Modul LED Tunable Berdasarkan CSP-COB
Abstrak: Penyelidikan telah menunjukkan korelasi antara warna sumber cahaya dan kitaran sirkadian manusia. Penalaan warna ke keperluan alam sekitar telah menjadi lebih penting dalam aplikasi pencahayaan berkualiti tinggi. Spektrum cahaya yang sempurna harus menunjukkan kualiti yang paling dekat dengan cahaya matahari dengan CRI yang tinggi, tetapi idealnya disesuaikan dengan kepekaan manusia. Cahaya sentris manusia (HCL) perlu direkayasa mengikut persekitaran perubahan seperti kemudahan pelbagai guna, bilik darjah, penjagaan kesihatan, dan mewujudkan suasana dan estetika. Modul LED Tunable telah dibangunkan dengan menggabungkan teknologi Skala Chip (CSP) dan Teknologi Chip On Board (COB). CSP diintegrasikan pada papan tongkol untuk mencapai ketumpatan kuasa tinggi dan keseragaman warna, sambil menambah fungsi baru warna yang dapat diselaraskan. Makalah ini memperincikan reka bentuk, proses, dan prestasi modul LED dan aplikasinya dalam pemanasan panas yang dipanaskan dan cahaya loket.
Kata kunci:HCL, irama sirkadian, LED boleh ditukar, dual CCT, dimming hangat, CRI
Pengenalan
LED seperti yang kita tahu telah wujud selama lebih dari 50 tahun. Perkembangan LED putih baru -baru ini adalah apa yang telah membawanya ke mata awam sebagai pengganti sumber cahaya putih yang lain. fleksibiliti reka bentuk baru untuk mendigitalkan dan penalaan warna. Terdapat dua cara utama untuk menghasilkan diod pemancar cahaya putih (wleds) yang menjana cahaya putih intensiti tinggi. Satu adalah menggunakan LED individu yang memancarkan tiga warna utama-merah, hijau, dan biru-dan kemudian campurkan tiga warna untuk membentuk cahaya putih. Yang lain adalah menggunakan bahan fosfor untuk menukar cahaya LED biru atau ungu monochromatic ke cahaya putih spektrum luas, dengan cara yang sama kerja mentol pendarfluor. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa 'keputihan' cahaya yang dihasilkan pada dasarnya direkayasa sesuai dengan mata manusia, dan bergantung pada keadaan yang mungkin tidak selalu sesuai untuk dipikirkan ia sebagai cahaya putih.
Pencahayaan Pintar adalah kawasan utama di bangunan pintar dan bandar pintar pada masa kini. Peningkatan bilangan pengeluar mengambil bahagian dalam reka bentuk dan pemasangan smart lightingsin pembinaan baru. Akibatnya adalah bahawa sejumlah besar corak komunikasi dilaksanakan dalam jenama produk yang berbeza , Seperti knx) bacnetp ', dali, zigbee-zhazba', plc-lonworks, dan lain-lain. Satu masalah kritikal dalam semua produk ini adalah bahawa mereka tidak boleh saling beroperasi antara satu sama lain (iaitu, keserasian dan kelanjutan yang rendah).
Luminair LED dengan keupayaan untuk menyampaikan warna cahaya yang berbeza-beza telah berada di pasaran pencahayaan seni bina sejak hari-hari awal pencahayaan pepejal (SSL). Walaupun pencahayaan warna yang boleh dijalankan tetap menjadi kerja dan memerlukan sejumlah kerja rumah oleh penentukan jika pemasangan berjaya. Terdapat tiga kategori asas jenis penalaan warna dalam luminair LED: penalaan putih, panas-panas, dan penalaan warna penuh. Semua tiga kategori boleh dikawal oleh pemancar tanpa wayar menggunakan zigbee, wi-fi, bluetooth atau Protokol lain, dan keras untuk membina kuasa. Kerana pilihan ini, LED menyediakan penyelesaian yang mungkin untuk menukar warna atau CCT untuk memenuhi sirkadian manusia irama.
Irama Circadian
Tumbuh-tumbuhan dan haiwan mempamerkan corak perubahan tingkah laku dan fisiologi sepanjang kitaran kira-kira 24 jam yang mengulangi hari-hari berturut-turut-ini adalah irama irama.
Irama sirkadian dikawal oleh melatonin yang merupakan salah satu hormon utama yang dihasilkan di dalam otak. Dan ia juga mengantuk dengan mengantuk. Reseptor Melanopsin menetapkan fasa sirkadian dengan cahaya biru dengan nafas dengan menutup pengeluaran melatonin ". Eksposisi kepada panjang gelombang biru yang sama pada waktu petang akan mengganggu tidur dan mengganggu irama sirkadian. memasuki pelbagai fasa tidur, yang merupakan masa pemulihan kritikal bagi manusia body.furthermore, kesan gangguan sirkadian melampaui kesedaran hari dan tidur pada waktu malam.
