Laditelné LED moduly založené na CSP-Cob
Abstraktní: Výzkum naznačil korelaci mezi barvou světelných zdrojů a lidským cirkadiánním cyklem. Vyladění environmentálních potřeb je stále důležitější ve vysoce kvalitních aplikacích osvětlení. naladěno na citlivost na člověka. Lidské centrické světlo (HCI) musí být navrženo podle prostředí změn, jako jsou zařízení pro víceúrovňové využití, učebny ， zdravotní péče ， a vytvářet prostředí a estetiku. Laditelné LED moduly byly vyvinuty kombinováním balíčků čipu (CSP) a Chip na palubě (COB). CSP jsou integrovány na desce CAB, aby se dosáhlo vysoké hustoty výkonu a barevné uniformity ， při přidávání nové funkce ladivosti barev. Výsledný zdroj světla může být nepřetržitě naladěn z jasného, chladnějšího osvětlení během dne na stmívač ， teplejší osvětlení večer, ve večerních hodinách, Tento článek podrobně popisuje design, proces a výkon LED modulů a jeho aplikaci v teplém stmívání vedeném světlem a přívěskem.
Klíčová slova:HC1, cirkadiánní rytmy, laditelné LED, duální CCT, teplé stmívání, cri
Zavedení
LED, jak víme, existuje již více než 50 let. Nedávný vývoj bílých LED je to, co ho přivedlo do veřejného oka jako náhradu za jiné zdroje bílého světla. Nová flexibilita designu pro digitalizaci a ladění barev. Existují dva primární způsoby výroby diodů emitujících bílé světlo (WED), které generují bílé světlo s vysokou intenzitou. Tři primární barvy-red, zelená a modrá-a pak smíchejte tři barvy za vzniku bílého světla. Druhým je používat fosforové materiály k přeměně monochromatické modré nebo fialové LED světlo na širokospektrální bílé světlo ，, stejným způsobem a Fluorescenční dílo žárovky. Je důležité poznamenat, že „bělost“, která se vyráběla světlo, je v podstatě vytvořena tak, aby vyhovovala lidskému oku ， a v závislosti na situaci, nemusí být vždy vhodné na to považovat za bílé světlo.
Inteligentní osvětlení je klíčovou oblastí v inteligentní budově a inteligentním městě. ， Jako je KNX) BACNETP ', Dali ， Zigbee-Zhazba' ， plc-lonworks atd. Jeden kritický problém ve všech těchto produktech je, že nemohou vzájemně spolupracovat (tj. nízká kompatibilita a rozšiřitelnost).
LED svítidla se schopností dodávat různé barvy světla byly na trhu s architektonickým osvětlením od prvních dnů osvětlení pevného státu (SSL). Přestože osvětlení barevně vyladitelného zůstává prací a vyžaduje určité množství domácích úkolů Specifikátor, pokud má být instalace úspěšná. V LED svítidlech jsou tři základní kategorie typů barevných dolarů: bílé ladění, tlumené a plnobarevné doladění. Všechny tři kategorie mohou být ovládány bezdrátovým vysílačem pomocí Zigbee ， Wi-Fi, Bluetooth nebo Jiné protokoly ， a jsou pevně zapojeny do budování energie. Vzhledem k těmto možnostem LED poskytuje možné řešení ke změně barvy nebo CCT pro splnění lidských cirkadiánních rytmů.
Cirkadiánní rytmy
Rostliny a zvířata vykazují vzorce behaviorálních a fyziologických změn během přibližně 24 hodin cyklu, který se opakuje během následujících dnů-to jsou cirkadiánní rytmus. Circadian rytmy jsou ovlivněny exogenními a endogenními rytmy.
Cirkadiánní rytmus je řízen melatoninem, který je jedním z hlavních hormonů produkovaných v mozku. A to také vyvolává ospalost. Melanopsinové receptory nastavují cirkadiánní fázi s modrým světlem po probuzení tím, že vypne produkci melatoninu “. Vystupování stejných modrých vlnových délek světla bude ve večerních hodinách zasahovat do spánku a narušit cirkadiánní rytmus. Cirkadiánská desanchronizace předtím z toho Plně vstup do různých fází spánku ，, což je pro člověka kritický restorativní doba Body.Furthermos ， Dopad cirkadiánního narušení přesahuje všímavost den a spánek v noci.
