一种光电一体化COB光源及其制备方法与流程

本发明涉及LED封装技术领域，尤其涉及一种光电一体化COB光源及一种光电一体化COB光源的制备方法。

背景技术：

普通可调色温LED照明系统通常采用分立式的红、绿、蓝单色LED，通过混合来生成白光，但这种RGB混光本身尚不足以支持较高的CRI（显色指数），混光后主波长半峰宽狭窄，在视觉上刺眼，而且显色性能差，在照明方面存在缺陷，因此多用于显示方面。现有技术中，设计时往往需要添加更多色彩通道以填充到频带中，这样才能获得接近于白炽灯的曲线，因此，器件必须采用红、绿、蓝与琥珀色或红、绿、琥珀色与自然白光的组合，并需要分别对多种芯片（三种或三种以上）供电，驱动电路复杂，而且，由于多种芯片的老化衰减不一致，长期工作会导致色温偏移，也会出现彩色边缘或阴影现象。同时，LED 照明产品和技术发展目标的趋势是进一步提高性能、保证使用寿命和降低成本，因此，光电一体化封装是重要的技术发展方向和途径。

而现今，光电一体集成化系统LED光源的应用越来越普遍，封装时，在PCB线路板上进行布线及电气排布，并将单颗小功率LED分立器件按系统线路表面贴装焊接在PCB线路板上，应用时，只需在线路板外直接粘结散热体或灯具外壳即可。相应地，COB封装作为一种常用的模组集成封装方式，也以其散热性能优越、制造成本低、光线均匀及应用方便等优点被广泛应用。

以类似COB封装技术，将多种类型、尺寸的裸晶元器件和裸晶IC芯片一体化封装在一个导热绝缘基板上，这一系统性封装的实现能极大地提高系统的性能和质量的一致性，并能够减少已有产品中的很多中间生产环节，降低成本，还能进行大规模自动化生产，供电电路简单，构成色温可调的高显色性光电一体化的COB可调色温组件。因此，如何实现上述系统性封装，已成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、体积小巧、色温可调的光电一体化COB光源，可实现裸晶封装，减少散热热阻，提升散热效率。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种一体化COB光源的制备方法，工艺简单、操作方便，便于大批自动化生产。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光电一体化COB光源，包括基板及一体化封装于所述基板的印刷电路中的电器元件，所述电器元件包括驱动模块和发光模块；所述发光模块包括相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域，所述基板上还设置有挡墙，所述发光模块位于所述挡墙内，其特征在于，所述驱动模块包括裸晶IC芯片、裸晶整流二极管、贴片电阻及贴片电容，所述发光模块包括多个裸晶LED，其中所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖有导热绝缘不透明材料。

作为上述方案的改进，所述基板为陶瓷基板。

作为上述方案的改进，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的安放位置与所述挡墙的位置相对应，所述挡墙将所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖，所述挡墙为导热绝缘不透明材料。

作为上述方案的改进，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的安放位置与所述挡墙的位置不对应，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖有导热绝缘不透明材料。

作为上述方案的改进，多个所述裸晶LED依次串联，所述贴片电阻包括第一贴片电阻及两个外部贴片电阻，所述贴片电容的数量为两个，所述裸晶整流二极管的数量为四个；

所述印刷电路中交流电母线两端分别连接两个所述裸晶整流二极管的正、负极；

经四个所述裸晶整流二极管所形成的直流电正极连接所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域中裸晶LED的正极，并通过第一贴片电阻接入所述裸晶IC芯片的供电端口；

所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域中裸晶LED的负极分别接入所述裸晶IC芯片的恒流输出端口；

所述裸晶IC芯片的恒流输出电流值设置端口分别连接两个外部贴片电阻的一端，所述两个外部贴片电阻的另一端接地；

所述裸晶IC芯片的电源端口外接两个贴片电容的一端，所述两个贴片电容的另一端接地。

相应的，本发明还提供了一种光电一体化COB光源的制备方法，包括：

S1，制备基板，在基板上设置有印刷电路；

S2，在所述印刷电路上设置有电器元件，所述电器元件包括驱动模块和发光模块，所述驱动模块包括裸晶IC芯片、裸晶整流二极管、贴片电阻及贴片电容；所述发光模块包括多个裸晶LED并构成相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域；

S3，在所述基板上设置有挡墙，所述发光模块位于所述挡墙内，分别在冷色温高显色性光源区域和暖色温高显色性光源区域覆盖胶体，在裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖有导热绝缘不透明材料。

作为上述方案的改进，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的安放位置与所述挡墙的位置相对应，所述挡墙将所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖，所述挡墙为导热绝缘不透明材料。

作为上述方案的改进，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的安放位置与所述挡墙的位置不对应，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖有导热绝缘不透明材料。

