Instelbare LED-modules gebaseer op CSP-COB
Abstrak: Navorsing het aangedui dat die korrelasie tussen kleur van ligbronne en menslike sirkadiese siklus. Die instelling van die omgewingsbehoeftes het al hoe belangriker geword in beligtingstoepassings van hoë gehalte. 'N Perfekte spektrum van lig moet eienskappe toon wat die naaste aan sonlig met hoë CRI is, maar is ideaal gesproke. ingestel op menslike sensitiwiteit. 'N Menslike sentriese lig (HCL) moet ontwerp word volgens die veranderingsomgewing, soos fasiliteite vir meer gebruik, klaskamers ， gesondheidsorg ， en om atmosfeer en estetika te skep. Instelbare LED -modules is ontwikkel deur die kombinasie van Chip Scale Packages (CSP) en CHIP aan boord (COB) -tegnologie. CSP's word op 'n COB -bord geïntegreer om 'n hoë drywingsdigtheid en eenvormigheid van die kleur te verkry ， terwyl die nuwe funksie van kleurversterkbaarheid bygevoeg word. Die gevolglike ligbron kan deurlopend ingestel word van helder, koeler gekleurde beligting gedurende die dag tot dimmer ， warmer beligting in die aand, Hierdie artikel bevat die ontwerp, proses en werkverrigting van die LED-modules en die toepassing daarvan in warmdempende LED-lig en hanglamp.
Sleutelwoorde:HCl, sirkadiese ritmes, verstelbare LED, dubbele CCT, warm dimming, CRI
Bekendstelling
Die LED soos ons dit ken, bestaan al meer as 50 jaar. Die onlangse ontwikkeling van wit LED's is wat dit in die openbare oog gebring het as 'n plaasvervanger vir ander wit ligbronne, met die tradisionele ligbronne ， nie net die voordele van energiebesparing en lang leeftyd inhou nie, maar ook die deur oopmaak vir Nuwe ontwerp buigsaamheid vir digitalisering en kleurstemming. Daar is twee primêre maniere om wit lig-emitterende diodes (WLED's) te produseer wat wit lig met 'n hoë intensiteit genereer. Een is om individuele LED's te gebruik Doen drie primêre kleure uit-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 breë-spektrum wit lig te omskep, baie op dieselfde manier '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 miskien nie altyd gepas om aan te dink nie dit as wit lig.
Smart Lighting is deesdae 'n sleutelarea in die slim gebou en slim stad. ， Soos Knx) bacnetp ', dali ， zigbee-zhazba' ， plc-lonworks, ens. Een kritieke probleem in al hierdie produkte is dat hulle nie kan saamwerk nie met mekaar (dws lae verenigbaarheid en uitbreidbaarheid).
LED-luminaires met die vermoë om verskillende ligkleur te lewer, is sedert die vroeë dae van vaste-toestand beligting (SSL) op die argitektoniese beligtingmark. Alhoewel kleurstelbare beligting 'n werk aan die gang bly en 'n sekere mate van huiswerk deur die Spesifiseerder of die installasie suksesvol moet wees. Daar is drie basiese kategorieë van kleurstudie-tipes in LED-armature: wit instelling, 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 hard bedraad om krag te bou. As gevolg van hierdie opsies, bied LED moontlike oplossings om kleur of CCT te verander om aan die menslike sirkadiaan te voldoen ritmes.
Sirkadiese ritmes
Plante en diere vertoon patrone van gedrags- en fisiologiese veranderinge oor 'n siklus van ongeveer 24 uur wat oor opeenvolgende dae herhaal-dit is sirkadiese ritms. 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 by die saans deur melatonienproduksie af te sluit. die verskillende fases van slaap ten volle binne te gaan ，, wat 'n kritieke herstellende tyd vir die mens is liggaam. Verder ， Die impak van die sirkadiese ontwrigting strek verder as die dag en slaap snags.
