Module LED reglabile bazate pe CSP-COB
Abstract: Cercetările au indicat corelația dintre culoarea surselor de lumină și ciclul circadian uman. Agitarea color la nevoile de mediu a devenit din ce în ce mai importantă în aplicațiile de iluminat de înaltă calitate. Un spectru perfect de lumină ar trebui să prezinte calități cele mai apropiate de lumina soarelui cu CRI ridicate, dar este în mod ideal atins de sensibilitatea umană. O lumină centrată umană (HCL) trebuie să fie proiectată în funcție de mediul de schimbare, cum ar fi facilitățile cu mai multe utilizări, sălile de clasă ， îngrijirea sănătății ， și pentru a crea atmosferă și estetică. Modulele cu LED -uri reglabile au fost dezvoltate prin combinarea pachetelor de scară cip (CSP) și a tehnologiei Chip On Bord (COB). CSP-urile sunt integrate pe o placă de cob pentru a obține o densitate mare de putere și uniformitatea culorii ， adăugând în același timp o nouă funcție a tunabilității culorii. Sursa de lumină rezultată poate fi reglată continuu de la iluminarea luminoasă și mai rece în timpul zilei pentru a dimmeca ， iluminare mai caldă seara, această hârtie detaliază designul, procesul și performanța modulelor LED și aplicarea acesteia în lumina caldului LED-ul LED și lumina penduzării.
Cuvinte cheie:HCL, ritmuri circadiene, LED -ul reglabil, CCT dual, întunecare caldă, CRI
Introducere
LED -ul așa cum știm că a trecut de peste 50 de ani. Dezvoltarea recentă a LED-urilor albe este ceea ce a adus-o în ochiul public ca înlocuitor pentru alte surse de lumină albă, pe care s-au făcut surse tradiționale de lumină ， LED nu numai că prezintă avantajele economiei de energie și a vieții îndelungate, dar deschide ușa către noile flexibilitate de design pentru digitalizare și reglarea culorilor. Culorile primare-RED, VERDE și BLUE-și apoi amestecă trei culori pentru a forma lumină albă. Cealaltă este să folosești materiale fosforice pentru a converti albastru monocromatic sau violet LED LED la lumină albă cu spectru larg ，, în același mod, un bec fluorescent funcționează.
Iluminarea inteligentă este o zonă cheie din clădirea inteligentă și orașul inteligent în zilele noastre. Un număr tot mai mare de producători participă la proiectarea și instalarea Smart Lightingsin New Construction. Consecința este că o cantitate uriașă de modele de comunicare este implementată în diferite mărci de produse ，, cum ar fi KNX) Bacnetp ', Dali ， Zigbee-Zhazba' ， ， ， Plc-Lonworks, etc. Altele (adică, compatibilitate scăzută și extensibilitate).
Corpurile LED cu capacitatea de a oferi o culoare ușoară variabilă au fost pe piața de iluminare arhitecturală încă din primele zile de iluminare în stare solidă (SSL). Cu toate că, iluminarea reglabilă a culorilor rămâne o lucrare în curs și necesită o anumită cantitate de teme de către specificatorul, dacă instalația va avea succes. Există trei categorii de bază de tipuri de reglare a culorilor în corpurile de iluminat cu LED: reglare albă, diminuare și reglare în culori complete. Toate cele trei categorii pot fi controlate de un emițător wireless folosind zigbee ， Wi-Fi, Bluetooth sau alte protocoale ， și sunt rezistente la puterea de construcție.
Ritmuri circadiene
Plantele și animalele prezintă modele de modificări comportamentale și fiziologice pe un ciclu de aproximativ 24 de ore care se repetă pe zilele succesive-acestea sunt ritmuri circadiene. Ritmurile circadiene sunt influențate de ritmuri exogene și endogene.
Ritmul circadian este controlat de melatonină, care este unul dintre hormonii majori produși în creier. Și induce de asemenea somnolență.Melanopsina receptorii au stabilit faza circadiană cu lumină albastră pe de trecere prin închiderea producției de melatonină ". Expoziția la aceleași lungimi de undă albastre de lumină va interfera cu somnul și va perturba ritmul circadian. Desincronizarea circadiană previne corpul uman. de perturbare circadiană se extinde dincolo de atenția zilei și a dormit noaptea.