作为上述方案的改进，所述发光模块通过点胶或喷涂胶分隔为相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域。

作为上述方案的改进，所述步骤S2中，在所述印刷电路上设置有电器元件的方法包括：

所述多个裸晶LED依次串联，所述贴片电阻包括第一贴片电阻及两个外部贴片电阻，所述贴片电容的数量为两个，所述裸晶整流二极管的数量为四个；

所述印刷电路中交流电母线两端分别连接两个裸晶整流二极管的正、负极；

经四个裸晶整流二极管所形成的直流电正极连接所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域中裸晶LED的正极，并通过第一贴片电阻接入裸晶IC芯片的供电端口；

所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域中裸晶LED的负极分别接入裸晶IC芯片的恒流输出端口；

所述裸晶IC芯片的恒流输出电流值设置端口分别连接两个外部贴片电阻的一端，所述两个外部贴片电阻的另一端接地；

所述裸晶IC芯片的电源端口外接两个贴片电容的一端，所述两个贴片电容的另一端接地。

作为上述方案的改进，所述导热绝缘不透明材料为高导热不透明硅胶。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明光电一体化COB光源采用裸晶封装技术，将裸晶LED、裸晶IC芯片及裸晶整流二极管等裸晶器件与贴片电阻、贴片电容一体化封装于印刷电路中，实现混合多种晶元类型的裸晶系统性封装，可有效减少散热热阻，提升散热效率。

相应地，本发明将发光模块与驱动模块一体化封装，省掉了整灯放置驱动的位置，方便灯具设计，安装工艺简化，整灯安装和成本大幅降低，便于大批自动化生产。

同时，所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域采用COB工艺封装为相互独立的两路光源，可省掉二次封装和器件支架材料，使成本降低，工艺流程更为简便，还可大幅减小光源体积。

另外，本发明将发光模块划分为独立的冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域，可实现光源色温调节，达到冷色温白光、暖色温白光，冷暖光源混合后中间色温段的高质量白光等多种色温光源转换，经济适用性强、控制简单，可有效提高光源品质。

附图说明

图1是本发明一种光电一体化COB光源的结构示意图；

图2是本发明一种光电一体化COB光源的电路图；

图3是本发明一种光电一体化COB光源的制备方法的第一实施例流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1及图2，图1及图2显示了本发明一种光电一体化COB光源的具体结构，其包括基板及一体化封装于所述基板的印刷电路中的电器元件，所述电器元件包括驱动模块和发光模块。其中，所述驱动模块包括裸晶IC芯片、裸晶整流二极管、贴片电阻及贴片电容，所述发光模块包括多个裸晶LED并构成相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域，所述基板上还设置有挡墙，所述发光模块位于所述挡墙内。

需要说明的是，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖有导热绝缘不透明材料，可有效避免光辐射对裸晶 IC 芯片及裸晶整流二极管正常性能的影响，所述导热绝缘不透明材料优选为高导热不透明硅胶。当所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的安放位置与所述挡墙的位置相对应时，所述挡墙将所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖，所述挡墙为导热绝缘不透明材料，此方案将裸晶IC芯片、裸晶整流二极管与LED发光模块封装在一体，可以减小COB光源的体积；当所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的安放位置与所述挡墙的位置不对应（即，所述挡墙不覆盖所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管）时，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面单独覆盖有导热绝缘不透明材料，所述挡墙可以不为导热绝缘不透明材料，此方案裸晶IC芯片、裸晶整流二极管远离LED发光模块，可减少LED发光模块的散热问题。

如图1所示，所述电器元件包括多个依次串联的裸晶LED（LED）、裸晶IC芯片（IC）、四个裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）、三个贴片电阻（R1、RCS1、RCS2）及两个贴片电容（C1、C2），所述三个贴片电阻（R1、RCS1、RCS2）分别为第一贴片电阻R1及两个外部贴片电阻（RCS1、RCS2）。其中，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）、贴片电阻（R1、RCS1、RCS2）及贴片电容（C1、C2）构成驱动模块；所述多个裸晶LED构成发光模块，所述发光模块通过点胶或喷涂胶分隔为相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域。

与现有技术不同的是，本发明的光电一体化COB光源将裸晶LED、裸晶IC芯片、裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）等裸晶器件以及贴片电阻（R1、RCS1、RCS2）及贴片电容（C1、C2）一体化封装于印刷电路中，实现混合多种晶元类型的裸晶系统性封装。其中，由多个裸晶LED所构成的发光模块包括相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域，根据颜色相加原理，两种颜色根据不同的分配比例后相加获得中间色，通过对冷色温高显色性光源区域和暖色温高显色性光源区域的电流调节控制，来实现光源色温调节，达到冷色温白光、暖色温白光、冷暖光源混合后中间色温段的高质量白光等多种色温光源转换。另外，所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域采用COB工艺封装为相互独立的两路光源，发光模块及驱动模块中裸露的电极焊盘可以直接连接外部交流市电200V~240V 或90 V~130V，实现了高集成度可调色温的光电一体化模组。

