本实用新型涉及一种led器件，特别涉及一种小尺寸大功率的集成式led封装模块及光源，属于半导体技术领域。
背景技术：
近年来，为满足led照明的个性化以及定制化需求，业界发展出了多种形式的led光源，其中的一类led光源是通过将多个led芯片与驱动模块集成设置，从而达成即插即用等功能。然而，目前市售的此类led光源普遍存在结构复杂、可靠性低，成本高等不足，且难以满足不同场景的应用需求。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的在于提供一种集成式led封装模块及光源，以克服现有技术中的不足。
为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：
本实用新型实施例提供了一种集成式led封装模块，其包括相互电连接的单芯片大功率led芯片和恒流驱动芯片，所述led芯片和恒流驱动芯片均集成设置在封装基板上，所述封装基板具有相背设置的第一面和第二面，所述第一面固定结合有所述led芯片，所述第二面固定结合有一个以上焊盘，其中至少一个焊盘与所述led芯片电连接，所述led芯片包括晶圆级基片及生长在所述基片表面的外延层，所述外延层被加工形成多个独立功能单胞，所述多个独立功能单胞被分为多个单胞组，该多个单胞组串联和/或并联设置，并且每一单胞组包括一个独立功能单胞或串联和/或并联设置的至少两个独立功能单胞。
在一些实施方式中，所述集成式led封装模块还包括与所述led芯片和恒流驱动芯片集成设置的输入端口，所述输入端口还与所述led芯片及恒流驱动芯片电连接；和/或，所述恒流驱动芯片也固定结合于所述封装基板的第一面。
在一些实施方式中，所述led芯片包括依次串联的n个单胞组，所述恒流驱动芯片包括n个恒流源，n为大于1的整数，其中第一个单胞组的一端能与电源的一极电连接，另一端与第二个单胞组的一端电连接，依此类推，第(n-1)个单胞组的另一端与第n个单胞组一端电连接，而第一个恒流源一端连接于第一个单胞组和第二个单胞组之间，第二个恒流源的一端连接于第二个单胞组和第三个单胞组之间，依此类推，第(n-1)个恒流源的一端连接于第(n-1)个单胞组和第n个单胞组之间，第n个恒流源的一端连接于第n个单胞组另一端，该n个恒流源的另一端还均能与所述电源的另一极电连接。
在一些实施方式中，所述第一个恒流源、第二个恒流源、…、第(n-1)个恒流源、第n个恒流源的开启电压分别为v1、v2、vn-1、vn，并且v1<v2<…<vn-1<vn。
在一些实施方式中，其中第一个单胞组的一端与所述led封装模块的输入端口的一极电连接，而该n个恒流源的另一端均与所述输入端口的另一极电连接。
在一些实施方式中，所述恒流驱动芯片包括一个恒流源，所述led芯片中的多个单胞组与所述恒流源串联设置。
在一些实施方式中，所述led封装模块的封装框架与安装支架适配，所述安装支架包括但不限于smd、支架emc支架、pct支架中的任一种或多种的组合。
在一些实施方式中，结合于所述封装基板第二面的一个以上焊盘包括至少一个电极焊盘，所述至少一个电极焊盘通过沿厚度方向贯穿所述封装基板的导电通道与所述led芯片和恒流驱动芯片电连接。
在一些方式中，结合于所述封装基板第二面的一个以上焊盘同时作为电极焊盘和导热焊盘。
在一些实施方式中，结合于所述封装基板第二面的一个以上焊盘还可包括至少一个导热焊盘。
在一些实施方式中，所述集成式led封装模块还包括与所述led芯片集成设置的过功率保护模块和/或过温保护模块。
本实用新型实施例还提供了一种光源，其包括电源模块以及所述集成式led封装模块，所述电源模块与led封装模块彼此独立，并且所述电源模块具有的输出端口能与所述led封装模块具有的输入端口配合。
在一些实施方式中，所述电源模块包括直流偏置电源模块、半波整流偏置电源模块或脉冲式偏置电源模块等，但不限于此。