O biologických rytmech u lidí lze měřit několika způsoby, obvykle, cyklus spánku/probuzení, tělesné teploty jádra, melatoninconcentration, koncentrace kortizolu a koncentrace alfa amylázy8.Ale světlo je primární synchronizátory cirkadiánských rytmů na místní pozici na Zemi ， protože Intenzita světla ， Distribuce, načasování a trvání spektra může ovlivnit lidský cirkadiánní systém. To ovlivňuje denní vnitřní hodiny také. Doba expozice světla může buď postupovat nebo zpožďovat meziinternální hodiny “. Cirkadiánní rytmy ovlivní výkon a pohodlí člověka atd. Lidský cirkadiánní systém je nejcitlivější při 460 Nm (modrá oblast visiblespectrum), zatímco vizuální systém je nejvíce osobní systém, který je nejvíce osobní systém do 555nm (zelená oblast). Laditelné LED diody s integrovaným systémem snímání a kontroly mohou být vyvinuty tak, aby splňovaly takové vysoce výkonné požadavky na zdravé osvětlení.
Obr.1 Světlo má dvojí účinek na 24hodinový profil melatoninu, akutní účinek a účinek fázového posunu.
Návrh balíčku
Když upravíte jas konvenčního halogenu
Lampa, barva se změní. Konvenční LED však není schopna naladit teplotu barvy při změně jasu ， emulace stejné změny nějakého konvenčního osvětlení. V dřívějších dnech bude mnoho žárovek používat LED s různými LED CCT kombinovanými na desce PCB
Změňte barvu osvětlení změnou hnacího proudu. K řízení CCT potřebuje komplexní návrh modulu lehkého modulu obvodu, což není pro výrobce svítidel snadný úkol. Vzhledem k návrhu osvětlení ， Kompaktní svítidlo, jako jsou bodová světla a dolní světla, vyvolává mamilskou velikost, LED moduly s vysokou hustotou, aby bylo možné, aby moduly LED s vysokou hustotou, tak Splňte jak barevné ladění, tak kompaktní požadavky na zdroj světelného zdroje, na trhu se objevují laditelné barevné cobs.
Existují tři základní struktury typů barevných dolarů, první, používá teplé CSP CSP a chladné CSC CSP na desce PCB přímo na obrázku 2. Druhý typ laditelný klas s LES naplněný několika pruhy různých CCT fosforů silikony jsou znázorněny na obrázku
3. Na základě práce je třetí přístup smícháním teplého CSC CSP LEDSwith Blue Flip-Chips a úzce pájená na substrátu. Poté je bílá reflexní silikonová přehrada vydána tak, aby obklopila teplé bílé CSP a modré flip-čipy. Konečně je. , je naplněn fosforem obsaženým silikonetem, doplňte modul s dvojitou barevnou kobem, jak je znázorněno na obr. 4.
Obr.
Ve srovnání se strukturou 3 má struktura 1 tři nevýhody:
(A) Míchání barev mezi různými zdroji světelných světelných zdrojů v různých CCT není jednotné kvůli segregaci fosforového silikonu způsobeného čipy zdrojů světelného světla CSP;
b) zdroj světelného světla CSP je snadno poškozen fyzickým dotykem;
(c) mezera každého zdroje světelného světla CSP je snadné zachytit prach, aby způsobil redukci lumen klasů;
Structure2 má také své nevýhody:
(a) Obtížnost při řízení výrobních procesů a řízení CIE;
(b) Míchání barev mezi různými řezy CCT není jednotné, zejména pro vzorec blízkého pole.
Obrázek 5 porovnává MR 16 lamp vytvořených se světelným zdrojem struktury 3 (vlevo) a strukturou 1 (vpravo). Z obrázku můžeme zjistit, že struktura 1 má ve středu emitující oblasti světlý odstín, zatímco distribuce intenzity struktury 3 je jednotnější.
