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 converteuse en 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 alta CRI, pero é ideal 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 nunha placa de cob para conseguir unha alta densidade de potencia e uniformidade da cor ， mentres engade unha nova función de sintonización de cor. A fonte de luz resultante pódese axustar continuamente a partir de iluminación brillante e de cor máis fría durante o día para dimmer ， iluminación máis cálida na noite, este papel detalla o deseño, o proceso e o rendemento dos módulos LED e a súa aplicación quentando a luz e a luz Pantante.
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 levou ao público como un substituto por outras fontes de luz branca. Emite tres cores primarias: vermello, verde e azul-e logo mestura tres cores para formar luz branca. 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 e novas construcións. entre si (é dicir, baixa compatibilidade e extensibilidade).
As luminarias LED con capacidade para ofrecer unha cor lixeira variada estiveron 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 tarefas polo especificador se a instalación ten éxito. Hai tres categorías básicas de tipos de axuste de cores en luminarias LED: afinación branca, escuro a angustia e axuste a toda cor. Todas as tres categorías poden ser controladas por un transmisor sen fíos usando zigBee ， wi-fi, bluetooth ou outros protocolos ， e son duros para o poder 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 tamén induce a somnolencia. Os receptores de melanopsina establecen a fase circadiana con luz azul que se reduce ao pechar a produción de melatonina ". Exposición á mesma lonxitude de onda azul da luz pola noite interferirá co sono e interromper as circadianas ritmo. corpo.furthermer ， O impacto da interrupción circadiana esténdese máis aló do mindfulnessduring o día e durmir pola noite.
Sobre os 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. tamén. O tempo de exposición á luz pode avanzar ou retrasar 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 da visible), mentres que o sistema visual e o máis sensible a calidade e a maior parte do CCT son máis sensibles a 555nm. 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 tarefa fácil para o fabricante de luminarias. Como o deseño de iluminación avanza ， o dispositivo de iluminación compacto como as luces de punto e as luces baixas, chama aos módulos LED de alta densidade de alta densidade, para satisfacer tanto a axuste de cor e os requisitos de luz compacta de luz, aparecen un cobs de cores axustables no mercado.
Hai tres estruturas básicas de tipos de axuste de cores, a primeira, usa o CCT CCT cálido e a vinculación CSP CCT na placa PCB directamente ilustrada na figura 2. O segundo tipo axustable Cob con LES cheo de múltiples raias de diferentes fósforas de cct que se amosan na figura que se mostra na figura figura na figura que se mostra na figura figura na figura figura na figura
3.Inthis Work, un terceiro enfoque está tomando mesturando CCT CCT CSP quente con chips azuis e soldadura de cerca unida nun substrato. Entón, unha presa de silicona reflectante branca disponse para rodear o CSP branco e o chips de cor azul. Finalmente, está cheo de fósforo contido con fósforo.
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 Stringare separado eléctricamente no substrato e, polo tanto, require unha alimentación especial. A cor e o brillo están axustadas conducindo os dous circuítos a nivel de corrente e ratio desexado. Pódese axustar de 3000k a 5700kas mostrado na figura 8 do modelo de cola de dobre canle de Shineon Modelo 20da.Table 2 enumerou o resultado detallado de afinación que pode simular de cerca o día de luz do día de mañá a noite. 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.