Módulos LED axustables baseados en CSP-COB
Resumo: A investigación indicou que a correlación entre a cor das fontes de luz e o ciclo circadiano humano. A afinación ás necesidades ambientais volveuse cada vez máis importante en aplicacións de iluminación de alta calidade. Un espectro perfecto de luz debería presentar calidades máis próximas á luz solar con CRI alta, pero é idealmente idealmente atinxido á sensibilidade humana. Unha luz céntrica humana (HCL) debe ser deseñada segundo o ambiente de cambio como instalacións de varios usos, aulas ， asistencia sanitaria ， e para crear ambiente e estética. Os módulos LED axustables foron desenvolvidos combinando paquetes de escala de chip (CSP) e ChIP a bordo (COB). Os CSP están integrados nun taboleiro de cob para conseguir unha alta densidade de potencia e uniformidade da cor ， mentres engade unha nova función da sintonización da cor. A fonte de luz resultante pódese axustar continuamente desde unha iluminación de cor brillante e máis fría durante o día para dimmer ， iluminación máis cálida pola noite, Este artigo detalla o deseño, o proceso e o rendemento dos módulos LED e a súa aplicación en escurecemento de calor LED cara a luz e luz colgante.
Palabras clave:HCl, ritmos circadianos, LED axustable, CCT dobre, escurecemento cálido, CRI
Introdución
O LED, xa que sabemos, leva máis de 50 anos. O recente desenvolvemento de LEDs brancos é o que o trouxo ao público como un substituto para outras fontes de luz branca. Nova flexibilidade do deseño para a dixitalización e a afinación de cores. Hai dúas formas principais de producir diodos de emisores de luz branca (Wleds) que xeran luz branca de alta intensidade. Un é usar LEDs individuais que Emite tres cores primarias: vermello, verde e azul e logo mestura tres cores para formar luz branca. O outro é usar materiais de fósforo para converter a luz led azul monocromática ou violeta á luz branca de amplo espectro ，, moito do mesmo xeito unha lámpada fluorescente. É importante ter en conta que a "brancura" da luz producida está esencialmente deseñada para adaptarse ao ollo humano ， e dependendo da situación que non sempre sexa adecuado Pense niso como luz branca.
A iluminación intelixente é unha área clave no edificio intelixente e na cidade intelixente hoxe en día. Un número cada vez maior de fabricantes participan no deseño e instalación de iluminación intelixente. ， Como knx) bacnetp ', dali ， zigbee-zhazba' ， plc-lonworks, etc. Un problema crítico en todos estes produtos é que non poden interoperar entre si (é dicir, baixa compatibilidade e extensibilidade).
As luminarias LED coa capacidade de entregar a cor clara de cor no mercado de iluminación arquitectónica desde os primeiros días de iluminación de estado sólido (SSL). Aínda que, a iluminación tunable en cor segue sendo un traballo en curso e require unha certa cantidade de deberes por parte dos deberes Especificador Se a instalación ten éxito. Hai tres categorías básicas de tipos de axuste de cores en luminarias LED: Axuste branco, escuro a angustia e a cor completa. Outros protocolos ， e son duros para construír o poder. Porque destas opcións, o LED proporciona posibles solucións para cambiar a cor ou CCT para cumprir o circadiano humano ritmos.
Ritmos circadianos
As plantas e os animais presentan patróns de cambios de comportamento e fisiolóxicos durante un ciclo de aproximadamente 24 horas que se repiten durante días sucesivos, estes son ritmos circadianos. Os ritmos de circadianos están influenciados por ritmos exóxenos e endóxenos.
O ritmo circadiano está controlado por melatonina que é unha das principais hormonas producidas no cerebro. E induce tamén a somnolencia. Os receptores de Melanopsina establecen a fase circadiana con luz azul que se inaugura ao pechar a produción de melatonina ". A exposición ás mesmas lonxitudes de onda azul da noite na noite interferirá co sono e interromperá o ritmo circadiano. Entrando completamente nas distintas fases do sono ， que é un tempo de restauración crítico para o ser humano corpo.furthermer ， O impacto da interrupción circadiana esténdese máis aló do mindfulnessduring o día e durmir pola noite.
