Derinami LED moduliai, pagrįsti CSP-COB
Santrauka: Tyrimai parodė ryšį tarp šviesos šaltinių spalvų ir žmogaus cirkadinio ciklo. Spalvų derinimas prie aplinkos poreikių tampa vis svarbesnis aukštos kokybės apšvietimo įrenginiuose. Tobulas šviesos spektras turėtų turėti savybes, kurios yra artimiausios saulės šviesai, esant aukštam CRI, bet idealiu atveju. suderintas su žmogaus jautrumu.Į žmogų orientuotą šviesą (HCL) reikia sukurti atsižvelgiant į besikeičiančią aplinką, pvz., daugiafunkcines patalpas, klases, sveikatos priežiūrą, ir sukurti atmosferą bei estetiką.Derinami LED moduliai buvo sukurti derinant lusto masto paketus (CSP) ir lusto plokštės (COB) technologiją.CSP yra integruoti į COB plokštę, kad būtų pasiektas didelis galios tankis ir spalvų vienodumas, kartu pridedant naują spalvų derinimo funkciją. Gautą šviesos šaltinį galima nuolat derinti nuo ryškaus, vėsesnės spalvos apšvietimo dienos metu iki blankesnio, šiltesnio apšvietimo vakare, Šiame dokumente išsamiai aprašomas LED modulių dizainas, procesas ir veikimas bei jų taikymas šiltai pritemdomoje LED apšvietime ir pakabinamoje šviesoje.
Pagrindiniai žodžiai:HCL, cirkadiniai ritmai, derinamas šviesos diodas, dvigubas CCT, šiltas pritemdymas, CRI
Įvadas
Šviesos diodas, kaip mes žinome, gyvuoja daugiau nei 50 metų.Dėl neseniai sukurtų baltų šviesos diodų jie tapo visuomenės akyse kaip kitų baltos šviesos šaltinių pakaitalas. Lyginant su tradiciniais šviesos šaltiniais, LED ne tik suteikia energijos taupymo ir ilgaamžiškumo pranašumus, bet ir atveria duris naujas dizaino lankstumas skaitmeninimui ir spalvų derinimui.Yra du pagrindiniai baltos šviesos diodų (WLED), kurie generuoja didelio intensyvumo baltą šviesą, gamybos būdai. Vienas iš jų yra naudoti atskirus šviesos diodus, skleidžiančius tris pagrindines spalvas – raudoną, žalią ir mėlyną. - ir tada sumaišykite tris spalvas, kad susidarytų balta šviesa. Kitas dalykas yra naudoti fosforines medžiagas, kad monochromatinė mėlyna arba violetinė LED šviesa paverstų plataus spektro baltą šviesą, panašiai kaip veikia fluorescencinė lemputė. Svarbu pažymėti kad sukuriamos šviesos „baltumas“ iš esmės yra sukurtas taip, kad tiktų žmogaus akiai, ir, atsižvelgiant į situaciją, ne visada gali būti tikslinga ją laikyti balta šviesa.
Išmanusis apšvietimas šiais laikais yra pagrindinė išmaniojo pastato ir išmaniojo miesto sritis. Vis daugiau gamintojų dalyvauja projektuojant ir montuojant išmanųjį apšvietimą naujose statybose. Dėl to įvairių prekių ženklų gaminiuose įdiegiama daugybė komunikacijos modelių. ，pvz., KNx ) BACnetP', DALI, ZigBee-ZHAZBA', PLC-Lonworks ir kt. Viena iš svarbiausių visų šių gaminių problemų yra ta, kad jie negali sąveikauti vienas su kitu (ty mažas suderinamumas ir išplečiamumas).