Aplikace
V našem přístupu pomocí struktury 3 existují dva různé konstrukce obvodů pro barvu světla a ladění jasu. V obvodu s jedním kanálem, který má jednoduchý požadavek na ovladač, jsou bílý řetězec CSP a modrý řetězec flip-chip připojeni paralelně. S rezistorem je hnací proud rozdělen mezi CSPS a modrými čipy, což vede ke změně barvy a jasu. Podrobné výsledky ladění jsou uvedeny v tabulce 1 a 6. Křivka ladění barev jednokanálových obvodů znázorněných na obrázku 7. CCT zvyšuje hnací proud. Uvědomili jsme si dva ladicí chování s jedním emulačním konvenčním halogenovým bulbandem druhý lineární ladění. Laditelný rozsah CCT je od 1800 k 3000 K.
Tabulka1. Změna toku a CCT s hnacím proudem Shineon Singeon Single-Chanel Cob Model 12SA
Obr.7cct ladění spolu s křivkou Blackbody s hnacím proudem v jednorázovém klasu kontrolovaném klasu (7a) a dva
Naladění chování s relativním jasem s odkazem na halogenovou lampu (7b)
Druhý design používá obvod s duálním kanálem, kde je laditelný aranžér CCT širší než jednorázový přívod. String a modrý flip-chip strunu elektricky oddělený na substrátu, a proto vyžaduje zvláštní napájecí zdroj. Barva a jas jsou naladěny na Řízení dvou obvodů na požadované úrovni proudu a poměru. Lze jej naladit z 3000 K na 5700KS znázorněné na obrázku 8 Shineon Dual-Chanel Cob Model 20DA.Table 2 uvádí podrobný výsledek ladění, který může pečlivě simulovat denní změnu světla od rána do večera. Kombinace používání senzoru a kontroly obsazení a kontroly. Obvody ， Tento laditelný zdrojový světl zvyšuje expozici modrému světlu během dne a snižuje expozici modrému světlu během noci ， podpora pohody a člověka lidí výkon, stejně jako funkce inteligentního osvětlení.
Shrnutí
Laditelné LED moduly byly vyvinuty kombinováním
Technologie Chip Scale Packages (CSP) a Chip na palubě (COB). CSPSand Blue Flip Chip je integrován na desce COB, aby se dosáhlo vysoké hustoty výkonu a rovnoměrnosti barev, dvoukanálová struktura se používá k dosažení širšího ladění CCT v aplikacích, jako je komerční osvětlení. Struktura s jedním kanálem se používá k dosažení dim-warm-warm funkce emulační halogenové lampy v aplikacích, jako je domov a pohostinnost.
978-1-5386-4851-3/17/31,00 $ 02017 IEEE
Potvrzení
Autoři by rádi ocenili financování z národního klíčového výzkumu a vývoje
Čínský program (č. 2016YFB0403900). Kromě toho podpora kolegů v Shineonu (Peking)
Technology Co, je také vděčně uznána.
Reference
[1] Han, N., Wu, Y.-H. a Tang, Y, „Výzkum zařízení KNX
Uzel a vývoj založený na modulu rozhraní sběrnice ", 29. čínská kontrolní konference (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. a Hong, SH, „Nový návrh systému správy sítě pro BACNET a jeho referenční model“, 8. mezinárodní konference IEEE o průmyslové informatice (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. a Klau GW, „Dalix: Optimální zarovnání struktury proteinu Dali“, IEEE/ACM transakce o výpočetní biologii a bioinformatice, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. a Steen Haut, K.,
„Koexistence s WiFi pro domácí automatizaci Zigbee“ ， IEEE 19. sympozium o komunikaci a automobilové technologii v Beneluxu (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， Wu, QX a Huang, YW, „Automatický systém čtení měřičů založený na komunikaci Lonworks“, Mezinárodní konference o technologiích a inovacích (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, „Day-doladění denního světla s LED: udržitelné osvětlení pro zdraví a pohodu“, Sborník z jarních výzkumných konference ARCC 2013, březen 2013
[7] Bílá kniha o vědecké skupině osvětlení, „Osvětlení: Cesta ke zdraví a produktivitě“, 25. dubna 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, „Předběžné důkazy o změně spektrální citlivosti cirkadiánního systému v noci“, Journal of Circadian Rhytms 3:14. Únor 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, „Spektrální denní světlo
Simulace: Výpočetní cirkadiánní světlo ", 14. konference mezinárodní asociace simulací výkonu budov, Hyderabad, Indie, prosinec 2015.