Mengenai irama biologi pada manusia boleh diukur dalam beberapa cara biasanya, kitaran tidur/bangun, suhu badan teras, melatoninconcentration, kepekatan kortisol, dan konsentrasi alpha amilase8.but cahaya adalah penyegerakan utama irama sirkadian ke kedudukan tempatan di Bumi, kerana intensiti cahaya, pengedaran spektrum, masa dan tempoh boleh mempengaruhi sistem sirkadian manusia. Itu juga mempengaruhi jam dalaman harian. Masa pendedahan cahaya boleh memajukan atau menangguhkan jam internal ". Irama sirkadian akan mempengaruhi prestasi dan keselesaan manusia dan lain hingga 555nm (rantau hijau). LED yang penting. Color Tunable dengan sistem penderiaan dan kawalan bersepadu boleh dibangunkan untuk memenuhi prestasi tinggi, keperluan pencahayaan yang sihat.
Rajah.1 Cahaya mempunyai kesan dua pada profil melatonin 24 jam, kesan akut dan kesan peralihan fasa.
Reka bentuk pakej
Apabila anda menyesuaikan kecerahan halogen konvensional
Lampu, warna akan diubah. Walau bagaimanapun, LED konvensional tidak dapat menyesuaikan suhu warna sambil mengubah kecerahan, meniru perubahan yang sama dengan beberapa pencahayaan konvensional. Pada hari -hari sebelumnya, banyak mentol akan menggunakan LED dengan LED CCT yang berbeza yang digabungkan di PCB Boardto
Tukar warna pencahayaan dengan menukar arus memandu. Ia memerlukan reka bentuk modul lampu litar yang kompleks untuk mengawal CCT, yang bukan tugas mudah untuk pengeluar luminaire. Sebagai kemajuan reka bentuk pencahayaan, perlawanan pencahayaan padat seperti lampu tempat dan lampu bawah, panggilan saiz forsmall, modul LED ketumpatan tinggi, untuk untuk Puaskan kedua -dua penalaan warna dan keperluan sumber cahaya padat, coba warna yang boleh ditukar muncul di pasaran.
Terdapat tiga struktur asas jenis penalaan warna, yang pertama, ia menggunakan CCT CCT yang hangat dan ikatan CSP CCT yang sejuk di papan PCB yang digambarkan dalam Rajah 2. COB Tunable Jenis Kedua dengan LES yang diisi dengan pelbagai jalur fosfor CCT yang berbeza silikon yang ditunjukkan dalam angka
3. Kerja-kerja, pendekatan ketiga diambil dengan mencampurkan CCT CSP yang hangat Ledswith Blue Flip-Chips dan solder rapat yang dilampirkan pada substrat. Kemudian, empangan silikon reflektif putih dibekalkan untuk mengelilingi CSP putih dan flip-chips biru. , ia dipenuhi dengan fosfor yang mengandungi Siliconeto Lengkapkan modul COB warna dua seperti yang ditunjukkan dalam Rajah.4.
Rajah.4 CSP warna hangat dan cob cip flip biru (Struktur 3- Shineon Development)
Berbanding dengan Struktur 3, Struktur 1 mempunyai tiga kelemahan:
(a) pencampuran warna di antara sumber cahaya CSP yang berbeza dalam CCT yang berbeza tidak seragam kerana pemisahan silikon fosfor yang disebabkan oleh cip sumber cahaya CSP;
(b) sumber cahaya CSP mudah rosak dengan sentuhan fizikal;
(c) jurang setiap sumber cahaya CSP adalah mudah untuk menjebak habuk untuk menyebabkan pengurangan lumen cob;
Struktur2 juga mempunyai kelemahannya:
(a) kesukaran dalam kawalan proses pembuatan dan kawalan CIE;
(b) Pencampuran warna di antara bahagian CCT yang berbeza tidak seragam, terutamanya untuk corak medan berhampiran.
Rajah 5 membandingkan Encik 16 lampu yang dibina dengan sumber cahaya struktur 3 (kiri) dan struktur 1 (kanan). Dari gambar, kita dapat mencari Struktur 1 mempunyai naungan cahaya di tengah -tengah kawasan pemancar, sementara pengagihan intensiti struktur 3 lebih seragam.