Acerca dos ritmos biolóxicos en humanos pódense medir de varias maneiras normalmente, ciclo de sono/esperta, temperatura corporal núcleo, melatoninconcentración, concentración de cortisol e concentración de alfa amilase8. Intensidade de luz ， Distribución do espectro, o tempo e a duración poden influír no sistema circadiano humano. Isto afecta ao reloxo interno diario tamén. O tempo de exposición á luz pode avanzar ou atrasar o reloxo interno ". Os ritmos circadianos influirán no rendemento e o confort do ser humano, etc. O sistema circadiano humano é máis sensible a 460 nm (rexión azul do visible), mentres que o sistema visual é máis sensible a 555nm (rexión verde). Importante. Pódense desenvolver LEDs axustables con sistema de detección e control integrado para satisfacer os requisitos de iluminación saudables de alto rendemento.
A luz da Fig.1 ten un dobre efecto no perfil de melatonina de 24 horas, efecto agudo e efecto de cambio de fase.
Deseño de paquetes
Cando axusta o brillo do halóxeno convencional
Lámpada, a cor cambiarase. Non obstante, o LED convencional non é capaz de sintonizar a temperatura da cor mentres cambia o brillo ， emulando o mesmo cambio dalgunha iluminación convencional. Nos días anteriores, moitas lámpadas empregarán LED con diferentes LEDs CCT combinados no PCB Boardto
Cambia a cor da iluminación cambiando a corrente de condución. Necesita un deseño complexo de módulos de luz para controlar o CCT, que non é fácil tarefa para o fabricante de luminarias. Como o deseño de iluminación avanza ， o dispositivo de iluminación compacto como as luces spot e as luces baixas, chaman módulos LED de alta densidade de alta densidade, co fin Satisface tanto a afinación de cores como os requisitos de fonte de luz compactos, aparecen cobs de cores axustables no mercado.
Hai tres estruturas básicas de tipos de axuste de cores, a primeira, usa o CSP CCT cálido e a vinculación CCT CCT no taboleiro PCB directamente ilustrada na figura 2. O segundo tipo axustable Cob con Les cheo de múltiples raias de diferente fósfor CCT Siliconesas mostradas na figura
3.Inthis Work, un terceiro enfoque está a mesturar CCT CCT CSP quente con chips azuis e soldadura estreita unida nun substrato. Entón, unha presa de silicona reflectante branca dispensa os CSP brancos e chips azuis. Finalmente , está cheo de fósforo contido Siliconeto Completa o módulo de coB de dobre cor como se mostra na Fig.4.
Fig.4 CSP de cor cálida e Coba de chip azul (estrutura 3- Desenvolvemento de brillo)
Comparando coa estrutura 3, a estrutura 1 ten tres desvantaxes:
(a) A mestura de cores entre as distintas fontes de luz CSP en diferentes CCT non é uniforme debido á segregación de silicona de fósforo causada polos chips das fontes de luz CSP;
(b) a fonte de luz CSP está danada facilmente cun toque físico;
(c) A brecha de cada fonte de luz CSP é fácil de atrapar o po para provocar a redución do lumen Cob;
Structure2 tamén ten as súas desvantaxes:
(a) Dificultade para o control de procesos de fabricación e o control de CIE;
(b) A mestura de cores entre as distintas seccións CCT non é uniforme, especialmente para o patrón de campo próximo.
A figura 5 compara as lámpadas MR 16 construídas coa fonte de luz da estrutura 3 (esquerda) e a estrutura 1 (dereita). Na imaxe, podemos atopar que a estrutura 1 ten unha sombra lixeira no centro da área emisora, mentres que a distribución de intensidade da estrutura 3 é máis uniforme.
Aplicacións
No noso enfoque usando a estrutura 3, hai dous deseños de circuítos diferentes para a cor da luz e a afinación de brillo. Nun circuíto dun só canle que ten un simple requisito do controlador, a corda CSP branca e a corda de chip azul están conectadas en paralelo. Hai unha resistencia fixa a cadea CSP. Co resistor, a corrente de condución divídese entre CSPs e chips azuis, resultando o cambio da cor e o brillo. Os resultados detallados de afinación móstranse na táboa 1 e na figura 6. A curva de afinación de cor dos circuítos dunha soa canle mostrada na figura 7. O CCT aumenta a corrente de condución. Decatámonos de dous comportamentos de afinación cunha emulación de bullband halóxeno convencional, a outra afinación máis lineal. O rango CCT axustable é de 1800k a 3000K.