Despre ritmurile biologice la om pot fi măsurate în mai multe moduri, de obicei, ciclul somnului/trezirea, temperatura corpului miezului, melatoninconcentrare, concentrația de cortizol și concentrația alfa amilazei8. Dar lumina este sincronizatoarele primare ale ritmurilor circadiene până la poziția locală pe Pământ, deoarece intensitatea luminii ， distribuția zilnică, temporizarea și durata. Timpul expunerii la lumină poate avansa sau întârzia ceasul internațional ". Ritmurile circadiene vor influența performanța și confortul omului, etc. Sistemul circadian uman este cel mai sensibil tolight la 460 nm (regiunea albastră a viziblespectrului), în timp ce sistemul vizual este cel mai sensibil la 555 n. LED -urile cu sistem de detectare și control integrat pot fi dezvoltate pentru a satisface cerințe de iluminare atât de înaltă performanță.
Fig.1 Lumina are un efect dual asupra profilului de melatonină de 24 de ore, efectului acut și efectului de schimbare a fazelor.
Proiectare pachet
Când ajustați luminozitatea halogenului convențional
Lampa, culoarea va fi schimbată. Cu toate acestea, LED -ul convențional nu este capabil să regleze temperatura culorii în timp ce se schimbă luminozitatea ， emulând aceeași schimbare a unor iluminări convenționale. În zilele anterioare, multe becuri vor folosi LED -uri cu diferite LED -uri CCT combinate pe PCB Boardto
Schimbați culoarea iluminatului schimbând curentul de conducere. Are nevoie de proiectare complexă a modulului de lumină a circuitului pentru a controla CCT, ceea ce nu este o sarcină ușoară pentru producătorul de corpuri de iluminat. Pe măsură ce proiectarea iluminatului progresează ， dispozitivul de iluminat compact, cum ar fi luminile spot, cât și luminile în jos, apelează la dimensiunea de dimensiuni, modulele LED cu densitate ridicată, pentru a satisface atât reglarea culorilor, cât și cerințele de sursă de lumină compacte, apar pe piață cobs de culoare reglabilă.
Există trei structuri de bază ale tipurilor de reglare a culorilor, prima, folosește legătura caldă CCT CSP și CCT CCT rece pe placa PCB direct ilustrată în figura 2. COB-ul reglabil de tip al doilea cu LES umplut cu mai multe dungi de silicone de fosfor CCT diferite prezentate în figura
3. În această lucrare, o a treia abordare se adoptă amestecând cald CCT CSP Ledswith Blue Flip-Chips și lipit îndeaproape atașat pe un substrat. Atunci un baraj de silicon reflector alb alb este distribuit pentru a înconjura CSP-urile albe calde și flip-chip-uri albastre. În mod obișnuit, este umplut cu fosfor conținut siliconeto completă modul de co-co-color dual, așa cum se arată în Fig.4.
Fig.4 Culoare caldă CSP și Blue Flip Chip Cob (Structura 3- SHILUON DEZVOLTARE)
Comparativ cu structura 3, structura 1 are trei dezavantaje:
(a) Amestecarea culorilor printre diferitele surse de lumină CSP din diferite CCT nu este uniformă datorită segregării siliconului fosfor cauzat de cipurile surselor de lumină CSP;
(b) Sursa de lumină CSP este deteriorată cu ușurință cu o atingere fizică;
(c) decalajul fiecărei surse de lumină CSP este ușor de capturat praful pentru a provoca reducerea lumenului de cob;
Structura2 are, de asemenea, dezavantajele sale:
(a) dificultăți în controlul proceselor de fabricație și controlul CIE;
(b) Amestecarea culorilor printre diferitele secțiuni CCT nu este uniformă, în special pentru modelul de câmp aproape.
Figura 5 compară lămpile MR 16 construite cu sursa de lumină a structurii 3 (stânga) și a structurii 1 (dreapta). Din imagine, putem găsi că structura 1 are o nuanță ușoară în centrul zonei emițătoare, în timp ce distribuția intensității theluminoase a structurii 3 este mai uniformă.
