Häälestatavad LED-moodulid, mis põhinevad CSP-COB-l
Abstraktne: Uuringud on näidanud korrelatsiooni valgusallikate värvi ja inimese ööpäevase tsükli vahel.Värvide häälestamine vastavalt keskkonna vajadustele on muutunud kvaliteetsete valgustusrakenduste puhul üha olulisemaks. Täiuslik valgusspekter peaks omama päikesevalgusele kõige lähedasemaid omadusi kõrge CRI-ga, kuid ideaalis on see inimese tundlikkusele häälestatud.Inimkeskne valgus (HCL) tuleb konstrueerida vastavalt muutuvale keskkonnale, nagu mitmeotstarbelised rajatised, klassiruumid, tervishoid, ning luua õhkkonda ja esteetikat.Häälestatavad LED-moodulid töötati välja kiibi skaalapakettide (CSP) ja kiibi pardal (COB) tehnoloogia kombineerimise teel.CSP-d on integreeritud COB-plaadile, et saavutada kõrge võimsustihedus ja värvide ühtlus, lisades samal ajal värvide häälestatavuse uue funktsiooni. Saadud valgusallikat saab pidevalt häälestada heledast jahedamavärvilisest valgustusest päevasel ajal hämaramaks, soojemaks valgustuseks õhtul, Selles artiklis kirjeldatakse LED-moodulite disaini, protsessi ja toimivust ning nende kasutamist soojalt hämardavates LED-allvalgustites ja rippvalgustites.
Võtmesõnad:HCL, tsirkadiaanrütmid, häälestatav LED, kahekordne CCT, soe hämardus, CRI
Sissejuhatus
LED, nagu me seda teame, on olnud kasutusel üle 50 aasta.Valgete LED-ide hiljutine areng on toonud selle avalikkuse ette teiste valgete valgusallikate asendajana. Võrreldes traditsiooniliste valgusallikatega, ei paku LED mitte ainult energiasäästu ja pika kasutusea eeliseid, vaid avab ka ukse uus disaini paindlikkus digiteerimiseks ja värvide häälestamiseks.Valgeid valgusdioode (WLED), mis toodavad suure intensiivsusega valget valgust, on kaks peamist võimalust.Üks on kasutada üksikuid LED-e, mis kiirgavad kolme põhivärvi – punast, rohelist ja sinist. - ja seejärel segage valge valguse saamiseks kolm värvi. Teine on kasutada fosformaterjale, et muuta monokromaatiline sinine või violetne LED-valgus laia spektriga valgeks valguseks, samamoodi nagu luminofoorlamp. Oluline on märkida. et tekkiva valguse valgesus on põhiliselt loodud inimsilmale sobivaks ja olenevalt olukorrast ei pruugi alati olla asjakohane pidada seda valgeks valguseks.
Nutikas valgustus on tänapäeval nutika hoone ja targa linna võtmevaldkond. Nutikate valgustite projekteerimisel ja paigaldamisel osaleb uutes konstruktsioonides üha rohkem tootjaid. Tagajärjeks on see, et erinevate kaubamärkide toodetes rakendatakse tohutul hulgal suhtlusmustreid. ， nagu KNx ) BACnetP', DALI, ZigBee-ZHAZBA', PLC-Lonworks jne. Kõigi nende toodete üks kriitiline probleem on see, et need ei saa üksteisega koos töötada (st vähene ühilduvus ja laiendatavus).
LED-valgustid, mis on võimelised pakkuma erinevat valguse värvi, on olnud arhitektuursete valgustite turul pooljuhtvalgustuse (SSL) algusaegadest peale. Kuigi värvide häälestatav valgustus on endiselt pooleli ja nõuab teatud määral kodutööd. täpsustage, kas installimine õnnestub.LED-valgustite värvihäälestustüüpe on kolm põhikategooriat: valge häälestus, hämardamine soojaks ja täisvärviline häälestus. Kõiki kolme kategooriat saab juhtida juhtmevaba saatjaga, kasutades Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth või muud protokollid ja on ühendatud toiteallikaga. Nende valikute tõttu pakub LED võimalikke lahendusi värvi või CCT muutmiseks, et vastata inimese ööpäevase rütmiga.
Tsirkadiaanrütmid
Taimedel ja loomadel ilmnevad ligikaudu 24-tunnise tsükli jooksul käitumuslikud ja füsioloogilised muutused, mis korduvad järjestikuste päevade jooksul – need on ööpäevased rütmid. Tsirkadiaanrütme mõjutavad eksogeensed ja endogeensed rütmid.
Ööpäevarütmi kontrollib melatoniin, mis on üks peamisi ajus toodetavaid hormoone.Ja see kutsub esile ka unisuse. Melanopsiini retseptorid seavad ärkveloleku ajal tsirkadiaani faasi sinise valgusega, sulgedes melatoniini tootmise. Õhtune kokkupuude samade sinise lainepikkusega valgusega häirib und ja häirib ööpäevarütmi. Tsirkadiaanne desünkroniseerimine takistab keha täielikult siseneda erinevatesse unefaasidesse, mis on inimkeha jaoks kriitiline taastumisaeg. Peale selle ulatub ööpäevase häire mõju kaugemale päevasest tähelepanelikkusest ja öösel magamisest.