LED šviestuvai, galintys perteikti įvairias šviesos spalvas, yra architektūrinio apšvietimo rinkoje nuo pirmųjų kietojo kūno apšvietimo (SSL) laikų. Tačiau spalvų derinamas apšvietimas tebėra nebaigtas ir reikalauja tam tikrų namų darbų. nurodykite, ar diegimas bus sėkmingas.Yra trys pagrindinės LED šviestuvų spalvų derinimo tipų kategorijos: baltos spalvos derinimas, pritemdymas iki šilto ir visų spalvų derinimas. Visas tris kategorijas galima valdyti belaidžiu siųstuvu naudojant Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth arba kiti protokolai ir yra prijungti prie elektros energijos kūrimo. Dėl šių parinkčių LED siūlo galimus sprendimus pakeisti spalvą arba CCT, kad atitiktų žmogaus cirkadinius ritmus.
Cirkadiniai ritmai
Augalams ir gyvūnams būdingi elgsenos ir fiziologiniai pokyčiai maždaug per 24 valandų ciklą, kurie kartojasi iš eilės – tai cirkadiniai ritmai. Cirkadiniams ritmams įtakos turi egzogeniniai ir endogeniniai ritmai.
Cirkadinį ritmą kontroliuoja melatoninas, vienas iš pagrindinių smegenyse gaminamų hormonų.Be to, tai sukelia mieguistumą. Melanopsino receptoriai nustato cirkadinę fazę mėlyna šviesa po pabudimo, sustabdydami melatonino gamybą. Tokių pačių mėlynos bangos ilgių šviesa vakare trukdys miegui ir sutrikdys cirkadinį ritmą. Cirkadinė desinchronizacija neleidžia kūnui visiškai įeina į įvairias miego fazes, o tai yra kritinis žmogaus kūno atkūrimo laikas. Be to, cirkadinio sutrikimo poveikis apima ne tik dėmesingumą dieną ir miegą naktį.
Biologinius žmogaus ritmus paprastai galima išmatuoti keliais būdais: miego / pabudimo ciklą, kūno temperatūrą, melatono koncentraciją, kortizolio koncentraciją ir alfa amilazės koncentraciją8. Tačiau šviesa yra pagrindinis cirkadinio ritmo sinchronizatorius su vietine padėtimi žemėje, nes šviesos intensyvumas, spektro pasiskirstymas, laikas ir trukmė gali turėti įtakos žmogaus cirkadinei sistemai. Tai taip pat turi įtakos kasdieniam vidiniam laikrodžiui.Šviesos ekspozicijos laikas gali paankstinti arba atidėti vidinį laikrodį. Cirkadiniai ritmai turės įtakos žmogaus veiklai ir komfortui ir tt. Žmogaus cirkadinė sistema jautriausia šviesai esant 460 nm (mėlyna matomo spektro sritis), o regėjimo sistema yra jautriausia. iki 555 nm (žalia sritis). Taigi, kaip naudoti derinamą CCT ir intensyvumą gyvenimo kokybei pagerinti, tampa vis svarbesnis. Galima sukurti spalvinius derinamus šviesos diodus su integruota jutimo ir valdymo sistema, kad atitiktų tokius didelio našumo, sveiko apšvietimo reikalavimus. .
1 pav. Šviesa turi dvigubą poveikį 24 valandų melatonino profiliui, ūminį poveikį ir fazės keitimo efektą.
Pakuotės dizainas
Kai reguliuojate įprasto halogeno ryškumą
lempa, spalva bus pakeista.Tačiau įprastas šviesos diodas negali sureguliuoti spalvų temperatūros, keisdamas ryškumą, imituodamas tą patį kai kurių įprastų apšvietimo pasikeitimą.Ankstesnėmis dienomis daugelis lempučių naudos LED su skirtingais CCT šviesos diodais, sujungtais PCB plokštėje
pakeisti apšvietimo spalvą keičiant važiavimo srovę.Norint valdyti CCT, reikia sudėtingo grandinės šviesos modulio dizaino, o tai nėra lengva užduotis šviestuvo gamintojui. Tobulėjant apšvietimo dizainui, kompaktiškas apšvietimo įrenginys, pvz., taškiniai ir apatiniai žibintai, reikalauja mažo dydžio, didelio tankio LED modulių. atitinka tiek spalvų derinimo, tiek kompaktiško šviesos šaltinio reikalavimus, rinkoje atsiranda derinamų spalvų COB.
