Instelbare LED-modules gebaseer op CSP-COB
Opsomming: Navorsing het die korrelasie tussen kleur van ligbronne en menslike sirkadiese siklus aangedui. Kleurinstelling vir omgewingsbehoeftes het al hoe belangriker geword in hoë kwaliteit beligtingstoepassings. 'n Perfekte spektrum van lig behoort kwaliteite naaste aan sonlig met hoë CRI te vertoon, maar is ideaal gesproke ingestel op menslike sensitiwiteit.'n Menssentriese lig (HCL) moet ontwerp word volgens veranderingsomgewing soos veelvuldige gebruiksfasiliteite, klaskamers, gesondheidsorg, en om atmosfeer en estetika te skep.Instelbare LED-modules is ontwikkel deur chip-skaalpakkette (CSP) en chip on board (COB) tegnologie te kombineer.CSP's word op 'n COB-bord geïntegreer om hoë kragdigtheid en kleur-uniformiteit te bereik, terwyl nuwe funksie van kleurverstelbaarheid bygevoeg word. Die gevolglike ligbron kan voortdurend ingestel word van helder, koeler gekleurde beligting gedurende die dag tot dowwer, warmer beligting in die aand, Hierdie vraestel gee besonderhede oor die ontwerp, proses en werkverrigting van die LED-modules en die toepassing daarvan in warm-verdoof LED-aflig en hangerlig.
Sleutelwoorde:HCL, sirkadiese ritmes, instelbare LED, dubbele CCT, warm dimming, CRI
Inleiding
Die LED soos ons dit ken, bestaan al meer as 50 jaar.Die onlangse ontwikkeling van wit LED's is wat dit in die publieke oog gebring het as 'n plaasvervanger vir ander wit ligbronne. In vergelyking met die tradisionele ligbronne, bied LED nie net die voordele van energiebesparing en lang leeftyd nie, maar maak dit ook die deur oop vir nuwe ontwerp buigsaamheid vir digitalisering en kleurinstelling. Daar is twee primêre maniere om wit ligdiodes (WLED's) te vervaardig wat hoë-intensiteit wit lig genereer. Een daarvan is om individuele LED's te gebruik wat drie primêre kleure uitstraal—rooi, groen en blou -en meng dan drie kleure om wit lig te vorm. Die ander is om fosformateriaal te gebruik om monochromatiese blou of violet LED-lig na breëspektrum wit lig om te skakel, baie op dieselfde manier as 'n fluoresserende gloeilamp werk. Dit is belangrik om daarop te let dat die 'witheid' van die lig wat geproduseer word in wese ontwerp is om by die menslike oog te pas, en afhangende van die situasie is dit dalk nie altyd gepas om daaraan te dink as wit lig nie.
Slim beligting is deesdae 'n sleutelarea in die slim gebou en slim stad. 'n Toenemende aantal vervaardigers neem deel aan die ontwerp en installering van slim beligting in nuwe konstruksies. Die gevolg is dat 'n groot hoeveelheid kommunikasiepatrone in verskillende handelsmerke produkte geïmplementeer word ，soos KNx) BACnetP',DALI，ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks, ens. Een kritieke probleem in al hierdie produkte is dat hulle nie met mekaar kan saamwerk nie (dws lae verenigbaarheid en uitbreidbaarheid).
LED-armatuur met die vermoë om verskillende ligkleure te lewer, is sedert die vroeë dae van vastestofbeligting (SSL) op die mark vir argitektoniese beligting. Alhoewel kleurverstelbare beligting 'n werk aan die gang bly en 'n sekere hoeveelheid huiswerk vereis deur die spesifiseerder as die installasie suksesvol moet wees.Daar is drie basiese kategorieë kleurinstellingtipes in LED-armatuur: witinstelling, dim-tot-warm, en volkleur-instelling. Al die drie kategorieë kan beheer word deur 'n draadlose sender met behulp van Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth of ander protokolle, en is hardbedraad om krag te bou. As gevolg van hierdie opsies bied LED moontlike oplossings om kleur of CCT te verander om aan die menslike sirkadiese ritmes te voldoen.
Sirkadiese ritmes
Plante en diere toon patrone van gedrags- en fisiologiese veranderinge oor 'n siklus van ongeveer 24 uur wat oor opeenvolgende dae herhaal - dit is sirkadiese ritmes. Sirkadiese ritmes word beïnvloed deur eksogene en endogene ritmes.