具体地，所述基板为导热绝缘材料基板，优选为高导热、高耐压的陶瓷基板。封装时，根据布线图将导电材料印刷、烧结、电镀至基板上形成印刷电路，并将相应裸晶 LED、裸晶 IC 芯片、裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）、贴片电阻（R1、RCS1、RCS2）及贴片电容（C1、C2）一体化封装到所述基板上的印刷电路中。其中，所述印刷电路中交流电母线两端分别连接两个裸晶整流二极管的正极和负极；经四个裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）所形成的直流电正极连接所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域中裸晶LED的正极，并通过第一贴片电阻R1接入裸晶IC芯片的供电端口VIN；所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域中裸晶LED的负极分别接入裸晶IC芯片的恒流输出端口OUT1/OUT2；所述裸晶IC芯片的恒流输出电流值设置端口（CS1、CS2）分别连接两个外部贴片电阻（RCS1、RCS2）的一端，所述两个外部贴片电阻（RCS1、RCS2）的另一端接地；所述裸晶IC芯片的电源端口VCC/VDD外接两个贴片电容C1/ C2的一端，所述两个贴片电容C1/ C2的另一端接地。

因此，本发明光电一体化COB光源采用裸晶封装技术，将裸晶LED、裸晶IC芯片、裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）等裸晶器件以及贴片电阻（R1、RCS1、RCS2）、贴片电容（C1、C2）一体化封装于印刷电路中，实现混合多种晶元类型的裸晶系统性封装，可有效减少散热热阻，提升散热效率；相应地，将发光模块与驱动模块的一体化封装，省掉了整灯放置驱动的位置，方便灯具设计，安装工艺简化，整灯安装和成本大幅降低，便于大批自动化生产；同时，所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域采用COB工艺封装为相互独立的两路光源，可省掉二次封装和器件支架材料，使成本降低，工艺流程更为简便，还可大幅减小光源体积；另外，将发光模块划分为独立的冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域，可实现光源色温调节，达到色温白光、暖色温白光、冷暖光源混合后中间色温段的高质量白光多种色温光源转换，经济适用性强、控制简单，可有效提高光源品质。

参见图3，图3显示了本发明一种光电一体化COB光源的制备方法的第一实施例流程图，包括：

S101，制备基板，在基板上设置有印刷电路。

基板制造工艺流程：选择合适规格的基板，根据特定电路布线图，将导电材料印刷至所述基板上，再进行烘烤固化成为印刷电路，从而制成含电路层的基板。所述基板为导热绝缘材料基板，优选为高导热、高耐压的陶瓷基板。

S102，在所述印刷电路上设置有电器元件。

所述电器元件包括驱动模块和发光模块，其中，所述驱动模块包括裸晶IC芯片、裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）、贴片电阻（R1、RCS1、RCS2）及贴片电容（C1、C2），所述贴片电阻包括第一贴片电阻R1及两个外部贴片电阻（RCS1、RCS2）；所述发光模块包括多个裸晶LED并构成相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域。

相应地，所述步骤S102包括：

A1，将贴片电阻（R1、RCS1、RCS2）及两个贴片电容（C1、C2）固化于所述印刷电路上。具体地，在印刷电路中指定元件位置，采用丝网或钢网印刷粘稠导热导电材料，将设定阻值的第一贴片电阻 R1 和外部贴片电阻（RCS1、RCS2）放置在指定位置，并进行烘烤固化，所述粘稠导热导电材料优选为锡膏。

A2，将多个依次串联的裸晶LED、裸晶IC芯片及四个裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）固化于所述印刷电路上，焊接导电导线以连接裸晶LED、裸晶IC芯片、裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）及印刷电路。其中，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）、贴片电阻（R1、RCS1、RCS2）及贴片电容（C1、C2）构成驱动模块；所述裸晶LED构成发光模块，所述发光模块包括相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域，根据颜色相加原理，两种颜色根据不同的分配比例后相加获得中间色，通过对冷色温高显色性光源区域和暖色温高显色性光源区域的电流调节控制，来实现光源色温调节，达到冷色温白光、暖色温白光，冷暖光源混合后中间色温段的高质量白光多种色温光源转换。

