CSP-COB'a dayalı ayarlanabilir LED modülleri
Soyut: Araştırmalar, ışık kaynaklarının rengi ile insan sirkadiyen döngüsü arasındaki korelasyonun çevresel ihtiyaçlara göre bağlama, yüksek kaliteli aydınlatma uygulamalarında gittikçe daha önemli hale gelmiştir. Mükemmel bir ışık spektrumu, yüksek CRI ile güneş ışığına en yakın nitelikler sergilemelidir, ancak idealdir. insan hassasiyetine uyum sağladı. İnsan merkezli bir ışığın (HCL), çok kullanımlı tesisler, sınıflar ， sağlık hizmetleri ， gibi değişim ortamına göre tasarlanması ve ambiyans ve estetik yaratmak gerekir. Ayarlanabilir LED modülleri, Chip ölçek paketleri (CSP) ve Chip on (COB) teknolojisini birleştirerek geliştirilmiştir. CSP'ler, renk ayarlanabilirliğinin yeni fonksiyonunu eklerken yüksek güç yoğunluğu ve renk homojenliği elde etmek için bir COB panosuna entegre edilir. Ortaya çıkan ışık kaynağı, gün boyunca daha sıcak aydınlatma için parlak, daha serin renkli aydınlatmadan sürekli olarak ayarlanabilir, akşamları daha sıcak aydınlatma, Bu makale, LED modüllerinin tasarımını, sürecini ve performansını ve sıcak karartmada uygulanmasını LED ışık ve kolye ışığında detaylandırıyor.
Anahtar Kelimeler:HCL, sirkadiyen ritimler, ayarlanabilir LED, çift CCT, sıcak karartma, CRI
giriiş
Bildiğimiz gibi LED 50 yılı aşkın bir süredir var. Beyaz LED'lerin son gelişimi, diğer beyaz ışık kaynaklarının yerini alarak onu kamu gözüne getiren şeydir. Sayısallaştırma ve renk ayarlaması için yeni tasarım esnekliği. Yüksek yoğunluklu beyaz ışık üreten beyaz ışık yayan diyotlar (WLED'ler) üretmenin iki ana yolu vardır. Üç birincil renk-kırmızı, yeşil ve mavi-ve daha sonra beyaz ışık oluşturmak için üç rengi karıştırın. Diğeri, monokromatik mavi veya menekşe LED ışığı geniş spektrumlu beyaz ışığa dönüştürmek için fosfor malzemelerini kullanmaktır. Bir floresan ampul çalışır. Üretilen ışığın 'beyazlığının esasen insan gözüne uyacak şekilde tasarlandığını ve duruma bağlı olarak beyaz ışık olarak düşünmek her zaman uygun olmayabileceğini belirtmek önemlidir.
Akıllı Aydınlatma, akıllı binada ve akıllı şehirde önemli bir alandır. Artan sayıda üretici, akıllı aydınlatma yeni yapılarının tasarımına ve kurulumuna katılıyor. Sonuç olarak, farklı ürün markalarında büyük miktarda iletişim kalıbı uygulanıyor ， KNX gibi) Bacnetp ', Dali ， Zigbee-Zhazba' ， Plc-lonworks, vb. Tüm bu ürünlerde bir kritik sorun, birbirleriyle birlikte çalışamamasıdır. (yani düşük uyumluluk ve genişletilebilirlik).
Katı hal aydınlatmasının (SSL) ilk günlerinden beri değişen açık renk sunma yeteneğine sahip LED armatürler, renk ayarlanabilir aydınlatma devam eden bir çalışma olmaya devam ediyor ve belirli bir ödev gerektiriyor. kurulumun başarılı olup olmadığını belirtir. LED armatürlerde üç temel renk ayarlama türü kategorisi vardır: beyaz ayarlama, loş-sıcak ve tam renk ayarlama. Tüm üç kategori, zigbee ， wi-fi, bluetooth veya Diğer protokoller ， ve bina gücü için kabloludur. Bu seçeneklerden dolayı LED, insan sirkadiyen ritimlerini karşılamak için renk veya CCT'yi değiştirmek için olası çözümler sunar.
Sirkadiyen ritimler
Bitkiler ve hayvanlar, birbirini izleyen günlerde tekrarlayan yaklaşık 24 saatlik bir döngü boyunca davranışsal ve fizyolojik değişiklikler sergiler-bunlar sirkadiyen ritimlerdir.