Die sirkadiese ritme word beheer deur melatonien wat een van die belangrikste hormone is wat in die brein geproduseer word.En dit veroorsaak ook slaperigheid. Melanopsin-reseptore stel die sirkadiese fase met blou lig wanneer wakker word deur melatonienproduksie af te skakel. Blootstelling aan dieselfde blou golflengtes van lig in die aand sal inmeng met slaap en die sirkadiese ritme ontwrig. Sirkadiese desinchronisasie verhoed dat die liggaam die verskillende fases van slaap ten volle binne te gaan, wat 'n kritieke hersteltyd vir die menslike liggaam is. Verder strek die impak van sirkadiese ontwrigting verder as bedagsaamheid gedurende die dag en slaap in die nag.
Oor die biologiese ritmes by mense kan gewoonlik op verskeie maniere gemeet word, slaap/wakker siklus, kernliggaamstemperatuur, melatoninkonsentrasie, kortisolkonsentrasie en alfa-amilasekonsentrasie8. Maar lig is die primêre sinchroniseerders van sirkadiese ritmes na plaaslike posisie op aarde, omdat die ligintensiteit, spektrumverspreiding, tydsberekening en duur kan die menslike sirkadiese stelsel beïnvloed. Dit beïnvloed ook die daaglikse interne klok.Die tyd van ligblootstelling kan die interne horlosie óf bevorder óf vertraag. Die sirkadiese ritmes sal die mens se prestasie en gemak beïnvloed, ens. tot 555nm (groen streek). Hoe om die instelbare CCT en intensiteit te gebruik om die lewenskwaliteit te verbeter, word dus al hoe belangriker. Kleurverstelbare LED's met 'n geïntegreerde waarneming- en beheerstelsel kan ontwikkel word om aan sulke hoë werkverrigting, gesonde beligtingsvereistes te voldoen .
Fig.1 Lig het 'n dubbele effek op die 24-uur melatonien profiel, akute effek en Fase-verskuiwing effek.
Pakket ontwerp
Wanneer jy die helderheid van konvensionele halogeen aanpas
lamp, die kleur sal verander word.Konvensionele LED is egter nie in staat om kleurtemperatuur in te stel terwyl die helderheid verander word nie, wat dieselfde verandering van sommige konvensionele beligting naboots.In die vroeër dae sal baie gloeilampe led gebruik met verskillende CCT-LED's wat op die PCB-bord gekombineer is
verander die beligtingskleur deur die bestuurstroom te verander.Dit benodig komplekse kringligmodule-ontwerp om CCT te beheer, wat nie 'n maklike taak vir armatuurvervaardiger is nie. Soos die beligtingsontwerp vorder, roep die kompakte beligtingstoestel soos kolligte en afligte vir klein grootte, hoëdigtheid LED-modules, om voldoen aan beide kleurinstelling en kompakte ligbronvereistes, verstelbare kleur COB's verskyn in die mark.
Daar is drie basiese strukture van kleur-instelling tipes, die eerste, dit gebruik die warm CCT CSP en koel CCT CsP binding op die PCB bord direk soos geïllustreer in Figuur 2. Die tweede tipe verstelbare COB met LES gevul met veelvuldige strepe van verskillende CCT fosfor silikone soos in figuur getoon
3.In hierdie werk word 'n derde benadering gevolg deur warm CCT CSP LED's te meng met blou flip-skyfies en nou soldeersel wat op 'n substraat geheg is. Dan word 'n wit reflektiewe silikoondam uitgegee om die warm-wit CSP's en blou flip-skyfies te omring. , dit is gevul met silikoon wat fosfor bevat om die dubbelkleur COB-module te voltooi soos in Fig.4 getoon.
Fig.4 Warm kleur CSP en blou flip chip COB (Struktuur 3- ShineOn ontwikkeling)
In vergelyking met die Struktuur 3, het Struktuur 1 drie nadele:
(a) Kleurvermenging tussen die verskillende CSP-ligbronne in verskillende CCT's is nie eenvormig nie as gevolg van die segregasie van fosforsilikoon wat deur die skyfies van die CSP-ligbronne veroorsaak word;
(b) Die CSP-ligbron word maklik beskadig met 'n fisiese aanraking;
(c) Die gaping van elke CSP-ligbron is maklik om die stof vas te vang om COB-lumenvermindering te veroorsaak;
Struktuur2 het ook sy nadele:
(a) Moeilikheid met vervaardigingsprosesbeheer en CIE-beheer;
(b) Kleurvermenging tussen die verskillende CCT-afdelings is nie eenvormig nie, veral vir die nabye veldpatroon.
Figuur 5 vergelyk MR 16-lampe wat gebou is met ligbron van Struktuur 3 (links) en Struktuur 1 (regs).Uit die prentjie kan ons vind die Struktuur 1 het 'n ligte skakering in die middel van die uitstraalgebied, terwyl die ligintensiteitsverspreiding van Struktuur 3 meer eenvormig is.
