集成功率级LED与恒流源电路一体化设计
2006年3月31日许 萍 | ||||
(威海职业学院,山东 威海 264210) | ||||
关键词:功率级LED;恒流;热阻;热沉;硅基板 中图分类号:TN312+.8 文献标识码:A 文章编号:1003-353X(2006)01-0059-03 1 引言 目前,功率级LED产品有两种实现方式:一是采用单一的大面积功率级LED芯片封装,美国、日本已经有5W芯片的产品推向市场,需要低压大电流的恒流驱动电源供电,其价格也比较高;另一种是采用小功率芯片集成方式实现功率级LED,日本松下电工已经开发出20W的集成LED产品。然而由于功率级LED在低压大电流条件下工作,对于远距离的恒流驱动电源供电却存在着线路功耗大、系统可靠性低等许多难以解决的技术问题。 在承担的国家级科技攻关项目中,我们将新设计的DIS1xxx系列浮压恒流集成二极管与LED芯片通过厚膜集成电路工艺技术集成为一体,解决了集成功率级LED在使用中的恒流电源供电问题,其电流稳定度、温度漂移和可靠性等技术指标,均符合项目要求。 2 主要参数设计 采用单晶硅片作为基板,用双极型集成电路工艺方法在硅片上制作二氧化硅绝缘层、铝导电反光层,将多个LED芯片、SMD阻容元件和DIS1xxx 系列浮压恒流集成芯片集成在一起。通过光刻和扩散工艺,在单晶硅层形成反向稳压二极管,用于泄放静电,以提高LED的抗静电能力。我们设计的5W功率级集成LED,采用80个0.3mm×0.3mm的 LED蓝光芯片,通过涂敷YAG荧光粉发白光,主要技术参数为: 输入电压范围Vin:DC 150 ±5 V; 恒定工作电流Io :20 mA×2mA; 电流稳定误差△Io:< ±5 %; 恒流温度漂移△IT :<5 μA/℃; 抗静电电压:VEDS≥1500 V; 电功率:Pm ≥ 5 W(加散热片); 光效≥17 Lm/W; 热阻:RΘ≤16℃/W(包括硅基板和铜热沉); 3 电路结构设计 3.1 电路原理设计 3.2 混合集成设计 3.3 热沉的温度梯度设计 RΘ={ln[(a/b)( a+2x)/(b+2x)]}/ 2k(a-b) 式中,a和b分别为硅基板的长和宽; x为硅基板的厚度;k为硅基板的热导率。 4 主要参数测试结果 4.1 热阻与温度梯度 4.2 温度漂移 4.3 发光效率与抗静电 防静电设计的效果比较明显,将50只产品置于静电为1600~1800V的环境中,连续工作48h,无发生静电击穿现象。 5 结论 产品的一体化设计成功,使集成功率级LED在应用过程中减少了对恒流驱动电源的要求,可以直接使用稳压电源进行驱动,而且对稳压电源的要求也比较宽松,供电电压在±10%以内变化时,LED能够保证在恒流状态下正常工作,从而提高了LED 的可靠性。同时,产品在实际使用过程中,可以大大简化其工频驱动电源电路的设计,由于采用很小的驱动电流电路,使远距离供电线路的损耗非常低,特别适用于在远距离供电情况下使用。 来源:中电网--本文摘自《半导体技术》 |
发表新评论
您还未登录!登录后可以发表回复
文章评论 0人参与