Настройващи се LED модули на базата на CSP-COB
Резюме: Research has indicated the correlation between color of light sources and human circadian cycle.Color tuning to environmental needs has become more and more important in high quality lighting applications.A perfect spectrum of light should exhibit qualities closest to sunlight with high CRI, but is ideally приспособени към човешката чувствителност. Човешката центрична светлина (HCL) трябва да бъде проектирана според средата за промяна, като многофункционални съоръжения, класни стаи ， здравеопазване ， и да се създаде атмосфера и естетика. Настройващите се LED модули са разработени чрез комбиниране на пакети за скала на чип (CSP) и CHIP на борда (COB). CSP са интегрирани на дъска за COB за постигане на висока плътност на мощността и равномерност на цветовете ，, докато добавяте нова функция на цветна настройка. Полученият източник на светлина може да бъде непрекъснато настроен от ярко, по -хладно оцветено осветление през деня до по -тъмно ， по -топло осветление вечер, Този документ подробно описва дизайна, процеса и производителността на LED модулите и неговото приложение в топло затъмняване LED светлината и висящата светлина.
Ключови думи:HCl, циркадни ритми, регулируем светодиод, двоен CCT, топло затъмняване, CRI
Въведение
Водещият, какъвто знаем, че съществува от повече от 50 години. Неотдавнашното развитие на белите светодиоди е това, което го внесе в очите на обществото като заместител на други източници на бяла светлина. Нова гъвкавост на дизайна за дигитализиране и настройване на цветовете. Три основни цвята-червено, зелено и синьо-и след това смесете три цвята, за да образувате бяла светлина. Другият е да се използват фосфорни материали за превръщане Флуоресцентна крушка работи. Важно е да се отбележи, че „белотата“ на произведената светлина е по същество проектирана така, че да отговаря на човешкото око ， и в зависимост от ситуацията, която може да не е подходящо да се мисли за нея като за бяла светлина.
Интелигентното осветление е ключова зона в интелигентната сграда и интелигентният град в днешно време. Увеличаването на броя на производителите участва в дизайна и инсталирането на интелигентни осветителни тела в нови конструкции. Последствието е, че огромно количество комуникационни модели се реализира в различни марки продукти ， Като knx) bacnetp ', dali ， zigbee-zhazba' ， plc-lonworks и др. Един критичен проблем във всички тези продукти е, че те не могат да взаимодействат с всеки други (т.е. ниска съвместимост и разширяемост).
LED Luminaires с възможност за доставяне на различен светлинен цвят са на пазара на архитектурното осветление от ранните дни на твърдото осветление (SSL). Въпреки че цветното настройваемо осветление остава в процес на работа и изисква определено количество домашна работа от The спецификатор, ако инсталацията трябва да бъде успешна. Има три основни категории типове цветни настройки в LED осветителни тела: бяла настройка, приглушаване и пълноцветно настройване. Всички трите категории могат да бъдат контролирани от безжичен предавател с помощта на Zigbee ， Wi-Fi, Bluetooth или Други протоколи ， и са затруднени за изграждане на мощност. Тъй като тези опции, LED предоставя възможни решения за промяна на цвета или CCT, за да отговарят на човешките циркадни ритми.
Циркадни ритми
Растенията и животните проявяват модели на поведенчески и физиологични промени в приблизително 24-часов цикъл, който повтаря през последователни дни-това са циркадните ритъми. Циркадските ритми се влияят от екзогенни и ендогенни ритми.
Циркадният ритъм се контролира от мелатонин, който е един от основните хормони, произведени в мозъка. And it induces sleepiness also.Melanopsin receptors set the circadian phase with blue light uponwaking by shutting down melatonin production".Exposure to the same blue wavelengths of light in the evening will interfere with sleep and disrupt the circadian rhythm. Circadian desynchronization prevents the body from Напълно навлизане в различните фази на съня ，, което е критично възстановително време за човека body.furthermore ， Влиянието на циркадните прекъсвания се простира отвъд вниманието, като през нощта и сън през нощта.
About the biological rhythms in humans can be measured in several ways usually, sleep/wake cycle,core body temperature, melatoninconcentration, cortisol concentration,and Alpha amylase concentration8.But light is the primary synchronizers of circadian rhythms to local position on earth，because the Интензивността на светлината ， разпределение на спектъра, времето и продължителността може да повлияе на човешката циркадна система. Това влияе на ежедневния вътрешен Clock също. Времето на излагане на светлина може или да напредне, или да забави вътрешния часовник „. Циркадните ритми ще повлияят на производителността и комфорта на човека и т.н. Човешката циркадна система е най -чувствителна на тоалетна при 460 nm (синя област на визийблеята), докато визуалната система е най -чувствителна до 555 nm (зелен регион). Важно. Може да се разработи регулируеми светодиоди с интегрирана сензорна и контролна система, за да отговарят на такива високоефективни, здравословни изисквания за осветление.
Фиг.
Дизайн на пакета
Когато регулирате яркостта на конвенционалния халоген
Лампа, цветът ще бъде променен. Конвенционалният светодиод обаче не е в състояние да настройва цветовата температура, като същевременно променя яркостта ， емулирайки същата промяна на някакво конвенционално осветление. В по -ранните дни много крушки ще използват LED с различни CCT светодиоди, комбинирани на борда на PCB
Променете цвета на осветлението, като промените задвижващия ток. Той се нуждае от сложен дизайн на светлинния модул, за да контролира CCT, което не е лесна задача за производителя на осветителни тела. Тъй Задоволете както на пазара, така и компактните изисквания на източника на светлина, настройващите се цветни кочани се появяват на пазара.