Inimeste bioloogilisi rütme saab mõõta mitmel viisil, tavaliselt une/ärkveloleku tsüklit, keha sisetemperatuuri, melatoniini kontsentratsiooni, kortisooli kontsentratsiooni ja alfa-amülaasi kontsentratsiooni. valguse intensiivsus, spektri jaotus, ajastus ja kestus võivad mõjutada inimese ööpäevast süsteemi. See mõjutab ka igapäevast sisemist kella.Valgusega kokkupuute aeg võib sisemist kella kas edasi lükata või edasi lükata. Ööpäevarütmid mõjutavad inimese jõudlust ja mugavust jne. Inimese ööpäevane süsteem on valguse suhtes kõige tundlikum 460 nm juures (nähtava spektri sinine piirkond), samas kui visuaalne süsteem on kõige tundlikum 555 nm (roheline piirkond). Seega muutub üha olulisemaks see, kuidas häälestatavat CCT-d ja intensiivsust elukvaliteedi parandamiseks kasutada. Integreeritud sensor- ja juhtimissüsteemiga värvilisi häälestatavaid LED-e saab välja töötada nii kõrge jõudluse, tervisliku valgustuse nõuete täitmiseks. .
Joonis 1 Valgusel on 24-tunnisele melatoniiniprofiilile kahekordne toime, akuutne efekt ja faasinihutav efekt.
Pakendi kujundus
Kui reguleerite tavapärase halogeeni heledust
lamp, värvi muudetakse.Tavaline LED ei suuda aga heleduse muutmise ajal värvitemperatuuri häälestada, jäljendades mõne tavapärase valgustuse sama muutumist.Varasematel päevadel kasutasid paljud pirnid LED-e koos erinevate CCT LED-idega, mis on kombineeritud PCB-plaadil
muuta valgustuse värvi, muutes sõiduvoolu.CCT juhtimiseks on vaja keerulist vooluahela valgusmoodulit, mis ei ole valgustitootja jaoks lihtne ülesanne. Valgustuse kujunduse edenedes nõuab kompaktne valgustusseade, nagu kohtvalgustid ja tuled, väikese suurusega, suure tihedusega LED-mooduleid, et vastavad nii värvide häälestamise kui ka kompaktse valgusallika nõuetele, turule ilmuvad häälestatavad värvilised COB-id.
Värvihäälestuse tüüpidel on kolm põhistruktuuri, millest esimene kasutab sooja CCT CSP ja jahedat CCT CsP sidet PCB plaadil, nagu on näidatud joonisel 2. Teist tüüpi häälestatav COB koos LES-iga, mis on täidetud mitme erineva CCT fosfori triibuga. joonisel näidatud silikoonid
3.Selles töös kasutatakse kolmandat lähenemisviisi, milleks on soojade CCT CSP LED-ide segamine siniste kiipidega ja tihedalt aluspinnale kinnitatud joodisega. Seejärel jaotatakse valge peegeldav silikoontamm, mis ümbritseb soojavalgeid CSP-sid ja siniseid kiipe. , see on täidetud fosforit sisaldava silikooniga, et täiendada kahevärvilist COB-moodulit, nagu on näidatud joonisel 4.
Joonis 4 Sooja värvi CSP ja sinine flip chip COB (Struktuur 3 – ShineOn arendus)
Võrreldes struktuuriga 3, on struktuuril 1 kolm puudust:
a) CSP-valgusallikate erinevate valgusallikate värvide segunemine erinevates CCT-des ei ole ühtlane, kuna CSP-valgusallikate kiibid põhjustavad fosforsilikooni eraldumist;
b) CSP valgusallikat saab füüsilise puudutusega kergesti kahjustada;
(c) Iga CSP valgusallika vahe on lihtne tolmu kinni püüda, et vähendada COB luumenit;
Struktuuril2 on ka oma puudused:
a) tootmisprotsessi juhtimise ja CIE juhtimise raskused;
( b ) Erinevate CCT sektsioonide värvide segamine ei ole ühtlane, eriti lähivälja mustri puhul.
Joonisel 5 võrreldakse MR 16 lampe, mis on ehitatud struktuuri 3 (vasakul) ja struktuuri 1 (paremal) valgusallikaga.Pildilt näeme, et Struktuur 1 on kiirgava ala keskel heleda varjundiga, samas kui Struktuuri 3 valgustugevuse jaotus on ühtlasem.
