Налаштовані світлодіодні модулі на основі CSP-COB
Анотація: Дослідження показали кореляцію між кольором джерел світла та циркадним циклом людини. Колірне налаштування на екологічні потреби стало все більш важливим у високоякісних освітлених програмах. Ідеальний спектр світла повинен виявляти якості, найближчі до сонячного світла з високим CRI, але в ідеалі є налаштований на чутливість людини. Світло, орієнтоване на людину (HCL), необхідно розробити відповідно до середовища змін, таких як багатофункціональні засоби, аудиторії ， охорона здоров'я ， та створення атмосфери та естетики. Налаштовані світлодіодні модулі були розроблені за допомогою комбінування пакетів масштабів чіпів (CSP) та технології CHIP на борту (COB). CSP інтегровані на дошці COB для досягнення високої щільності потужності та рівномірності кольорів ， при додаванні нової функції настройності кольору. Отримане джерело світла може постійно налаштовуватися від яскравого, прохолоднішого кольорового освітлення протягом дня до тьмяного ， теплішого освітлення ввечері, У цьому документі детально описано дизайн, процес та продуктивність світлодіодних модулів та його застосування в тепло-затемнюючому світлодіодному світлі та підвісному світлі.
Ключові слова:HCL, циркадні ритми, регульований світлодіод, подвійний CCT, теплий затемнення, CRI
Вступ
Світлодіод, як ми знаємо, це існує вже понад 50 років. Нещодавній розвиток білих світлодіодів - це те, що привело його в око громадськості як заміну для інших джерел білого світла, що розбирають традиційні джерела світла ， світлодіод не лише представляє переваги енергозбереження та тривалого життя, але й відкриває двері Нова гнучкість дизайну для оцифрування та налаштування кольору. Існують два основні способи виробництва діодів, що випромінюють білим світлом (WLED), які генерують біле світло високої інтенсивності. Одне-використовувати окремі світлодіоди, які випромінюйте три основні кольори-ред, зелений та синій-а потім змішайте три кольори для утворення білого світла. Інше-використовувати фосфорні матеріали для перетворення монохроматичного синього або фіолетового світлодіодного світла на біле світло широкого спектру дії ，, майже однаково Флуоресцентна лампочка працює.
Розумне освітлення - це ключова область у розумному будівлі та розумному місті. ， Наприклад, Knx) bacnetp ', dali ， Zigbee-Zhazba' ， plc-lonworks тощо. (тобто низька сумісність та розширюваність).
Світлодіодні світильники з можливістю доставки різного кольору світла знаходяться на ринку архітектурного освітлення з перших днів твердотільного освітлення (SSL). Хоча кольорове освітлення залишається незавершеним і вимагає певної кількості домашніх завдань за допомогою Специфікатор Якщо встановлення має бути успішним. У світлодіодних світилах є три основні категорії типів настройки: біла настройка, тьмяна до подрібнення та повнокольорова настройка. Усі три категорії можна керувати бездротовим передавачем за допомогою Zigbee ， Wi-Fi, Bluetooth або Інші протоколи ， і підходять до будівництва потужності. Через ці варіанти світлодіод пропонує можливі рішення для зміни кольору або CCT для задоволення циркадних ритмів людини.
Циркадні ритми
Рослини та тварини демонструють закономірності поведінкових та фізіологічних змін протягом приблизно 24-годинного циклу, які повторюються через наступні дні-ці циркадні ритми. Циркадські ритми впливають екзогенні та ендогенні ритми.
Циркадний ритм контролюється мелатоніном, який є одним з основних гормонів, що виробляються в мозку. І це індукує сонливість. Рецептори меланопсину встановили циркадну фазу синім світлом після виховання, вимикаючи вироблення мелатоніну ". повністю вступаючи в різні фази сну ，, що є критичним відновним часом для людського тіла. Вплив циркадних зривів виходить за рамки уважності до дня і спати вночі.
Про біологічні ритми у людини можна виміряти декількома способами, як правило, цикл сну/неспання, температуру ядра, мелатоконконцентрація, концентрація кортизолу та концентрація альфа -амілази8. Але світло є первинними синхронізаторами циркадних ритмів до місцевого положення на Землі ，, оскільки Інтенсивність світла ， розподіл спектру, терміни та тривалість може впливати на циркадну систему людини. Це також впливає на щоденний внутрішній годинник. Час освітлення може або просунути, або затримати міжнародний годинник ". Циркадні ритми впливатимуть на продуктивність та комфорт людини тощо. Циркадна система людини є найбільш чутливим толайтом на 460 нм (синя область VisibleSpectrum), тоді як візуальна система є найбільш чутливою до 555 нм (зелений регіон). Світлодіоди з інтегрованою системою зондування та управління можуть бути розроблені для задоволення таких високопродуктивних, здорових вимог до освітлення.
Рис.1 Світло має подвійний вплив на 24-годинний профіл мелатоніну, гострий ефект та фазовий ефект.
Дизайн упаковки
Коли ви регулюєте яскравість звичайного галогену
лампа, колір буде змінено. Однак звичайний світлодіод не в змозі налаштувати температуру кольору, змінюючи яскравість ， наслідування однакової зміни деякого звичайного освітлення. У попередні дні багато лампочок використовуватимуть світлодіоди з різними світлодіодами CCT, поєднаними на платі PCB
Змініть колір освітлення, змінюючи струм водіння. Для управління CCT потрібна складна конструкція модуля світло Задоволяйте як настройку кольору, так і компактних вимог до джерела світла, на ринку з’являються регульовані кольорові коби.