Aplikasi
Dalam pendekatan kami menggunakan Struktur 3, terdapat dua reka bentuk litar yang berbeza untuk warna cahaya dan penalaan kecerahan. Dalam satu litar saluran tunggal yang mempunyai keperluan pemacu yang mudah, rentetan CSP putih dan rentetan flip-cip biru disambungkan secara selari. Terdapat resistorin tetap rentetan CSP. Dengan perintang, arus memandu dibahagikan antara CSP dan cip biru yang mengakibatkan perubahan warna dan kecerahan. Hasil penalaan terperinci ditunjukkan dalam Jadual 1 dan Rajah 6. Kurva penalaan warna litar saluran tunggal yang ditunjukkan dalam Rajah7. CCT meningkatkan arus memandu. Kami telah menyedari dua tingkah laku penalaan dengan satu meniru bulband halogen konvensional yang lain penalaan linear yang lain. Julat CCT yang boleh ditukar adalah dari 1800K hingga 3000K.
Jadual1. Flux dan CCT Perubahan dengan memandu semasa Model COB Single-Channel 12SA
Rajah.7CCT bersama dengan lengkung hitam dengan memandu semasa dalam COB terkawal tunggal-channelcircuit (7A) dan kedua-dua
Tingkah laku penalaan dengan pencahayaan relatif merujuk kepada lampu halogen (7b)
Reka bentuk yang lain menggunakan litar dwi-saluran di mana susunan cct cct lebih luas daripada channelcircuit tunggal. Memandu kedua -dua litar pada tahap dan nisbah semasa yang dikehendaki. Ia boleh ditala dari 3000k hingga 5700kas yang ditunjukkan dalam Rajah 8 Model COB Dual-Channel Shineon 20da.Table 2 menyenaraikan hasil penalaan terperinci yang dapat mensimulasikan perubahan cahaya hari dari pagi hingga petang. Dengan menggabungkan penggunaan sensor dan kawalan penghunian litar, sumber cahaya yang boleh disesuaikan ini meningkatkan pendedahan kepada cahaya biru pada siang hari dan mengurangkan pendedahan kepada cahaya biru pada waktu malam, mempromosikan kesejahteraan orang dan manusia prestasi, serta fungsi pencahayaan pintar.
Ringkasan
Modul LED yang boleh ditunaikan dengan menggabungkan
Pakej Skala Chip (CSP) dan Teknologi Chip On Board (COB). CSPSand Blue Flip Chip disepadukan pada papan COB untuk mencapai ketumpatan kuasa tinggi dan keseragaman warna, struktur dwi-saluran digunakan untuk mencapai penalaan CCT yang lebih luas dalam aplikasi seperti pencahayaan komersial. Struktur saluran tunggal digunakan untuk mencapai fungsi yang redup untuk meniru lampu halogen dalam aplikasi seperti rumah dan perhotelan.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31.00 02017 IEEE
Pengakuan
Penulis ingin mengakui pembiayaan dari penyelidikan dan pembangunan utama kebangsaan
Program China (No. 2016YFB0403900). Di samping itu, sokongan daripada rakan -rakan di Shineon (Beijing)
Teknologi Co, juga bersyukur.
Rujukan
[1] Han, N., Wu, Y.-H. dan Tang, Y, "Penyelidikan peranti KNX
Node dan pembangunan berdasarkan modul antara muka bas ", Persidangan Kawalan Cina ke -29 (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. dan Hong, SH, "Cadangan baru sistem pengurusan rangkaian untuk BACNET dan model rujukannya", Persidangan Antarabangsa IEEE ke-8 mengenai Informatika Perindustrian (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. dan Klau GW, "Dalix: Penjajaran Struktur Protein Dali Optimal", Transaksi IEEE/ACM pada Biologi Komputasi dan Bioinformatik, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. dan Steen Haut, K.,
"Bersama-sama dengan WiFi untuk Produk Zigbee Automasi Rumah", Simposium IEEE ke-19 mengenai Teknologi Komunikasi dan Kenderaan di Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ, Wu, QX dan Huang, YW, "Sistem bacaan meter automatik berdasarkan komunikasi talian kuasa Lonworks", Persidangan Antarabangsa mengenai Teknologi dan Inovasi (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "Auto-penalaan siang dengan LED: pencahayaan lestari untuk kesihatan dan kesejahteraan", Prosiding Persidangan Penyelidikan Spring ARCC 2013, Mar, 2013
[7] Kumpulan Sains Lampu White Paper, "Lighting: The Way to Health & Productivity", 25 April 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Bukti awal untuk perubahan kepekaan spektrum sistem sirkadian pada waktu malam", Journal of Circadian Rhythms 3:14. Februari 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spectral Daylighting
Simulasi: Pengkomputeran Circadian Light ", Persidangan Persatuan Simulasi Prestasi Bangunan Antarabangsa ke -14, Hyderabad, India, Dis.2015.