Yra trys pagrindinės spalvų derinimo tipų struktūros. Pirmoji naudoja šiltą CCT CSP ir šaltą CCT CsP sujungimą ant PCB plokštės, kaip parodyta 2 paveiksle. Antrojo tipo derinamas COB su LES, užpildytas keliomis skirtingo CCT fosforo juostelėmis. Silikonas parodytas paveikslėlyje
3. Šiame darbe taikomas trečiasis metodas, kai šilti CCT CSP šviesos diodai sumaišomi su mėlynomis atverčiamomis lustomis ir glaudžiai lituojamas ant pagrindo. Tada išleidžiama balta atspindinti silikoninė užtvanka, kuri apjuostų šiltai baltus CSP ir mėlynus atverčiamus lustus. , jis užpildytas fosforo turinčiu silikonu, kad būtų užbaigtas dviejų spalvų COB modulis, kaip parodyta 4 pav.
4 pav. Šiltos spalvos CSP ir mėlynas Flip chip COB (Struktūra 3 – ShineOn kūrimas)
Palyginti su 3 struktūra, 1 struktūra turi tris trūkumus:
a) spalvų maišymas tarp skirtingų CSP šviesos šaltinių skirtinguose CCT nėra vienodas dėl fosforo silikono atskyrimo, kurį sukelia CSP šviesos šaltinių lustai;
b) CSP šviesos šaltinis lengvai pažeidžiamas fiziškai palietus;
c) Kiekvieno CSP šviesos šaltinio tarpas lengvai sulaiko dulkes, kad sumažintų COB šviesos srautą;
Struktūra2 taip pat turi trūkumų:
a) gamybos proceso valdymo ir CIE kontrolės sunkumai;
b) skirtingų CCT sekcijų spalvų maišymas nėra vienodas, ypač artimojo lauko modeliui.
5 paveiksle palyginamos MR 16 lempos, pagamintos su 3 struktūros (kairėje) ir 1 struktūros (dešinėje) šviesos šaltiniu.Iš paveikslėlio matome, kad 1 struktūra turi šviesų atspalvį spinduliuojančios srities centre, o 3 struktūros šviesos intensyvumo pasiskirstymas yra tolygesnis.
Programos
Mūsų požiūriu, naudojant 3 struktūrą, yra du skirtingi šviesos spalvos ir ryškumo derinimo grandinės dizainai.Vieno kanalo grandinėje, kuriai reikalingas paprastas tvarkyklės reikalavimas, balta CSP eilutė ir mėlyna flip-chip eilutė yra sujungtos lygiagrečiai. CSP eilutėje yra fiksuota rezistorius.Naudojant rezistorių, varomoji srovė padalijama tarp CSP ir mėlynųjų mikroschemų, todėl keičiasi spalva ir ryškumas. Išsamūs derinimo rezultatai parodyti 1 lentelėje ir 6 paveiksle. Vieno kanalo grandinių spalvų derinimo kreivė parodyta 7 pav.CCT padidina važiavimo srovę.Mes supratome du derinimo veiksmus, kai vienas imituoja įprastą halogeninę lemputę, o kitas yra labiau tiesinis.Derinamas CCT diapazonas yra nuo 1800K iki 3000K.
