腐蚀，按照电路布线要求形成一定形式的导电金属薄层结构，以满足发光二极管管芯、三极管管芯、二极管管芯和SMD电阻等电子元器件之间的不同电连接方式的要求。
发光二极管管芯、三极管管芯、二极管管芯和SMD电阻等电子元器件的底部与基板进行固定粘结，粘结物质具有一定的粘度和很高的热导率、导电率，根据发光二极管管芯、三极管管芯、二极管管芯和SMD电阻等电子元器件之间以及与基板金属薄层之间不同的电连接方式要求，采用金丝或硅铝丝进行键合电连接，用透明的环氧树脂或硅胶将完成键合的发光二极管管芯、三极管管芯、二极管管芯、SMD电阻等电子元器件及键合的金丝或硅铝丝引线全部覆盖，以保护发光二极管管芯、三极管管芯、二极管管芯、SMD电阻和电子元器件及键合引线。
恒流电路单元由(1)恒流稳压电路，(2)恒流控制电路，(3)多路恒流输出电路三部分组成，多路恒流输出电路(3)与集成LED单元(4)连接，向集成LED单元(4)提供恒定的工作电流。
恒流稳压电路(1)由三极管T1、T2，二极管D1、D2和电阻R1组成，三极管T1的基极与T2的发射极连接，三极管T2的基极与T1的集电极及电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与三极管T2的集电极及电源正极U+连接，二极管D1、D2串联后的正极与三极管T1的发射极连接，二极管D1、D2串联后的负极与电源负极U-连接。
恒流控制电路(2)由电阻R2，三极管T3、T4组成，电阻R2的一端与恒流稳压电路(1)中的三极管T1的基极、T2的发射极连接，另一端与三极管T3的集电极、T4的基极连接，三极管T3的发射极与电源负极U-连接，三极管T4的集电极与电源正极U+连接。
多路恒流输出电路(3)由三极管TL1、TL2……TLn组成，根据集成LED的供电需要确定三极管的数量n，三极管TL1、TL2……TLn的集电极分别与一组相同工作电流的集成LED1、LED2……LEDn的负极连接，集成LED1、LED2……LEDn的正极与电源正极U+连接，三极管TL1、TL2……TLn的基极都与恒流控制电路(2)中的三极管T3的基极和T4的发射极连接，三极管TL1、TL2……TLn的发射极都与电源的负极U-连接。
本实用新型的有益效果是，通过对恒流电路单元和多个LED进行集成，使具有恒流功能的集成LED模块能够适用于稳压电源供电或恒流电源供电的场合使用，能够对电源电压在一定范围内的波动、集成LED的阻抗变化进行自调整适应，以保证集成LED工作在规定的恒流状态，满足用户的使用方便性和经济性要求，具有成本低、适用范围广和可靠性高等优点，能够满足照明、信号灯和霓虹灯等不同使用场合的需求。
以下结合附图和实施实例，对本实用新型进一步进行说明。
图1是本实用新型的电路结构框图。
图2是本实用新型的一种1瓦二路恒流功能LED集成模块的集成平面图。
图3是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
图1是本实用新型的电路结构框图，在图中(1)恒流稳压电路，(2)恒流控制电路，(3)多路恒流输出电路，(4)集成LED单元，(5)外部直流供电电源，多路恒流输出电路(3)与集成LED单元(4)连接，向集成LED单元(4)提供恒定的工作电流，外部直流供电电源(5)向电路中所有的元器件进行供电，恒流稳压电路(1)由三极管T1、T2、电阻R1和二极管D1、D2构成，通过三极管T1、T2之间的相互控制和制约，保证在外部直流供电源(5)的电压在一定范围内波动，负载集成LED单元(4)的阻抗在一定范围内发生变化时，对电压V2进行稳定，同时对电流I2进行恒流，由于I2处在恒流状态，则保证了恒流控制电路(2)得到稳定的工作电压V2是一个恒定值，同时控制多路恒流输出电路(3)的输出电流处在恒流状态，向集成LED单元(4)提供规定范围内的恒流IL1、IL2……ILn。