Sirkadiyen ritim, beyinde üretilen ana hormonlardan biri olan melatonin tarafından kontrol edilir. Melanopsin reseptörleri, melatonin üretimini kapatarak sirkadiyen fazı mavi ışık üzerine ayarla ayarlayın ". Akşamları aynı mavi dalga boylarına maruz kalma, uykuya müdahale eder ve sirkadiyen ritmini bozar. İnsan için kritik bir restoratif zaman olan çeşitli uyku aşamalarına tam olarak girmek Beden. Sirkadiyen bozulmanın etkisi, gündüz ve geceleri uyumak için farkındalığın ötesine uzanır.
İnsanlardaki biyolojik ritimler hakkında, genellikle uyku/uyanma döngüsü, çekirdek vücut sıcaklığı, melatoninconcation, kortizol konsantrasyonu ve alfa amilaz konsantrasyonu8.Ama ışık, sirkadiyen ritimlerin yeryüzünde lokal pozisyona kadar birincil senkronizörleridir, çünkü Işık Yoğunluğu ， Spektrum dağılımı, zamanlaması ve süresi insan sirkadiyen sistemini etkileyebilir. Ayrıca. Işığa maruz kalma süresi ilerleyebilir veya geciktirebilir ". 555nm'ye (Yeşil Bölge). Entegre algılama ve kontrol sistemine sahip LED'ler, bu tür yüksek performanslı, sağlıklı aydınlatma gereksinimlerini karşılamak için geliştirilebilir.
Şekil 1 Işık, 24 saatlik melatonin profili, akut etki ve faz kaydırma etkisi üzerinde ikili bir etkiye sahiptir.
Paket Tasarımı
Geleneksel halojenin parlaklığını ayarladığınızda
Lamba, renk değiştirilecek. Bununla birlikte, geleneksel LED, parlaklığı değiştirirken renk sıcaklığını ayarlayamaz, bazı geleneksel aydınlatmanın aynı değişimini taklit eder. Daha önceki günlerde, birçok ampul PCB tahtasında birleştirilmiş farklı CCT LED'leri ile LED kullanacaktır.
Sürüş akımını değiştirerek aydınlatma rengini değiştirin. Armatür üreticisi için kolay bir iş olmayan CCT'yi kontrol etmek için karmaşık devre ışık modülü tasarımına ihtiyaç duyar. Aydınlatma tasarımı ilerledikçe ， Spot ışıkları ve aşağı ışıklar gibi kompakt aydınlatma fikstürü, küçük boyutu, yüksek yoğunluklu LED modülleri çağrılara göre, Hem renk ayarını hem de kompakt ışık kaynağı gereksinimlerini tatmin eder, piyasada ayarlanabilir renk koçanı görünür.
Renk ayar tiplerinin üç temel yapısı vardır, birincisi, Şekil 2'de gösterilen PCB kartında sıcak CCT CSP ve serin CCT CSP bağını kullanır. Şekilde gösterilen silikonlar
3. işte, üçüncü bir yaklaşım, bir substrat üzerine bağlı sıcak CCT CSP ledswith mavi flip-çipleri ve yakından lehimleri karıştırarak alıyor. Daha sonra beyaz yansıtıcı bir silikon barajı, sıcak beyaz CSP'leri ve mavi flip-çipleri çevrelemek için dağıtılır. , Şekil 4'te gösterildiği gibi çift renk koçanı modülünü tamamladığı fosfor içeren fosforla doldurulur.
Şekil 4 Sıcak renkli CSP ve mavi flip çip koçanı (yapı 3- shineon gelişimi)
Yapı 3 ile karşılaştırıldığında, yapı 1'in üç dezavantajı vardır:
(a) Farklı CCT'lerde farklı CSP ışık kaynakları arasında renk karışımı, CSP ışık kaynaklarının çiplerinin neden olduğu fosfor silikonun ayrılması nedeniyle eşit değildir;
(b) CSP ışık kaynağı fiziksel bir dokunuşla kolayca hasar görür;
(c) her bir CSP ışık kaynağının boşluğunun, koçanın lümenin azalmasına neden olmak için tozu yakalamak kolaydır;
Yapı 2'nin dezavantajları vardır:
(a) Proses kontrolü ve CIE kontrolünde zorluk;
(b) Farklı CCT bölümleri arasında renk karışımı, özellikle yakın alan deseni için eşit değildir.
Şekil 5, yapı 3 (solda) ve yapı 1 (sağ) ışık kaynağı ile inşa edilmiş MR 16 lambaları karşılaştırır. Resimden, yapı 1'in yayan alanın merkezinde hafif bir gölgeye sahip olduğunu bulabiliriz, yapı 3'ün yoğun yoğunluk dağılımı daha muntazamdır.