较之现有技术，本实用新型实施例通过将单芯片大功率led芯片与恒流驱动芯片(ic)集成封装，可以形成贴片式灯珠，led芯片与恒流驱动集成电路芯片串联于灯珠内，并在封装基板背面进行背贴式电极设计，形成内置恒流控制的高压led光源，这样的设计通过采用多种标准封装尺寸的定义可以优化使用成本，同时佐以多级工作模式的设定，能够适应输入电压大范围波动，提高led光源的输出功率，并且采用背贴式设计可以在实现热电分离的同时，减少应用的使用难度，此外，单芯片大功率led芯片与恒流驱动芯片的组合提供了适配直流偏置、半波整流偏置、脉冲式偏置等多场景应用的可能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一典型实施案例中一种光源的电学原理图；
图2是本实用新型一典型实施案例中一种集成式led封装模块的结构示意图；
图3是本实用新型一典型实施案例中一种集成式led封装模块的正面结构示意图；
图4是本实用新型一典型实施案例中一种集成式led封装模块的背面结构示意图；
图5是本实用新型另一典型实施案例中一种集成式led封装模块的正面结构示意图；
图6是本实用新型另一典型实施案例中一种集成式led封装模块的背面结构示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本实用新型的一些实施例提供的一种光源可以包括电源模块以及集成式led封装模块，所述电源模块与led封装模块彼此独立，并且所述电源模块具有的输出端口能与所述led封装模块具有的输入端口配合。
例如，其中一个典型实施例涉及的一种光源可以参阅图1所示，其中集成式led封装模块1可以集成于贴片式灯珠内部，而电源模块2则设置于贴片式灯珠外部，该集成式led封装模块1与电源模块2之间通过输入端口3、输出端口4配合。
进一步的，该集成式led封装模块1包括集成设置的单芯片大功率led芯片11和恒流驱动芯片12，该led芯片11与恒流驱动芯片12电连接。
在本实用新型的一些实施例中，所述led芯片和恒流驱动芯片均可以集成设置在封装基板上，所述封装基板具有相背设置的第一面和第二面，所述第一面固定结合有所述led芯片，所述第二面固定结合有一个以上焊盘，其中至少一个焊盘与所述led芯片电连接。
进一步的，所述恒流驱动芯片也可以固定结合于所述封装基板的第一面。
进一步的，所述led芯片与恒流驱动芯片之间可以通过打金属线的方式进行电连接。
进一步的，所述led芯片包括晶圆级基片及生长在所述基片表面的外延层，所述外延层被加工形成多个独立功能单胞，所述多个独立功能单胞被分为多个单胞组，该多个单胞组串联和/或并联设置，并且每一单胞组包括一个独立功能单胞或串联和/或并联设置的至少两个独立功能单胞。此处所述的独立功能单胞在被通入足够大的电流时能独立发光。
例如请参阅图2所示，其中一种单芯片大功率led芯片包括对生长于晶圆级基片上的外延层直接进行分割等加工而形成的多个独立功能单胞111，这些单胞111被分为多个组，其中一些组可以串联设置，而这些组内可以包含一个或多个单胞111，若一个组内包含多个单胞111，这些单胞亦可分为多个小组，其中一些小组内的多个单胞111可以串联设置或并联设置，在另外的一些小组内部分单胞111可以是串联设置的，另一部分单胞111可以是并联设置的。
进一步的，该led芯片上还可设置若干电极，其中的一个电极112可以是作为该led芯片与外部电源连接的总电极，而其余一些电极113可以是对应于各个单胞组的。
相应的，所述恒流驱动芯片可以包括多个恒流源121，该多个恒流源121可以通过金属线123分别与该led芯片上相应电极113电连接。该恒流驱动芯片上可以设置电极122，用于作为与外部电源连接的总电极。
在一些情况下，所述恒流驱动芯片可以包括一个恒流源，该恒流源可以通过金属线与该led芯片上的各单胞组串联。该恒流驱动芯片、led芯片上可以分别设置电极，用于作为与外部电源连接的总电极。