图2是本实用新型的一种1瓦二路恒流功能LED集成模块的集成平面图，在图中(6)金属薄层负电极连接区，(7)金丝或硅铝丝，(8)基板，(9)金属薄层正极连接区，(10)SMD电阻，(11)发光二极管管芯，(12)三极管管芯，(13)二极管管芯，16个发光二极管管芯(11)分两路，每路8个发光二极管管芯串联电连接，串联后的负极分别与三极管管芯(12)中的TL1和TL2的集电极通过金丝或硅铝丝键合连接，串联后的正极与金属薄层正极连接区(9)通过金丝或硅铝丝(7)键合连接，按照图3的各个元器件之间的电连接要求，将发光二极管管芯(11)、三极管管芯(12)、二极管管芯(13)和SMD电阻(10)分别粘结在基板(8)或基板上面的金属薄层上，粘结物质具有很好的导热性和导电性，使用金丝或硅铝丝(7)将各个元器件之间进行键合连接，使用金丝或硅铝丝(7)将各个元器件与金属薄层进行键合连接，按照电路布线要求，采用光刻腐蚀的方法将金属薄层蚀刻成一定形式的结构，在完成键合的基板上，用透明环氧树脂或硅胶将发光二极管管芯(11)、三极管管芯(12)、二极管管芯(13)、SMD电阻(10)和键合的金丝或硅铝丝(7)进行覆盖。
图3是本实用新型的电路原理图，在图中恒流稳压电路由三极管T1、T2、电阻R1和二极管D1、D2构成，通过三极管T1、T2之间的相互控制和制约，使电流I2恒定在一固定值，电压V2稳定在一固定值，即V2＝Vbel+VD1+VD2I2＝(Vbel+VD1+VD2-Vbe3-Vbe4)/R2外部直流供电源(5)的电压在规定值的±20％范围内波动，负载集成LED单元(4)的阻抗在规定值的±30％范围内发生变化时，通过参数设计选择合适的静态工作点，使三极管T1、T2、T3、T4和TL1、TL2……TLn处在放大状态，因而使电压V2稳定，同时保证I2处在恒流状态，通过恒流控制电路中的三极管T3、T4的相互控制，确保多路恒流输出电路中的TL1、TL2……TLn的基极电压、电流稳定，使三极管TL1、TL2……TLn始终处在稳定的放大状态，因而使负载集成LED(4)中的各路LED的工作电流IL1、IL2……ILn也稳定在规定值之内，当三极管的直流放大系数较大时，则
IL1＝IL2＝……＝ILn≈I2IL1、IL2、……ILn的具体数值根据各路发光二极管的工作电流进行确定，需要的外部直流供电电源的电压U+根据各路发光二极管的工作电压和恒流输出三极管TL1、TL2……TLn的静态工作点进行确定。
各个三极管管芯基本参数为NPN型硅三极管，ICM≥5×I2，BVCEO≥3×U+，HFE＝180～200；各个二极管管芯的基本参数硅二极管，IF≥5×I2，VR≥3×U+；各个SMD电阻的基本参数体积小于0.7mm×0.4mm×0.2mm，功耗100mW。
在具有恒流功能的集成LED模块中，当集成LED需要小于或等于三路恒流供电时，图3中的三极管T4和二极管D2可以去掉，将a、b两点短路连接，将二极管D1的负极直接与电源负极U+连接。
权利要求1.一种具有恒流功能的LED集成模块，其特征在于将具有恒流功能的电路单元与多个发光二极管集成在一个LED集成模块中，形成一个相对供电电源的恒流负载，保证供电电源在一定电压范围内波动及集成LED模块内的多个发光二极管管芯的阻抗在一定范围内变化时，集成LED模块中的多个发光二极管仍能在规定的恒流状态下工作。