1 lentelė.Srauto ir CCT keitimas naudojant ShineOn vieno kanalo COB modelio 12SA srovę
7 pav. CCT derinimas kartu su juodojo kūno kreive su varomąja srove vieno kanalo grandinėje valdomoje COB(7a) ir dviejose
derinimo elgsena su santykiniu skaisčiu, palyginti su halogenine lempa (7b)
Kitoje konstrukcijoje naudojama dviejų kanalų grandinė, kurioje CCT derinamasis išdėstymas yra platesnis nei vieno kanalo grandinė. CSP stygos ir mėlynos atverčiamos schemos yra elektra atskirtos ant pagrindo, todėl jai reikalingas specialus maitinimo šaltinis. Spalvą ir ryškumą reguliuoja valdydami dvi grandines norimu srovės lygiu ir santykiu.Jis gali būti sureguliuotas nuo 3000k iki 5700Kas, parodyta ShineOn dviejų kanalų COB modelio 20DA 8 paveiksle. 2 lentelėje pateiktas išsamus derinimo rezultatas, kuris gali tiksliai imituoti dienos šviesos kaitą nuo ryto iki vakaro. Suderinus užimtumo jutiklio ir valdymo naudojimą grandinės, šis derinamas šviesos šaltinis padeda padidinti mėlynos šviesos poveikį dieną ir sumažinti mėlynos šviesos poveikį naktį, skatina žmonių gerovę ir žmogaus veiklą, taip pat išmaniojo apšvietimo funkcijas.
Santrauka
Derinami LED moduliai buvo sukurti derinant
lustų masto paketai (CSP) ir lusto plokštės (COB) technologija.CSP ir mėlynas apverčiamas lustas yra integruoti į COB plokštę, kad būtų pasiektas didelis galios tankis ir spalvų vienodumas, o dviejų kanalų struktūra naudojama siekiant platesnio CCT derinimo tokiose programose kaip komercinis apšvietimas.Vieno kanalo struktūra naudojama norint pasiekti „pritemdymo į šiltą“ funkciją, imituojančią halogeninę lempą namuose ir svetinguose įrenginiuose.
978-1-5386-4851-3/17/31,00 USD 02017 IEEE
Pripažinimas
Autoriai norėtų pripažinti finansavimą iš „The National Key Research and Development“.
Kinijos programa (Nr. 2016YFB0403900).Be to, parama iš kolegų iš ShineOn (Pekinas)
„Technology Co“ taip pat yra dėkingas.
Nuorodos
[1] Han, N., Wu, Y.-H.ir Tang, Y "KNX įrenginio tyrimas
Mazgas ir plėtra, pagrįsta magistralės sąsajos moduliu“, 29-oji Kinijos valdymo konferencija (CCC), 2010 m., 4346–4350.
[2] Park, T. ir Hong, SH, „Naujas tinklo valdymo sistemos pasiūlymas BACnet ir jo etaloninis modelis“, 8-oji IEEE tarptautinė pramonės informatikos konferencija (INDIN), 2010 m., 28-33.
[3]Wohlers I, Andonov R. ir 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. ir Steen Haut, K.,
„Namų automatizavimo „ZigBee“ produkto sambūvis su WiFi“, IEEE 19-asis ryšių ir transporto technologijų simpoziumas Beneliukso šalyse (SCVT), 2012 m., 1–6.
[5] Lin, WJ, Wu, QX ir Huang, YW „Automatinė skaitiklių nuskaitymo sistema, pagrįsta LonWorks elektros linijos ryšiu“, Tarptautinė technologijų ir inovacijų konferencija (ITIC 2009), 2009, 1–5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW ir kt., „Automatinis dienos šviesos derinimas su šviesos diodais: tvarus apšvietimas sveikatai ir gerovei“, 2013 m. ARCC pavasario tyrimų konferencijos medžiaga, 2013 m. kovo mėn.
[7] Apšvietimo mokslo grupės baltoji knyga „Apšvietimas: kelias į sveikatą ir produktyvumą“, 2016 m. balandžio 25 d.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD ir kt., „Preliminarūs cirkadinės sistemos spektrinio jautrumo kitimo naktį įrodymai“, Journal of Circadian Rhythms 3:14.2005 m. vasario mėn.
[9]Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, „Spectral Daylighting“.
Simulations: Computing Circadian Light", 14th Conference of International Building Performance Simulation Association, Hyderabad, Indija, 2015 m. gruodžio mėn.