Mòduls LED ajustables basats en CSP-COB
Resum: Les investigacions han indicat que la correlació entre el color de les fonts de llum i el cicle circadià humà. L’afinació del cos a les necessitats mediambientals ha esdevingut cada cop més important en aplicacions d’il·luminació d’alta qualitat. Un espectre perfecte de llum hauria de mostrar qualitats més properes a la llum del sol amb el CRI elevat, però és ideal S'ajusta a la sensibilitat humana. Cal dissenyar una llum cèntrica humana (HCL) segons el canvi d’entorn com ara instal·lacions multiusos, aules ， assistència sanitària ， i crear ambient i estètica. Els mòduls LED ajustables es van desenvolupar combinant els paquets d’escala de xip (CSP) i la tecnologia Chip On Board (COB). Els CSP estan integrats en una placa COB per aconseguir una densitat d’alta potència i uniformitat de color ， alhora que s’afegeixen una nova funció de la sintonia del color. La font de llum resultant es pot ajustar contínuament a partir d’il·luminació de colors més frescos durant el dia a la il·luminació més càlida al vespre, Aquest treball detalla el disseny, el procés i el rendiment dels mòduls LED i la seva aplicació en la llum i la llum de penjolls.
Paraules clau:HCl, ritmes circadians, LED ajustable, CCT dual, escalfament càlid, CRI
Presentació
El LED com sabem que fa més de 50 anys que hi ha. El recent desenvolupament de LED blancs és el que l’ha portat al públic com a reemplaçament d’altres fonts de llum blanca. nova flexibilitat de disseny per a la digitalització i l’afinació del color. Tres colors primaris (vermell, verd i blau) i després barregeu tres colors per formar llum blanca. L’altre és utilitzar materials de fòsfor per convertir la llum LED blau o violeta monocromàtica a la llum blanca d’ampli espectre ，, de la mateixa manera Les bombetes fluorescents funcionen. És important tenir en compte que la “blancor” de la llum produïda està essencialment dissenyada per adaptar -se a l’ull humà ， i depenent de la situació que no sempre sigui convenient pensar -hi com a llum blanca.
La il·luminació intel·ligent és una àrea clau de l’edifici intel·ligent i de la ciutat intel·ligent avui dia. Un nombre creixent de fabricants participen en el disseny i la instal·lació de les il·luminades intel·ligents. ， Com knx) bacnetp ', dali ， zigbee-zhazba' ， plc-lonworks, etc. Interopereu -vos entre si (és a dir, baixa compatibilitat i extensibilitat).
Les lluminàries de LED amb capacitat de lliurar un color clar diferent han estat en el mercat de la il·luminació arquitectònica des dels primers dies de la il·luminació en estat sòlid (SSL). Tot i que la il·luminació ajustable al color segueix sent un treball en curs i requereix una certa quantitat de deures per part de la llar Especificador si la instal·lació ha de tenir èxit. Hi ha tres categories bàsiques de tipus d’ajustament en color en les lluminàries LED: l’afinació blanca, l’enfocament i l’afiratge a tot color. Totes les tres categories poden ser controlades per un transmissor sense fil mitjançant Zigbee ， Wi-Fi, Bluetooth o Altres protocols ， i tenen molt de força per crear potència. Per a aquestes opcions, LED proporciona possibles solucions per canviar de color o CCT per complir el circadià humà ritmes.
Ritmes circadians
Les plantes i els animals presenten patrons de canvis conductuals i fisiològics durant un cicle aproximadament de 24 hores que es repeteixen durant els dies successius, que són ritmes circadians. Els ritmes de circadia estan influenciats per ritmes exògens i endògens.
El ritme circadià està controlat per melatonina, que és una de les principals hormones produïdes al cervell. I també indueix la somnolència. Els receptors de la melanopsina estableixen la fase circadiana amb la llum blava que s’acaba tancant la producció de melatonina ”. L’exposició a les mateixes longituds d’ona blava de llum al vespre interferirà amb el son i pertorbar el ritme circadià. La desincronització circadiana prevé el cos del cos Entrant completament les diverses fases del son ， que és un temps de restauració crític per a l’ésser humà Body.Burthermore ， L’impacte de la interrupció circadiana s’estén més enllà del mindfulness.