Oor die biologiese ritmes by mense kan gewoonlik op verskillende maniere gemeet word, slaap-/wakker siklus, kernliggaam temperatuur, melatoninconcentration, kortisolkonsentrasie en alfa -amilase konsentrasie8. Maar lig is die primêre sinchronisators van sirkadiese ritmes tot 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 klok bevorder of vertraag ". Die sirkadiese ritmes sal die prestasie en gemak van die mens beïnvloed, ens. tot 555 nm (groen streek). Belangrik. Kolom -instelbare 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 melatonienprofiel, akute effek en fase-verskuiwende effek.
Pakketontwerp
As u die helderheid van konvensionele halogeen aanpas
lamp, die kleur sal verander word. Konvensionele LED is egter nie in staat om die kleurtemperatuur in te stel terwyl dit die helderheid verander nie ， om dieselfde verandering van sommige konvensionele beligting na te boots. In die vroeëre dae sal baie gloeilampe LED gebruik met verskillende CCT -LED's gekombineer op die PCB Boardto
Verander die beligtingskleur deur die stroomstroom te verander. Dit benodig ingewikkelde stroombaanligmodule -ontwerp om CCT te beheer, wat nie 'n maklike taak is vir die vervaardiger van armatuur nie. As die beligtingsontwerpvoorskotte ， Die kompakte beligtingswedstryd soos vlekligte en donsligte, oproepe voor die grootte, LED -modules met 'n hoë digtheid, om te kan wees om te kan Voldoen aan beide kleurstem en kompakte ligbronvereistes, instelbare kleurkoppies verskyn in die mark.
Daar is drie basiese strukture van kleurstuiningstipes, die eerste, dit gebruik die warm CCT CSP en koel CCT CSP-binding op die PCB-bord direk geïllustreer in Figuur 2. Die tweede tipe instelbare kol met LES gevul met verskeie strepe van verskillende CCT-fosfor silikonesas soos getoon in figuur
3. In hierdie werk neem 'n derde benadering aan deur warm CCT CSP LEDSwith Blue Flip-Chips en nou soldeersel op 'n substraat te meng. Dan word 'n wit reflektiewe silikoondam uitgegee om die warmwit CSP's en blou flip-chips te omring. , is dit gevul met fosfor bevat Siliconeto Voltooi die dubbele kleurspoormodule soos getoon in Fig.4.
Fig.4 Warm kleur CSP en blou flip chip-spaan (struktuur 3- Shineon-ontwikkeling)
In vergelyking met die struktuur 3, het struktuur 1 drie nadele:
(a) Kleurmenging tussen die verskillende CSP -ligbronne in verskillende CCT's is nie eenvormig nie as gevolg van die segregasie van fosforsilikoon wat veroorsaak word deur die skyfies van die CSP -ligbronne;
(b) die CSP -ligbron is maklik beskadig met 'n fisiese aanraking;
(c) die gaping van elke CSP -ligbron is maklik om die stof vas te vang om die vermindering van die lumen te veroorsaak;
Struktuur2 het ook sy nadele:
(a) probleme met die vervaardigingsprosesbeheer en CIE -beheer;
(b) Kleurmenging tussen die verskillende CCT -afdelings is nie eenvormig nie, veral nie vir die nabye veldpatroon nie.
Figuur 5 vergelyk MR 16 -lampe wat gebou is met ligbron van struktuur 3 (links) en struktuur 1 (regs). Uit die foto kan ons vind dat die struktuur 1 'n ligte skaduwee het in die middel van die uitstootgebied, terwyl die verspreiding van die struktuur 3 meer eenvormig is.
Aansoeke
In ons benadering met behulp van struktuur 3, is daar twee verskillende stroombaanontwerpe vir die ligte kleur en helderheidstem. In 'n enkelkanaal-stroombaan wat 'n eenvoudige drywervereiste het, word die wit CSP-snaar en blou flip-chip-string parallel gekoppel. Daar is 'n vaste weerstand in die CSP-snaar. Met die weerstand word die dryfstroom tussen CSP's en blou skyfies verdeel, wat die kleur en helderheid verander. Die gedetailleerde instelresultate word in Tabel 1 en Figuur 6 getoon. Die kleurstemkurwe van enkelkanaal-stroombane word in Figuur 7 getoon. Die CCT verhoog die dryfstroom. Ons het twee instellingsgedrag besef met een nabootsende konvensionele halogeenbolband die ander meer lineêre instelling. Die instelbare CCT -reeks is van 1800K tot 3000K.