2.根据权利要求1所述具有恒流功能的LED集成模块，其特征在于恒流功能的电路单元由恒流稳压电路、恒流控制电路和多路恒流输出电路组成，恒流稳压电路向恒流控制电路提供稳定的工作电压V2和恒定工作电流I2，恒流控制电路控制多路恒流输出电路中各路三极管的基极电位和基极电流，多路恒流输出电路中的各路三极管的集电极与相应的集成LED单元的负极分别连接，向各路集成LED单元提供相同的恒定工作电流IL1、IL2......ILn，同时有IL1＝IL2＝......＝ILn≈I2的关系。
3.根据权利要求1所述具有恒流功能的LED集成模块，其特征在于在具有恒流功能的电路单元中，当需要向集成LED提供恒流的路数小于或等于三路时，三极管T4和二极管D2可以去掉，将a、b两点短路连接，将二极管D1的负极直接与电源负极连接。
4.根据权利要求1所述具有恒流功能的LED集成模块，其特征在于采用薄膜/厚膜集成电路工艺技术，将发光二极管管芯、三极管管芯、二极管管芯和SMD电阻等电子元器件用粘结物质粘结在基板或基板上面的金属薄层上，并按照电路连接要求，采用金丝或硅铝丝将各个元器件之间，各个元器件与金属薄层进行键合连接。
5.根据权利要求2所述恒流稳压电路，其特征在于恒流稳压电路由三极管T1、T2，二极管D1、D2和电阻R1组成，三极管T1的基极与T2的发射极连接，三极管T2的基极与T1的集电极及电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与三极管T2的集电极及电源正极U+连接，二极管D1、D2串联后的正极与三极管T1的发射极连接，二极管D1、D2串联后的负极与电源负极U-连接。
6.根据权利要求2所述恒流控制电路，其特征在于恒流控制电路由电阻R2，三极管T3、T4组成，电阻R2的一端与恒流稳压电路中的三极管T1的基极、T2的发射极连接，另一端与三极管T3的集电极、T4的基极连接，三极管T3的发射极与电源负极U-连接，三极管T4的集电极与电源正极U+连接。
7.根据权利要求2所述多路恒流输出电路，其特征在于多路恒流输出电路由三极管TL1、TL2......TLn组成，n的具体数值根据实际需要确定，三极管TL1、TL2......TLn的集电极分别与各路相同工作电流的集成LED1、LED2......LEDn的负极连接，各路集成LED1、LED2......LEDn的正极与电源正极U+连接，三极管TL1、TL2......TLn的基极都与恒流控制电路中的三极管T3的基极和T4的发射极连接，三极管TL1、TL2......TLn的发射极都与电源的负极U-连接。
专利摘要一种具有恒流功能的LED集成模块，由恒流电路单元和多个发光二极管组成，恒流电路单元由恒流稳压电路、恒流控制电路和多路恒流输出电路组成，采用薄膜/厚膜集成工艺技术，将具有恒流电路单元的电子元器件与多个发光二极管集成在一个LED模块中，形成一个相对供电电源的恒流负载，保证供电电源在电压在±20％范围内波动及集成LED模块内的多个发光二极管管芯的阻抗在±30％范围内变化时，集成LED模块中的多个发光二极管仍能在规定的恒流状态下工作，具有恒流功能的集成LED模块能够适用于稳压电源供电或恒流电源供电的场合使用，满足用户的使用方便性和经济性要求，具有成本低、适用范围广和可靠性高等优点，能够满足照明、信号灯和霓虹灯等不同使用场合的需求。
文档编号H05B37/02GK2697828SQ20042004055
公开日2005年5月4日 申请日期2004年5月9日 优先权日2004年5月9日
发明者许萍, 赵军萍, 马晓宇, 王亚盛 申请人:王亚盛