Quant als ritmes biològics en humans es poden mesurar de diverses maneres normalment, cicle de son/estela, temperatura corporal del nucli, melatoninccentració, concentració de cortisol i concentració alfa amilasa8. Però la llum és els sincronitzadors primaris dels ritmes circadians a la posició local a la terra ， perquè la Intensitat de llum ， Distribució, sincronització i durada de l’espectre pot influir en el sistema circadià humà. Això afecta també el rellotge intern diari. El temps d’exposició a la llum pot avançar o retardar el rellotge Internal ". Els ritmes circadians influiran en el rendiment i la comoditat de l’ésser humà, etc. El sistema circadià humà és més sensible a 460nm (regió blava del VisibleSpectrum), mentre que el sistema visual és més sensible a 555nm (regió verda). Important.Color Sintonnable LEDs amb sistema de detecció i control integrat es poden desenvolupar per complir els requisits d’il·luminació saludables i saludables.
La llum Fig.1 té un doble efecte sobre el perfil de melatonina de 24 hores, l'efecte agut i l'efecte canviant de fase.
Disseny de paquets
Quan ajusteu la brillantor de l’halògens convencionals
làmpada, el color es canviarà. Tot i això, el LED convencional no és capaç d’ajustar la temperatura del color mentre canvia la brillantor ， emulant el mateix canvi d’alguna il·luminació convencional. En els dies anteriors, moltes bombetes utilitzaran LED amb diferents LED CCT combinats al PCB Boardto
Canvieu el color de la il·luminació canviant el corrent de conducció. Necessita un disseny complex de mòduls de llum de llum de circuit per controlar el CCT, que no és fàcil per al fabricant de lluminaris. Com el disseny de la il·luminació avança ， el dispositiu d'il·luminació compacta, com ara llums puntuals i llums de baix Satisfet tant els requisits d’afinació del color com de la font de llum compacta, apareixen al mercat les cobertes de colors ajustables.
Hi ha tres estructures bàsiques de tipus d’ajustament de colors, el primer, utilitza l’enllaç CCT CCT càlid i el CCT CCT CCT Siliconesas mostrades a la figura
3.Inthis treballs, es fa un tercer enfocament barrejant càlids xips blaus CCT CCT CSP i soldadura estretament enganxada a un substrat. , S'omple de fòsfor que conté siliconeto completar el mòdul COB de doble color tal com es mostra a la Fig.4.
Fig.4 Color càlid CSP i blau xip de flip (estructura 3- Shineon Development)
En comparació amb l'estructura 3, l'estructura 1 té tres desavantatges:
(a) La barreja de colors entre les diferents fonts de llum CSP en diferents CCT no és uniforme a causa de la segregació de la silicona de fòsfor causada per les fitxes de les fonts de llum CSP;
(b) La font de llum CSP es danya fàcilment amb un toc físic;
(c) El buit de cada font de llum CSP és fàcil d’atrapar la pols per provocar una reducció de lumen de Cob;
Structure2 també té els seus desavantatges:
(a) Dificultat en el control de processos de fabricació i el control de CIE;
(b) La barreja de colors entre les diferents seccions CCT no és uniforme, especialment per al patró de camp proper.
La figura 5 compara les làmpades MR 16 construïdes amb la font de llum de l'estructura 3 (esquerra) i l'estructura 1 (dreta). A partir de la imatge, podem trobar que l’estructura 1 té una ombra lleugera al centre de l’àrea emissora, mentre que la distribució d’intensitat eliminosa de l’estructura 3 és més uniforme.