请再次参阅图1所示，在一个典型实施例中，所述led芯片包括依次串联的n个单胞组，所述恒流驱动芯片包括n个恒流源，n为大于1的整数，其中第一个单胞组的一端能与电源的一极电连接，另一端与第二个单胞组的一端电连接，依此类推，第(n-1)个单胞组的另一端与第n个单胞组一端电连接，而第一个恒流源一端连接于第一个单胞组和第二个单胞组之间，第二个恒流源的一端连接于第二个单胞组和第三个单胞组之间，依此类推，第(n-1)个恒流源的一端连接于第(n-1)个单胞组和第n个单胞组之间，第n个恒流源的一端连接于第n个单胞组另一端，该n个恒流源的另一端还均能与所述电源的另一极电连接。其中，第一个恒流源、第二个恒流源、…、第(n-1)个恒流源、第n个恒流源的开启电压分别为v1、v2、vn-1、vn，并且v1<v2<…<vn-1<vn。需说明的是，该图1中a区域内的每一二极管符号是指一个或多个单胞组。
在该典型实施例中，集成式led封装模块可以被设定为n级工作模式，即，随着输入电压升高，则：当i2开启时，i1关断；当i3开启时，i2关断；依此类推；随着输入电压降低：当in关断时，in-1开启；当in-1关断时，in-2开启；依此类推。此种n级工作模式的设定能够适应输入电压大范围波动，提高led光源的输出功率。
在一些实施方式中，所述集成式led封装模块还包括与所述led芯片和恒流驱动芯片集成设置的输入端口，所述输入端口还与所述led芯片及恒流驱动芯片电连接。
在一些实施方式中，其中第一个单胞组的一端与所述led封装模块的输入端口的一极电连接，而该n个恒流源的另一端均与所述输入端口的另一极电连接。例如，第一个单胞组的一端、该n个恒流源的另一端可以分别通过前述电极112、电极122与输入端口的两极电连接。
进一步的，在以上实施例中，还可以在所述封装基板的第一面设置若干焊盘，这些焊盘可以分别与所述led芯片上的电极以及所述恒流驱动芯片上的电极通过金属线等电连接。
例如，请参阅图3，在一种集成式led封装模块之中，所述led芯片11、恒流驱动芯片12及与之相配合的电极焊盘13均可以结合于封装基板14的第一面141，led芯片11、恒流驱动芯片12及电极焊盘13之间可以通过金属线等电连接。此外，在封装基板14的第一面还可设置若干预留的焊盘15，以便依据实际需求而加载其它功能模块。
相应的，请参阅图4所示，与之相匹配的是，在封装基板14的第二面142可以设置若干电极焊盘16和一个以上导热焊盘17，其中各电极焊盘16可以通过沿厚度方向贯穿封装基板14的导电通道(图中未示出)与相应的电极焊盘13电连接。采用此种背贴式设计，可以实现热电分离，同时减少应用的使用难度，使该集成式led封装模块可以极为方便的与外部支架等结合。
例如，请参阅图5-6，在另一种集成式led封装模块之中，所述led芯片11、恒流驱动芯片12可以通过陶瓷基材18等结合于封装基板14的第一面，led芯片11、恒流驱动芯片12之间可以通过金属线等电连接。在封装基板14的第二面也可以设置电极焊盘16和兼做导热焊盘的电极焊盘17等，其中第二面的各电极焊盘也可以通过沿厚度方向贯穿封装基板的导电通道(图中未示出)与相应的第一面的电极焊盘电连接。
前述实施例之中，集成式led封装模块还可以包括与led芯片或恒流驱动芯片等集成设置的过功率保护模块、过温保护模块等，籍以提高整个光源在各种应用场景中的可靠性。
前述实施例之中，依据实际应用的需求，电源模块可以选用直流偏置电源模块、半波整流偏置电源模块、脉冲式偏置电源模块等，但不限于此。
前述实施例之中，依据实际应用的需求，电源模块还可以集成或搭配整流桥、滤波续流电路等。
前述实施例之中，依据实际应用的需求，封装基板可以是铝、陶瓷等无机材质的，也可以是热塑性树脂、热固性树脂等有机材质的，或者无机-有机复合材质的。
前述实施例之中，依据实际应用的需求，led封装模块的封装框架外框可以是陶瓷等无机材质的或者硅胶，塑料等有机材质的，以与smd支架、emc支架、pct支架等适配，从而降低成本。