Táboa 1. Cambio de fluxo e CCT coa corrente de condución de Shineon Modelo de magorro de canles 12SA
Fig.7CCT Axuste xunto coa curva de Blackbody con corrente de condución na maíz controlada por un circuíto único (7A) e os dous
comportamentos de afinación con relativa luminancia en referencia á lámpada halóxena (7b)
O outro deseño usa un circuíto de dobre canle onde o arranxo Tunable CCT é máis amplo que o circuíto único. O CSP Stringand Blue Flip-Chip Stringote separado eléctricamente no substrato e, polo tanto Conducindo os dous circuítos a nivel e relación de corrente desexado. Pódese axustar de 3000k a 5700kas mostrado na figura 8 do modelo de mazorro de dobre canle de Shineon 20da.Table 2 enumerou o resultado de afinación detallada que pode simular de cerca o cambio de luz do día de mañá a noite. Combinando o uso de sensor de ocupación e control Circuítos ， Esta fonte de luz axustable aumenta a exposición á luz azul durante o día e reduce a exposición á luz azul durante a noite ， promovendo o benestar das persoas e O rendemento humano, así como as funcións de iluminación intelixente.
Resumo
Os módulos LED axustables desenvolvéronse combinando
Tecnoloxía de paquetes a escala de chip (CSP) e Chip a bordo (COB). O chip de flip azul CSPS e está integrado nunha placa de COB para conseguir unha alta densidade de potencia e uniformidade de cor, a estrutura de dobre canle úsase para conseguir unha afinación CCT máis ampla en aplicacións como a iluminación comercial. A estrutura dunha soa canle úsase para lograr unha función de halóxeno que emula unha lámpada halóxena en aplicacións como a casa e a hospitalidade.
978-1-5386-4851-3/17/31,00 $ 02017 IEEE
Recoñecemento
Os autores quererán recoñecer o financiamento da investigación e desenvolvemento das clave nacionais
Programa de China (nº 2016YFB0403900). Ademais, o apoio dos compañeiros de Shineon (Pequín)
Technology Co, tamén é agradecido.
Referencias
[1] Han, N., Wu, Y.-H. e Tang, Y, "Investigación do dispositivo KNX
Nodo e desenvolvemento baseado no módulo de interface de autobús ", 29ª Conferencia de Control Chinés (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. e Hong, SH, "Unha nova proposta do sistema de xestión de rede para BACNET e o seu modelo de referencia", 8ª Conferencia Internacional IEEE sobre Informática Industrial (INDIN), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. e Klau GW, "Dalix: aliñamento óptimo de estrutura de proteínas Dalí", transaccións IEEE/ACM en bioloxía computacional e bioinformática, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. e Steen Haut, K.,
"Coexistencia con WiFi para un produto Zigbee de domicilio" ， IEEE 19º Simposio sobre Comunicacións e Tecnoloxía Vehiculares no Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， Wu, QX e Huang, YW, "Sistema de lectura automática de contadores baseado na comunicación de liña de enerxía de Lonworks", Conferencia Internacional sobre Tecnoloxía e Innovación (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "Light Tuning Automining With LEDs: iluminación sostible para saúde e benestar", Actas da Conferencia de Investigación de Primavera ARCC 2013, marzo de 2013
[7] Libro branco do grupo de ciencias da iluminación, "Iluminación: o camiño cara á saúde e a produtividade", 25 de abril de 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Evidencia preliminar para un cambio na sensibilidade espectral do sistema circadiano pola noite", Journal of Circadian Rhythms 3:14. Febreiro de 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spectral Daylighting
Simulacións: Informática Luz Circadiana ", 14ª Conferencia da Asociación Internacional de Simulación de Performance de Edificios, Hyderabad, India, decembro de 2015.