Aplicacions
En el nostre enfocament mitjançant l'estructura 3, hi ha dos dissenys de circuits diferents per a la sintonia del color clar i la brillantor. En un circuit d’un sol canal que té un simple requeriment del conductor, la cadena CSP blanca i la cadena de xip blau es connecten en paral·lel. Hi ha una resistència fixa de la cadena CSP. Amb la resistència, el corrent de conducció es divideix entre CSPS i xips blaus que es produeixen el canvi del color i la brillantor. Els resultats de sintonia detallats es mostren a la taula 1 i a la figura 6. La corba d’afinació del color dels circuits d’un sol canal que es mostra a la figura 7. El CCT augmenta el corrent de conducció. Ens hem adonat de dos comportaments d’ajustament amb una bulbona halògena convencional emulada l’altra sintonia més lineal. La gamma de CCT ajustable és de 1800k a 3000K.
Taula 1. El flux i el CCT canvien amb el corrent de conducció de Shineon Single-Channel Model 12SA
Fig.7CCT Sintonització juntament amb la corba de BlackBody amb el corrent de conducció a la COB controlada per un sol cannelCircuit (7A) i els dos
Comportaments d’afinació amb relativa luminància en referència a la làmpada halògena (7B)
L’altre disseny utilitza un circuit de doble canal on l’ordenació ajustable del CCT és més ampli que el canal d’un sol canal. El color i la brillantor s’ajusten elèctricament a la cadena blava i, per tant, requereix una font d’alimentació especial. Conduint els dos circuits al nivell i la proporció de corrent desitjats. Es pot ajustar de 3000k a 5700kas que es mostra a la figura 8 del model COB de doble canal de Shineon. Taula 2 Enumerat el resultat de sintonia detallat que pot simular de prop el canvi de llum del matí a la nit. Circuits ， Aquesta font de llum ajustable augmenta l’exposició a la llum blava durant el dia i redueix l’exposició a la llum blava durant la nit ， promovent el benestar i l’ésser humà de les persones El rendiment, així com les funcions d’il·luminació intel·ligent.
Sumari
Els mòduls LED ajustables es van desenvolupar combinant
Paquets d’escala de xip (CSP) i tecnologia a bord (COB). CSPSand Blue Flip Chip estan integrats en una placa COB per aconseguir una gran densitat de potència i uniformitat de color, s'utilitza l'estructura de doble canal per aconseguir una sintonia més àmplia de CCT en aplicacions com la il·luminació comercial. L’estructura d’un sol canal s’utilitza per aconseguir una funció fimnada que emula la làmpada halògena en aplicacions com la llar i l’hospitalitat.
978-1-5386-4851-3/17/31,00 $ 02017 IEEE
Reconeixement
Els autors voldrien reconèixer el finançament de la investigació i el desenvolupament nacionals
Programa de la Xina (núm. 2016YFB0403900). A més, el suport dels companys de Shineon (Beijing)
Technology CO, també és reconeguda.
Referències
[1] Han, N., Wu, Y.-H. i Tang, Y, "Recerca del dispositiu KNX
Node i desenvolupament basats en el mòdul de la interfície de bus ", 29a Conferència de control xinès (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. i Hong, SH, “Una nova proposta de sistema de gestió de xarxes per a Bacnet i el seu model de referència”, 8a Conferència Internacional d’Informàtica Industrial (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. i Klau GW, "Dalix: Alineació de l'estructura de proteïnes de Dali òptima", transaccions IEEE/ACM sobre biologia computacional i bioinformàtica, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. i Steen Haut, K.,
“Coexistència amb WiFi per a un producte Zigbee de la domòtica” ， IEEE 19è Simposi sobre comunicacions i tecnologia de vehicles al Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， Wu, QX i Huang, YW, "Sistema de lectura automàtic de comptadors basat en la comunicació de línia elèctrica de LonWorks", International Conference on Technology and Innovation (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "Auto-sinting a la llum del dia: il·luminació sostenible per a la salut i el benestar", Proceedings of the ARCC Spring Research Conference 2013, mar, 2013
[7] Llibre blanc del grup de ciències de la il·luminació, "Il·luminació: The Way to Health & Productivity", 25 d'abril de 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Evidència preliminar per a un canvi en la sensibilitat espectral del sistema circadià a la nit", Journal of Circadian Rhythms 3:14. Febrer de 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Il·luminació del dia espectral
Simulacions: Computing Circadian Light ", 14a Conferència de la International Building Performance Simulation Association, Hyderabad, Índia, desembre de 2015.