Има три основни структури от типове цветни настройки, първият, той използва топлата CCT CSP и Cool CCT CSP свързване на платформата на PCB директно, илюстрирано на фигура 2. Вторият тип настройване на кочана с LES, пълни с множество ивици на различен CCT фосфор Силиконези, показани на фигура
3. В тази работа третият подход се предприема чрез смесване на топъл CCT CSP LEDSWIT , той е изпълнен с фосфор, съдържащ силиконето, завършва модула с двоен цвят COB, както е показано на фиг.4.
Фиг.
В сравнение със структурата 3, структура 1 има три недостатъка:
(A) Смесването на цветовете между различните източници на светлина на CSP в различни CCT не е равномерно поради сегрегацията на фосфорния силикон, причинена от чиповете на източниците на CSP светлина;
(б) източникът на светлина на CSP се повреди лесно с физическо докосване;
в) празнината на всеки източник на светлина на CSP е лесна за улавяне на праха, за да се причини намаляване на лумена на кочана;
Структура2 също има своите недостатъци:
а) трудност при контрола на производствените процеси и контрола на CIE;
(б) Смесването на цветовете сред различните секции на CCT не е равномерно, особено за модела на близко поле.
Фигура 5 сравнява MR 16 лампи, изградени с източник на светлина на структура 3 (вляво) и структура 1 (вдясно). От снимката можем да открием, че структурата 1 има лек нюанс в центъра на излъчващата зона, докато разпределението на интензитета на интензитета на структурата 3 е по -равномерно.
Приложения
В нашия подход, използвайки структура 3, има два различни дизайна на веригите за светлинната цвят и настройката на яркостта. В едноканална верига, която има просто изискване за драйвер, белият CSP низ и синият флип-чип низ са свързани паралелно. Има фиксиран резисторин CSP низът. С резистора задвижващият ток е разделен между CSP и сини чипове, в резултат на което промяна на цвета и яркостта. Подробните резултати от настройка са показани в таблица 1 и фигура 6. Кривата на настройката на цветовете на едноканалния циркуис, показана на фигура 7. CCT увеличава задвижващия ток. Разбрахме две поведение на настройка с едно подражание на конвенционалната халогенна крушка, другата по -линейна настройка. Настройващият се обхват на CCT е от 1800k до 3000k.
Таблица1. Смяна на потока и CCT с задвижване на тока на Shineon Single Cob Model 12SA
Фиг.7cct настройка заедно с кривата на черно тяло с задвижващ ток в еднократния COB, контролиран от COB (7A) и двете
Настройване на поведение с относителна осветеност във връзка с халогенната лампа (7b)
Другият дизайн използва двойна канална верига, в която подреждането на регулируемите CCT е по-широка от еднократния канал. Задвижване на двете вериги при желано ниво и съотношение на тока. Той може да бъде настроен от 3000K до 5700KAs, показани на фигура 8 на Shineon Dual-Channel Cob Model 20DA. Таблица 2 изброи подробния резултат на настройка, който може да симулира внимателно промяната на дневната светлина от сутрин на вечер. С комбиниране на използването на сензор за заетост и управление схеми ， Този регулируем източник на светлина увеличава излагането на синя светлина през деня и намалява излагането на синя светлина през нощта ， насърчаване на благосъстоянието на хората и човешките показатели, като както и функциите на интелигентно осветление.
Резюме
Настройващите се LED модули са разработени чрез комбиниране
Пакети за скала на чип (CSP) и чип на борда (COB) технология. CSPSAND Blue Flip чип са интегрирани на дъска за COB за постигане на висока плътност на мощността и цветна равномерност, двойна канална структура се използва за постигане на по-широка настройка на CCT в приложения като търговско осветление. Едноканалната структура се използва за постигане на функция за приглушаване, емулираща халогенна лампа в приложения като дома и гостоприемството.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31,00 02017 IEEE
Признание
Авторите биха искали да признаят финансирането от националните ключови изследвания и разработки
Програма на Китай (№ 2016YFB0403900). Освен това, подкрепа от колегите в Shineon (Пекин)
Technology Co, също е благодарно признат.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Han, N., Wu, Y.-H. и Tang, Y, „Изследване на KNX устройство
Възел и разработка въз основа на модула на интерфейса на шината “, 29 -та китайска конференция за контрол (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. и Hong, SH, „Ново предложение на системата за управление на мрежата за BACNET и неговия референтен модел“, 8-та Международна конференция на IEEE за индустриална информатика (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. и Klau GW, „Dalix: Оптимално изравняване на структурата на протеините на Dali“, IEEE/ACM транзакции по изчислителна биология и биоинформатика, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. и Steen Haut, K.,
„Съвместно съществуване с WiFi за продукт за домашна автоматизация Zigbee“ ， IEEE 19-ти симпозиум за комуникации и автомобилни технологии в Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， Wu, QX и Huang, YW, „Автоматична система за четене на измервателни уреди, базирана на комуникация на електропровода на Lonworks“, Международна конференция за технологии и иновации (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW и др., „Автоматична дневна светлина с светодиоди: устойчиво осветление за здраве и благополучие“, Протоколи от пролетната изследователска конференция на ARCC за 2013 г., март 2013 г.
[7] Бяла книга за наука за осветление, „Осветление: Пътят към здравето и производителността“, 25 април 2016 г.
[8] Figueiro, Mg, Bullough, JD и др. „Предварителни доказателства за промяна в спектралната чувствителност на циркадната система през нощта“, Journal of Circadian Rhythms 3:14. Февруари 2005 г.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Спектрално дневно осветление
Симулации: Изчисляване на циркадната светлина ", 14 -та конференция на Международната асоциация за симулация на сгради, Хайдерабад, Индия, декември 2015 г.