Başvuru
Yapı 3'ü kullanma yaklaşımımızda, açık renk ve parlaklık ayarlaması için iki farklı devre tasarımı vardır. Basit bir sürücü gereksinimi olan tek kanallı bir devrede, beyaz CSP dizesi ve mavi flip-çip dize paralel olarak bağlanır. CSP dizesi sabit bir direnç vardır. Dirençle, sürüş akımı CSP'ler ve mavi yongalar arasında bölünür ve renk ve parlaklıkta değişir. Ayrıntılı ayar sonuçları Tablo 1 ve Şekil 6'da gösterilmiştir. Şekil 7'de gösterilen tek kanallı devrenin renk ayar eğrisi. CCT artarak sürüş akımını arttırır. Diğeri daha doğrusal ayarın bir geleneksel halojen bulutunu taklit eden iki ayar davranışı fark ettik. Ayarlanabilir CCT aralığı 1800K ila 3000K arasındadır.
Tablo1. Shineon tek kanallı koçanı model 12SA'nın sürüş akımı ile akı ve CCT değişimi
Şekil 7CCT Ayarlama ile birlikte, tek kanallı devre kontrollü koçanı (7A) ve iki
Halojen lambaya referans olarak göreceli parlaklık ile ayarlama davranışları (7b)
Diğer tasarım, CCT ayarlanabilir düzenlemenin tek kanallı devreden daha geniş olduğu çift kanallı bir devre kullanır. iki devreyi istenen akım seviyesinde ve oranında sürüş. Shineon çift kanallı koçanı model 20DA'nın Şekil 8'de gösterilen 3000K ila 5700KA arasında ayarlanabilir. Stable 2, gün ışığı değişimini sabahtan akşama yakından simüle edebilen ayrıntılı ayar sonucunu listeledi. Devreler ， Bu ayarlanabilir ışık kaynakları, gün boyunca mavi ışığa maruz kalmayı arttırır ve gece boyunca mavi ışığa maruz kalmayı azaltır ， İnsanların refahını ve insan performansını teşvik eder, akıllı aydınlatma işlevlerinin yanı sıra.
Özet
Ayarlanabilir LED modülleri birleştirilerek geliştirildi
Yonga ölçekli paketler (CSP) ve Yonga (COB) teknolojisi. CSPSAND mavi flip çip, yüksek güç yoğunluğu ve renk homojenliği elde etmek için bir COB panosuna entegre edilmiştir, çift kanallı yapı ticari aydınlatma gibi uygulamalarda daha geniş CCT ayarını elde etmek için kullanılır. Tek kanallı yapı, ev ve misafirperverlik gibi uygulamalarda halojen lambayı taklit eden loş-sıcak fonksiyonu elde etmek için kullanılır.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31.00 02017 IEEE
Kabul
Yazarlar, Ulusal Kilit Araştırma ve Geliştirme Fonu'nu kabul etmek istiyorlar.
Çin Programı (No. 2016YFB0403900). Ayrıca, Shineon'daki meslektaşlarından (Pekin) destek
Technology Co, aynı zamanda minnetle kabul edilmektedir.
Referanslar
[1] Han, N., Wu, Y.-H. ve tang, y, "KNX cihazının araştırması
Otobüs arayüzü modülüne dayalı düğüm ve geliştirme ", 29. Çin Kontrol Konferansı (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. ve Hong, SH, “BACnet ve Referans Modeli için Yeni Bir Ağ Yönetim Sistemi Teklifi”, 8. IEEE Uluslararası Endüstriyel Bilişim Konferansı (Inin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. ve Klau GW, “Dalix: Optimal Dali Protein Yapısı Hizalaması”, Hesaplamalı Biyoloji ve Biyoinformatik Üzerine IEEE/ACM İşlemleri, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. ve Steen Haut, K.,
“Bir Ev Otomasyonu için WiFi ile Birlikte Bulunma Zigbee Ürünü” ， IEEE Benelux'ta İletişim ve Araç Teknolojisi Sempozyumu (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， Wu, QX ve Huang, YW, "Lonworks'in elektrik hattı iletişimine dayalı otomatik sayaç okuma sistemi", Uluslararası Teknoloji ve Yenilik Konferansı (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, vd.
[7] Aydınlatma Bilim Grubu Beyaz Kağıt, "Aydınlatma: Sağlık ve Verimlilik Yolu", 25 Nisan 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Geceleri sirkadiyen sistemin spektral hassasiyetinde bir değişiklik için ön kanıt", Dergi Sirkadiyen Ritimler 3:14. Şubat 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spektral Gün Işığı
Simülasyonlar: Hesaplama Sirkadiyen Işık ", 14. Uluslararası Bina Performans Simülasyon Derneği Konferansı, Haydarabad, Hindistan, Aralık 2015.