Існують три основні структури типів кольорових налаштувань, по-перше, він використовує теплий CCT CSP та прохолодне з'єднання CST CSP на платі PCB безпосередньо, проілюстровані на малюнку 2. Другий тип качани з LES, наповненими декількома смугами різного фосфору CCT Силікони, показані на малюнку
3.Прочиски роботи, третій підхід застосовується шляхом змішування теплого CCT CSP Ledswith сині фліп-чіпси та тісно припот, прикріплений на підкладці. Потім біла світловідбиваюча силіконова гребля відпущена, щоб оточити теплі білі CSP та сині фліп-фішки.Finally , він наповнений фосфором, що міститься в кремнію, завершено подвійним кольоровим модулем COB, як показано на фіг.4.
Фіг.4 Теплий колір CSP та синій фліп-чіп (структура 3- Shineon Development)
Порівнюючи зі структурою 3, структура 1 має три недоліки:
(a) Змішування кольорів між різними джерелами світла CSP в різних CCT не є рівномірним через сегрегацію фосфорного силікону, спричиненого стружками джерел світла CSP;
(b) джерело світла CSP легко пошкоджується фізичним дотиком;
(c) зазор кожного джерела світла CSP легко вловити пил, щоб викликати зменшення просвіту COB;
Структура2 також має свої недоліки:
(a) труднощі у виробничому контрольному процесі та контролі CIE;
(b) Змішування кольорів між різними секціями CCT не є рівномірним, особливо для шаблону поля.
На малюнку 5 порівнюється MR 16 ламп, побудовані з джерелом світла структури 3 (ліворуч) та структурою 1 (праворуч). З малюнка ми можемо знайти структуру 1, має легкий відтінок у центрі випромінювання, тоді як розподіл інтенсивності структури 3 є більш рівномірним.
Заявки
У нашому підході з використанням структури 3 існує дві різні конструкції ланцюга для настройки світла та яскравості. У одноканальній схемі, яка має просту вимогу драйвера, білий рядок CSP та синій струнку-чіп з'єднуються паралельно. У ньому є фіксований резистон рядок CSP. За допомогою резистора струм водіння поділяється між CSP та синіми стружками, що призводить до зміни кольору та яскравості. Детальні результати настройки показані в таблиці 1 та малюнка 6. Крива кольорової настройки одноканальних схем, показаних на рисунку 7. CCT збільшує струм водіння. Ми зрозуміли дві поведінки настройки за допомогою однієї емуляції звичайного галогенного обмикання, а інший - більш лінійна настройка. Налаштований діапазон CCT становить від 1800 К до 3000 К.
Таблиця1. Зміна потоку та CCT з струмом струму Shineon One-канальної моделі COB 12SA
Налаштування фіг.7cct разом з кривою чорного тіла з струмом руху в одноканал-керованому каші (7a) та двох
Налаштування поведінки з відносною яскравістю стосовно галогенної лампи (7b)
Інша конструкція використовує двоканальну схему, де влаштування CCT налаштовується ширше, ніж одноканал-канал. керування двома ланцюгами на бажаному рівні струму та співвідношенням. Він може бути налаштований від 3000 К до 5700 кас, показаних на малюнку 8 моделі двоканальної качани Shineon 20da. Схеми ， Це регульоване джерело світла збільшує вплив синього світла протягом дня та зменшує вплив синього світла протягом ночі ， просування добробуту людей та ефективності людини, а також функції розумного освітлення.
Резюме
Регульовані світлодіодні модулі були розроблені шляхом поєднання
Пакети масштабів чіпів (CSP) та Chip на борту (COB). CSPSand Blue Flip Chip інтегрується на дошку COB для досягнення щільності високої потужності та однорідності кольорів, для досягнення більш широкої настройки CCT в таких додатках використовується двоканальна структура. Одноканальна структура використовується для досягнення тьмяної функції, що емулює галогенну лампу в таких додатках, як будинок та гостинність.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31.00 02017 IEEE
Підтвердження
Автори хотіли б визнати фінансування національних ключових досліджень та розробок
Програма Китаю (№ 2016YFB0403900). Крім того, підтримка колег у Shineon (Пекін)
Technology Co, також з вдячністю.
Посилання
[1] Хан, Н., Ву, Ю.-Х. і Tang, Y, "Дослідження пристрою KNX
Вузол та розробка на основі модуля інтерфейсу автобуса ", 29 -а китайська конференція управління (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. and Hong, SH, «Нова пропозиція системи управління мережею для BACNET та її довідкової моделі», 8-а Міжнародна конференція IEEE з промислової інформатики (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. та Klau GW, "Dalix: оптимальна вирівнювання структури білка Dali", транзакції IEEE/ACM на обчислювальній біології та біоінформатиці, 10, 26-36.
[4] Домінгуес, Ф, Тухафі, А., Тіє, Дж. Та Стін Хаут, К., К., К., К.
«Співіснування з Wi-Fi для домашнього автоматизації продукту Zigbee» ， IEEE 19-й симпозіум з комунікацій та транспортних технологій у Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， Wu, QX та Huang, YW, "Автоматична система читання лічильників, заснована на комунікації лінії електропередач", Міжнародна конференція з технологій та інновацій (Itic 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW та ін., «Авто налаштування денного світла з світлодіодами: стійке освітлення для здоров'я та добробуту», Матеріали весняної конференції ARCC 2013 року, MAR, 2013
[7] Біла книга з освітлення науки "Освітлення: шлях до здоров'я та продуктивності", 25 квітня 2016 року.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD та ін. " Лютий 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spectral Daylighting
Моделювання: обчислення циркадного світла ", 14 -а конференція Міжнародної асоціації моделювання ефективності будівництва, Хайдерабад, Індія, грудень 2015 року.