本实用新型以上实施例提供的单芯片大功率led芯片与恒流驱动芯片可以通过集成封装成贴片式灯珠，led芯片与恒流驱动芯片串联于灯珠内，并在灯珠基板背面进行背贴式的电极设计，形成内置恒流控制的高压led光源，其优点包括：通过采用多种标准封装尺寸的定义可以优化使用成本，多级工作模式的设定能够适应输入电压大范围波动，提高led光源的输出功率；采用背贴式设计可以做到热电分离的同时减少应用的使用难度，而单芯片大功率led芯片与恒流驱动芯片的组合提供了适配直流偏置、半波整流偏置、脉冲式偏置等多场景应用的可能；以及，结构更为简单，外形更加紧凑，可以显著降低应用的复杂度，提升整体光源的可靠性，满足高压大功率线性光引擎等应用需求。
应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
1.一种集成式led封装模块，其特征在于包括相互电连接的单芯片大功率led芯片和恒流驱动芯片，所述led芯片和恒流驱动芯片均集成设置在封装基板上，所述封装基板具有相背设置的第一面和第二面，所述第一面固定结合有所述led芯片，所述第二面固定结合有一个以上焊盘，其中至少一个焊盘与所述led芯片电连接，所述led芯片包括晶圆级基片及生长在所述基片表面的外延层，所述外延层被加工形成多个独立功能单胞，所述多个独立功能单胞被分为多个单胞组，该多个单胞组串联和/或并联设置，并且每一单胞组包括一个独立功能单胞或串联和/或并联设置的至少两个独立功能单胞。
2.根据权利要求1所述集成式led封装模块，其特征在于还包括与所述led芯片和恒流驱动芯片集成设置的输入端口，所述输入端口还与所述led芯片及恒流驱动芯片电连接；和/或，所述恒流驱动芯片也固定结合于所述封装基板的第一面。
3.根据权利要求1或2所述集成式led封装模块，其特征在于：所述led芯片包括依次串联的n个单胞组，所述恒流驱动芯片包括n个恒流源，n为大于1的整数，其中第一个单胞组的一端能与电源的一极电连接，另一端与第二个单胞组的一端电连接，依此类推，第（n-1）个单胞组的另一端与第n个单胞组一端电连接，而第一个恒流源一端连接于第一个单胞组和第二个单胞组之间，第二个恒流源的一端连接于第二个单胞组和第三个单胞组之间，依此类推，第（n-1）个恒流源的一端连接于第（n-1）个单胞组和第n个单胞组之间，第n个恒流源的一端连接于第n个单胞组另一端，该n个恒流源的另一端还均能与所述电源的另一极电连接。
4.根据权利要求3所述集成式led封装模块，其特征在于：所述第一个恒流源、第二个恒流源、…、第（n-1）个恒流源、第n个恒流源的开启电压分别为v1、v2、vn-1、vn，并且v1<v2<…<vn-1<vn；和/或，其中第一个单胞组的一端与所述led封装模块的输入端口的一极电连接，而该n个恒流源的另一端均与所述输入端口的另一极电连接。
5.根据权利要求1或2所述集成式led封装模块，其特征在于：所述恒流驱动芯片包括一个恒流源，所述led芯片中的多个单胞组与所述恒流源串联设置。
6.根据权利要求1所述集成式led封装模块，其特征在于：所述led封装模块的封装框架与安装支架适配，所述安装支架包括smd支架、emc支架、pct支架中的任一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述集成式led封装模块，其特征在于：结合于所述封装基板第二面的一个以上焊盘包括至少一个电极焊盘，所述至少一个电极焊盘通过沿厚度方向贯穿所述封装基板的导电通道与所述led芯片和恒流驱动芯片电连接。
8.根据权利要求1所述集成式led封装模块，其特征在于还包括与所述led芯片集成设置的过功率保护模块和/或过温保护模块。
9.一种光源，其特征在于包括电源模块以及权利要求1-8中任一项所述的集成式led封装模块，所述电源模块与led封装模块彼此独立，并且所述电源模块具有的输出端口能与所述led封装模块具有的输入端口配合。
10.根据权利要求9所述的光源，其特征在于：所述电源模块包括直流偏置电源模块、半波整流偏置电源模块或脉冲式偏置电源模块。
技术总结