具体地，所述步骤A2包括固晶工艺流程及焊线工艺流程两个步骤：

固晶工艺流程：在所述基板印刷电路的相应位置，将设定数量的裸晶LED用粘稠导热材料固定在指定位置，其中，所述粘稠导热材料优选为导热硅胶，在其他实施例中，所述裸晶LED为倒装芯片时，所述粘稠导热材料优选为锡膏、助焊剂等具有导电功能的导热材料。再用粘稠导热导电材料将四个裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）、一个裸晶 IC 芯片固定在指定位置，然后进行烘烤固化。所述粘稠导热导电材料为银胶。

焊线工艺流程：完成固晶工艺流程后，在各器件的指定位置上，焊接导电导线，以连接基板上的印刷电路线路，完成基板上的全部电路连接。所用导电导线可以为各类导电材料，优选为金线或合金线。

如图1及图2所示，焊线工艺流程中，焊接导电导线以连接裸晶LED、裸晶IC芯片、裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）及印刷电路的方法为：所述印刷电路中交流电母线两端分别连接两个裸晶整流二极管的正极和负极；经四个裸晶整流二极管（2a、2b、2c、2d）所形成的直流电正极连接所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域中裸晶LED的正极，并通过第一贴片电阻R1接入裸晶IC芯片的供电端口VIN；所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域中裸晶LED的负极分别接入裸晶IC芯片的恒流输出端口OUT1/OUT2；所述裸晶IC芯片的恒流输出电流值设置端口（CS1、CS2）分别连接两个外部贴片电阻（RCS1、RCS2）的一端，所述两个外部贴片电阻（RCS1、RCS2）的另一端接地；所述裸晶IC芯片的电源端口VCC/VDD外接两个贴片电容C1/ C2的一端，所述两个贴片电容C1/ C2的另一端接地。

需要说明的是，所述步骤A2中，若裸晶 LED 使用倒装封装形式进行封装时，则根据倒装工艺流程的要求进行，而涉及裸晶 IC 芯片和其它裸晶器件的工艺流程则基本保持不变。

S103，在所述基板上设置有挡墙，所述发光模块位于所述挡墙内，分别在冷色温高显色性光源区域和暖色温高显色性光源区域覆盖胶体，在裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖有导热绝缘不透明材料。

需要说明的是，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖有导热绝缘不透明材料，可有效避免光辐射对裸晶 IC 芯片及裸晶整流二极管正常性能的影响，所述导热绝缘不透明材料优选为高导热不透明硅胶。当所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的安放位置与所述挡墙的位置相对应时，所述挡墙将所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面覆盖，所述挡墙为导热绝缘不透明材料；当所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的安放位置与所述挡墙的位置不对应（即，所述挡墙不覆盖所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管）时，所述裸晶IC芯片、裸晶整流二极管的表面单独覆盖有导热绝缘不透明材料，所述挡墙可以不为导热绝缘不透明材料。

另外，对冷色温高显色性光源区域和暖色温高显色性光源区域进行涂覆荧光胶体时，需按设计要求配制相关比例的荧光胶体，并通过点胶或喷涂将发光模块分隔为相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域。

进一步，对经设置挡墙后的基板进行测试处理，测试工艺流程：对经过步骤S103处理后的基板进行测试，通过特定测试夹具接通对应电压的电源线，从而确认已完成的工艺流程达到要求，同时，可以通过测试获取相关光学和电学参数，验证产品是否达到所设计的要求，保证产品质量。然后，通过点胶或喷涂将发光模块分隔为相互独立的至少一个冷色温高显色性光源区域及至少一个暖色温高显色性光源区域。最后，对基板进行分板处理，并对分板后的基板进行测试，分板和测试工艺流程：对连接成一体的多个基板进行分板处理，然后通过特定测试夹具接通对应电压的电源线，测试获取相关光学和电学参数，确认已完成的工艺流程达到相应要求，并根据相关参数进行分检分类，并精细包装贴识。

由上可知，本发明光电一体化COB光源采用裸晶封装技术，将裸晶LED、裸晶IC芯片、裸晶整流二极管、贴片电阻及贴片电容等裸晶器件一体化封装于印刷电路中，具有以下有益效果：

（1）实现混合多种晶元类型的裸晶系统性封装，可有效减少散热热阻，提升散热效率；

（2）将发光模块与驱动模块的一体化封装，省掉了整灯放置驱动的位置，方便灯具设计，安装工艺简化，整灯安装和成本大幅降低，便于大批自动化生产；

（3）所述冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域采用COB工艺封装为相互独立的两路光源，可省掉二次封装和器件支架材料，使成本降低，工艺流程更为简便，还可大幅减小光源体积；

（4）将发光模块划分为独立的冷色温高显色性光源区域及暖色温高显色性光源区域，可实现光源色温调节，达到冷色温白光、暖色温白光、冷暖光源混合后中间色温段的高质量白光等多种色温光源转换，经济适用性强、控制简单，可有效提高光源品质。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。