Tabel1. Flux en CCT-verandering met die dryfstroom van Shineon enkelkanaal Cob Model 12SA
Fig.7CCT-instelling saam met swartliggaampurwe met rystroom in die enkelkanaalcircuit-beheerde kol (7a) en die twee
Instelgedrag met relatiewe luminansie met verwysing na halogeenlamp (7b)
Die ander ontwerp gebruik 'n dubbele kanaalstroombaan waar die CCT-instelbare reël wyer is as die enkelkanaalkring. Die CSP-string en blou flip-chip string elektries op die substraat en dit verg dus spesiale kragvoorsiening. Die kleur en helderheid word ingestel deur Die twee stroombane op die gewenste huidige vlak en verhouding te bestuur. Dit kan ingestel word van 3000k tot 5700 kas getoon in Figuur 8 van Shineon Dual-Channel Cob Model 20DA. Tabel 2 het die gedetailleerde instelresultaat gelys wat die dagligverandering van oggend tot aand kan simuleer. Deur die gebruik van besettingsensor en -beheer te kombineer Stroombane ， Hierdie verstelbare ligbronhelps verhoog die blootstelling aan blou lig gedurende die dag en verminder die blootstelling aan blou lig gedurende die nag ， bevorder mense se welstand en Menslike prestasie, sowel as slim beligtingsfunksies.
Opsomming
Instelbare LED -modules is ontwikkel deur kombinasie
Chip Scale Packages (CSP) en CHIP aan boord (COB) -tegnologie. CSPSand Blue Flip-chip is op 'n COB-bord geïntegreer om 'n hoë drywingsdigtheid en kleur eenvormigheid te bereik, word dubbele kanaalstruktuur gebruik om 'n groter CCT-instelling te bewerkstellig in toepassings soos kommersiële beligting. Enkelkanaalstruktuur word gebruik om 'n dim-tot-warmfunksie te bewerkstellig wat halogeenlamp in toepassings soos tuis en gasvryheid naboots.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31,00 02017 IEEE
Erkenning
Die skrywers wil graag die finansiering van die nasionale sleutelnavorsing en -ontwikkeling erken
Program van China (No. 2016yfb0403900). Boonop ondersteun die kollegas in Shineon (Beijing) ondersteuning van die kollegas (Beijing)
Technology Co, word ook dankbaar erken.
Verwysings
[1] Han, N., Wu, Y.-H. en Tang, Y, "Navorsing van KNX -toestelle
Node en ontwikkeling gebaseer op die bus -koppelvlakmodule ", 29ste Chinese beheerkonferensie (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. en Hong, SH, ''n Nuwe voorstel van netwerkbestuurstelsel vir BACNET en sy verwysingsmodel', 8ste IEEE International Conference on Industrial Informatics (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. en Klau GW, “Dalix: Optimal Dali Protein Structure Alignment”, IEEE/ACM-transaksies oor berekeningsbiologie en bioinformatika, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. en Steen Haut, K.,
“Naasbestaan met WiFi vir 'n tuis-outomatisering 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 meter-leesstelsel gebaseer op kraglynkommunikasie van Lonworks", International Conference on Technology and Innovation (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, “Outo-instelling van daglig met LED's: Volhoubare beligting vir gesondheid en welstand”, Verrigtinge van die 2013 ARCC Spring Research Conference, Mrt, Mrt, 2013
[7] Witskrif vir beligtingwetenskapgroep, "Lighting: The Way to Health & Productivity", 25 April 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Voorlopige bewyse vir 'n verandering in die spektrale sensitiwiteit van die sirkadiese stelsel snags", Journal of Circadiaanse ritmes 3:14. Februarie 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spektrale dagligering
Simulasies: Computing Circadian Light ", 14de konferensie van International Building Performance Simulation Association, Hyderabad, Indië, Desember 2015.