Aplicații
În abordarea noastră folosind Structura 3, există două modele de circuit diferite pentru reglarea luminii și a luminozității. Într-un circuit cu un singur canal, care are o cerință simplă a driverului, șirul alb CSP și șirul de flip-chip albastru sunt conectate în paralel. Există o rezistență fixă a șirului CSP. Odată cu rezistența, curentul de conducere este împărțit între CSP și jetoane albastre care rezultă schimbarea culorii și luminozității. Rezultatele detaliate de reglare sunt prezentate în tabelul 1 și figura 6. Curba de reglare a culorilor a circuitului cu un singur canal prezentat în Figura7. CCT crește curentul de conducere. Am realizat două comportamente de reglare cu un bulband cu halogen convențional emulat, cealaltă reglare mai liniară. Gama CCT reglabilă este de la 1800K la 3000K.
Tabelul1. Flux și CCT se schimbă cu curentul de conducere al modelului COB cu un singur canal 12SA
Fig.7CCT Reglarea împreună cu curba neagră cu curent de conducere în cob (7a) controlat cu un singur canalcircuit
Reglarea comportamentelor cu luminanță relativă în referire la lampa cu halogen (7B)
Celălalt design folosește un circuit cu două canale în care aranjamentul reglabil CCT este mai larg decât un singur canalcircuit. Stringul CSP și șirul albastru flip-chip separat electric pe substrat și astfel necesită o sursă de alimentare specială. Culoarea și luminozitatea sunt reglate prin conducerea celor două circuite la nivelul de curent dorit și raport. Poate fi reglat de la 3000k la 5700kas prezentat în figura 8 din SHINEON Modelul COB Dualel COB 20DA.Table 2 a enumerat rezultatul detaliat de reglare care poate simula îndeaproape schimbarea luminii de zi de la dimineață până la seară. Combinând utilizarea senzorului de ocupare și a circuitelor de control ， Această sursă de lumină reglabilă crește expunerea la lumina albastră în timpul zilei și reducerea expunerii umane la lumina albastră în timpul nopții. precum și funcții de iluminare inteligentă.
Rezumat
Modulele cu LED -uri reglabile au fost dezvoltate prin combinarea
Pachetele de scară cipuri (CSP) și tehnologia Chip On bord (COB). CSPSand Blue Flip Chip este integrat pe o placă de COB pentru a obține o densitate mare de putere și uniformitatea culorii, structura cu două canale este utilizată pentru a obține o reglare mai largă a CCT în aplicații precum iluminatul comercial. Structura cu un singur canal este utilizată pentru a realiza funcția de emulare a funcției de emulare cu halogen în aplicații precum acasă și ospitalitate.
978-1-5386-4851-3/17/31.00 $ 02017 IEEE
Confirmare
Autorii ar dori să recunoască finanțarea de la național -cheie de cercetare și dezvoltare
Programul Chinei (nr. 2016YFB0403900). În plus, sprijin din partea colegilor din Shineon (Beijing)
Tehnologia Co, este recunoscută și recunoscător.
Referințe
[1] Han, N., Wu, Y.-H. și Tang, Y, „Cercetarea dispozitivului KNX
Nod și dezvoltare bazată pe modulul de interfață de autobuz ", 29th Conference Chinese Control (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. și Hong, SH, „O nouă propunere de sistem de gestionare a rețelei pentru BACNET și modelul său de referință”, a 8-a Conferință internațională IEEE privind informatica industrială (INDIN), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. și Klau GW, „Dalix: aliniere optimă a structurii proteinei Dali”, Tranzacții IEEE/ACM pe biologie de calcul și bioinformatică, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. și Steen Haut, K.,
„Coexistența cu WiFi pentru un produs în zigbee de automatizare a casei” ， IEEE 19 Simpozionul privind comunicațiile și tehnologia vehiculelor în Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， WU, QX și Huang, YW, "Sistem de citire automată a contorului bazat pe comunicarea liniei electrice a Lonworks", Conferința internațională privind tehnologia și inovația (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW și colab., „Lumina de zi auto-reglare cu LED-uri: iluminare durabilă pentru sănătate și bunăstare”, Proceedings of the Arcc Spring Research Conference, mar, 2013
[7] Grupul de știință de iluminat Cartea albă, „Iluminat: The Way to Health & Productivity”, 25 aprilie 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD și colab., „Dovadă preliminară pentru o schimbare a sensibilității spectrale a sistemului circadian noaptea”, Journal of Circadian Rhythms 3:14. Februarie 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spectral Daylighting
Simulări: Calculare Circadian Light ", Al 14 -lea Conferință a Asociației Internaționale a Simulării Performanței Construcțiilor, Hyderabad, India, decembrie 2015.