Aansoeke
In ons benadering wat Struktuur 3 gebruik, is daar twee verskillende stroombaanontwerpe vir die ligkleur en helderheidinstelling.In 'n enkelkanaalstroombaan wat 'n eenvoudige drywervereiste het, is die wit CSP-string en blou flip-chip-string parallel gekoppel. Daar is 'n vaste weerstand in die CSP-string.Met die resistor word die dryfstroom tussen CSP's en blou skyfies verdeel, wat lei tot verandering van die kleur en helderheid. Die gedetailleerde instelresultate word in Tabel 1 en Figuur 6 getoon. Die kleurinstellingskromme van enkelkanaalkringe word in Figuur 7 getoon.Die CCT verhoog as die dryfstroom.Ons het twee stemmingsgedrag besef met een wat konvensionele halogeenbolband naboots en die ander meer lineêre stemming.Die instelbare CCT-reeks is van 1800K tot 3000K.
Tabel 1.Flux en CCT verander met dryfstroom van ShineOn enkelkanaal COB Model 12SA
Fig.7CCT-instelling saam met swartliggaamkromme met dryfstroom in die enkelkanaal-kring-beheerde COB(7a) en die twee
afstemgedrag met relatiewe luminansie met verwysing na halogeenlamp(7b)
Die ander ontwerp gebruik 'n dubbelkanaalkring waar die CCT-verstelbare rangskikking wyer is as die enkelkanaalkring. Die CSP-string en blou flip-chip-string is elektries geskei op die substraat en vereis dus spesiale kragtoevoer. Die kleur en helderheid word verstel deur dryf die twee stroombane op gewenste stroomvlak en verhouding.Dit kan ingestel word van 3000k tot 5700Kas wat in Figuur 8 van ShineOn-dubbelkanaal COB-model 20DA getoon word. stroombane, hierdie verstelbare ligbron help om blootstelling aan blou lig gedurende die dag te verhoog en blootstelling aan blou lig gedurende die nag te verminder, en bevorder mense se welstand en menslike prestasie, sowel as slim beligtingsfunksies.
Opsomming
Instelbare LED-modules is ontwikkel deur te kombineer
chip scale packages (CSP) en chip on board (COB) tegnologie.CSP's en blou flip-skyfie is op 'n COB-bord geïntegreer om hoë kragdigtheid en kleuruniformiteit te bereik, dubbelkanaalstruktuur word gebruik om wyer CCT-instelling in toepassings soos kommersiële beligting te verkry.Enkelkanaalstruktuur word gebruik om dowwe-tot-warm-funksie te verkry wat halogeenlamp naboots in toepassings soos tuis en gasvryheid.
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
Erkenning
Die skrywers wil graag die befondsing van The National Key Research and Development erken
Program van China (No. 2016YFB0403900).Daarbenewens, ondersteuning van die kollegas in ShineOn (Beijing)
Technology Co, word ook met dank erken.
Verwysings
[1] Han, N., Wu, Y.-H.en Tang, Y,"Navorsing van KNX-toestel
Node en ontwikkeling gebaseer op die buskoppelvlakmodule", 29th Chinese Control Conference (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. en Hong, SH "'n Nuwe voorstel van netwerkbestuurstelsel vir BACnet en sy verwysingsmodel", 8ste IEEE Internasionale Konferensie oor Industriële Informatika (INDIN), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. en 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. en Steen haut, K.,
"Naasbestaan met WiFi vir 'n Huisoutomatisering ZigBee-produk"， IEEE 19de Simposium oor Kommunikasie en Voertuigtegnologie in die Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5]Lin, WJ， Wu, QX en Huang, YW,"Outomatiese meterleesstelsel gebaseer op kraglynkommunikasie van LonWorks", Internasionale Konferensie oor Tegnologie en Innovasie (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "Outo-tuning Daylight with LEDs: Sustainable Lighting for Health and Welsyn", Proceedings of the 2013 ARCC Spring Research Conference, Mrt, 2013
[7] Witskrif vir Beligtingswetenskapgroep, "Lighting: the Way to Health & Productivity", 25 April 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Voorlopige bewyse vir 'n verandering in spektrale sensitiwiteit van die sirkadiese stelsel in die nag", Journal of Circadian Rhythms 3:14.Februarie 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E," Spectral Daylighting
Simulations: Computing Circadian Light", 14de Konferensie van International Building Performance Simulation Association, Hyderabad, Indië, Des.2015.