Rakendused
Meie lähenemisviisis, kasutades struktuuri 3, on valguse värvi ja heleduse häälestamiseks kaks erinevat vooluahela kujundust.Ühe kanaliga ahelas, millel on lihtne draiveri nõue, on valge CSP string ja sinine klapp-kiibi string ühendatud paralleelselt. CSP stringil on fikseeritud takisti.Takisti puhul jagatakse ajamivool CSP-de ja siniste kiipide vahel, mille tulemuseks on värvi ja heleduse muutumine. Üksikasjalikud häälestuse tulemused on näidatud tabelis 1 ja joonisel 6. Ühe kanaliga vooluahelate värvide häälestuskõver on näidatud joonisel 7.CCT suurendab sõiduvoolu.Oleme realiseerinud kaks häälestuskäitumist, millest üks emuleerib tavalist halogeenlampi ja teine lineaarsemat häälestust.Häälestatav CCT vahemik on 1800K kuni 3000K.
Tabel 1.Voolu ja CCT muutuvad ShineOn ühe kanaliga COB-mudeli 12SA ajamivooluga
Joonis 7CCT häälestamine koos musta keha kõveraga juhivooluga ühe kanaliga vooluringiga juhitavas COB(7a) ja kahes
häälestuskäitumine suhtelise heledusega halogeenlambi suhtes (7b)
Teises konstruktsioonis kasutatakse kahe kanaliga vooluringi, kus CCT häälestatav paigutus on laiem kui ühe kanaliga vooluring. CSP string ja sinine klapp-kiip on aluspinnal elektriliselt eraldiseisvad ja seetõttu on vaja spetsiaalset toiteallikat. Värvi ja heledust häälestatakse kahe vooluahela juhtimine soovitud voolutaseme ja suhtega.Seda saab häälestada vahemikus 3000 000 kuni 5700 Kas, mis on näidatud ShineOn kahekanalilise COB mudeli 20DA joonisel 8. Tabelis 2 on toodud üksikasjalik häälestustulemus, mis võib täpselt simuleerida päevavalguse muutumist hommikust õhtuni. Kombineerides hõivatusanduri ja juhtimisseadme kasutamise ahelad, see häälestatav valgusallikas aitab suurendada kokkupuudet sinise valgusega päevasel ajal ja vähendada kokkupuudet sinise valgusega öösel, edendades inimeste heaolu ja töövõimet, samuti nutikaid valgustusfunktsioone.
Kokkuvõte
Tuunitavad LED-moodulid töötati välja kombineerimise teel
kiibi skaalapaketid (CSP) ja kiibi pardal (COB) tehnoloogia.CSP-d ja sinine klappkiip on integreeritud COB-plaadile, et saavutada kõrge võimsustihedus ja värvide ühtlus, kahekanalilist struktuuri kasutatakse laiema CCT häälestuse saavutamiseks sellistes rakendustes nagu kaubanduslik valgustus.Ühe kanaliga struktuuri kasutatakse halogeenlampi jäljendava hämarast soojaks funktsiooni saavutamiseks sellistes rakendustes nagu kodu ja külalislahkus.
978-1-5386-4851-3/17/31,00 $ 02017 IEEE
Tunnustus
Autorid soovivad tunnustada The National Key Research and Development rahastamist
Hiina programm (nr 2016YFB0403900).Lisaks ShineOn (Peking) kolleegide toetus
Technology Co on samuti tänulik.
Viited
[1] Han, N., Wu, Y.-H.ja Tang, Y "KNX-seadme uurimine
Sõlm ja siiniliidese moodulil põhinev arendus", 29. Hiina juhtimiskonverents (CCC), 2010, 4346-4350.
[2] Park, T. ja Hong, SH, “A New Proposal of Network Management System for BACnet and Its Reference Model”, 8th IEEE International Conference on Industrial Informatics (INDIN), 2010, 28-33.
[3]Wohlers I, Andonov R. ja Klau GW, “DALIX: Optimal DALI Protein Structure Alignment”, IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, 10, 26–36.
[4]Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. ja Steen haut, K.,
„Kooseksisteerimine WiFi-ga koduautomaatika ZigBee toote jaoks”, IEEE 19. kommunikatsiooni- ja sõidukitehnoloogia sümpoosion Beneluxi riikides (SCVT), 2012, 1-6.
[5]Lin, WJ, Wu, QX ja Huang, YW "Automaatne arvestilugemissüsteem, mis põhineb LonWorksi elektriliinide kommunikatsioonil", rahvusvaheline tehnoloogia ja innovatsiooni konverents (ITIC 2009), 2009, 1–5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW jt, "Auto-tuning Daylight with LEDs: Sustainable Lighting for Health and Wellbeing", 2013. aasta ARCC kevadise uurimiskonverentsi toimetised, märts 2013
[7] Valgustusteaduste rühma valge raamat "Valgustus: tee tervisele ja produktiivsusele", 25. aprill 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD jt, "Esialgsed tõendid ööpäevase süsteemi spektraalse tundlikkuse muutumise kohta öösel", Journal of Circadian Rhythms 3:14.veebruar 2005.
[9]Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spectral Daylighting".
Simulations: Computing Circadian Light", 14th Conference of International Building Performance Simulation Association, Hyderabad, India, detsember 2015.