Настраиваемые светодиодные модули на основе CSP-COB
Абстрактный: Исследования показали, что корреляция между цветом источников света и человеческим циркадным циклом. Колорный настройка с потребностями в окружающей среде становится все более и более важным в высококачественных приложениях освещения. Идеальный спектр света должен проявлять качества, наиболее близкие к солнечному свету с высоким CRI, но идеально подходит настроенный на чувствительность человека. Светлый свет человека (HCL) должен быть спроектирован в соответствии с изменениями изменений, такой как многоцелевые объекты, классные комнаты ， здравоохранение ， и для создания атмосферы и эстетики. Настраиваемые светодиодные модули были разработаны путем объединения пакетов шкалы чипов (CSP) и технологии чипа на борту (COB). CSP интегрированы на плату COB для достижения высокой плотности мощности и равномерности цвета, добавляя новую функцию настроительности цвета. Полученный источник свети В этой статье подробно описывается дизайн, процесс и производительность светодиодных модулей и ее применение в теплении светодиодного света и подвесного света.
Ключевые слова:HCL, циркадные ритмы, настройка светодиода, двойное CCT, теплое затемнение, CRI
Введение
Светодиод, как мы знаем, существует уже более 50 лет. Недавняя разработка белых светодиодов - это то, что привлекло его в глаза в качестве замены других источников белого света. Помещая с традиционными источниками света, светодиоды не только представляют преимущества экономии энергии и длительного срока службы, но и открывают дверь к Новая гибкость дизайна для оцифровки и настройки цвета. Существуют два основных способа производства белых светодиодов (WLEDS), которые генерируют высокоинтенсивный белый свет. Один из них-использовать отдельные светодиоды, которые испускают Три основных цвета-красные, зеленые и синие-а затем смешайте три цвета с образованием белого света. Другой-использовать фосфорные материалы для преобразования монохроматического синего или фиолетового светодиодного света в белый свет широкого спектра ，, так же, как Флуоресцентная лампочка.
Smart Lighting - это ключевая область в Smart Building and Smart City в настоящее время. Растущее число производителей принимают участие в разработке и установке Smart Lightingsin New Constructions. Следствием этого является то, что огромное количество моделей связи реализовано в различных брендах продуктов. ， Такие как KNX) Bacnetp ', Dali ， Zigbee-Zhazba' ， Plc-Lonworks и т. Д. Один критическая проблема во всех этих продуктах заключается в том, что они не могут взаимодействовать друг с другом (т.е. низкая совместимость и расширяемость).
Светодиодные светильники с способностью доставлять различные световые цвета были на рынке архитектурного освещения с первых дней твердотельного освещения (SSL). Несмотря на то, что освещенное освещение остается в стадии разработки и требует определенного домашнего задания по Спецификатор, если установка должна быть успешной. Существует три основные категории типов настройки цветов в светодиодных светильниках: белая настройка, тусклый и полноцветный Другие протоколы ， и приспособлены для строительства мощности. Поскольку из этих вариантов светодиоды предоставляют возможные решения для изменения цвета или с Комуражи для удовлетворения человеческих циркадных ритмов.
Циркадные ритмы
Растения и животные демонстрируют паттерны поведенческих и физиологических изменений в течение приблизительно 24-часового цикла, которые повторяются в течение последовательных дней-эти циркадные ритмы. Циктровые ритмы влияют на экзогенные и эндогенные ритмы.
Циркадный ритм контролируется мелатонином, который является одним из основных гормонов, вырабатываемых в мозге. И это также индуцирует сонливость. Рецепторы меланопсин устанавливают циркадную фазу синим светом на прохождении путем закрытия производства мелатонина ". Изменение той же синие длины света вечером будет мешать сна и нарушать циркадный ритм. Полное вступление в различные фазы сна, что является критическим восстановительным временем для человеческого тела. Влияние циркадных нарушений выходит за рамки осознанности, проводя день и сон ночью.
О биологических ритмах у людей можно измерять несколькими способами, обычно, циклом сна/бодрствования, температуру тела ядра, мелатонинконцентрации, концентрации кортизола и концентрации альфа -амилазы 8. Но свет является основным синхронизаторами циркад Интенсивность света ， Распределение, время и продолжительность спектра может влиять на циркадную систему человека. Это также влияет на ежедневные внутренние часы. Время воздействия света может быть либо способствовать, либо задержать текутные часы ». Циркадные ритмы будут влиять на производительность и комфорт человека и т. Д. до 555 нм (зеленая область). С помощью интегрированного зондирования и системы управления может быть разработана для удовлетворения таких высоких показателей, здоровых, требований к здоровому освещению.
Рис.1 Свет оказывает двойное влияние на 24-часовой профиль мелатонина, острый эффект и эффект изменения фазы.
Дизайн упаковки
Когда вы корректируете яркость обычного галогена
Лампа, цвет будет изменен. Тем не менее, обычный светодиод не способен настраивать цветовую температуру при изменении яркости ， эмуляции того же изменения некоторого обычного освещения. В предыдущие дни многие лампочки будут использовать светодиоды с различными светодиодами CCT, объединенными на плате PCB
Измените цвет освещения, изменив ток движения. Ему нужна сложная конструкция модуля света схемы для управления CCT, что не является легкой задачей для производителя светильника. По мере продвижения конструкции освещения ， компактное осветительное приспособление, такое как точечные светильники и внизу, вызывает размер для модулей высокой плотности, чтобы Удовлетворяя как настройку цветов, так и компактные требования к источникам света, на рынке появляются настройки цветных початок.
Существует три основные структуры типов настройки цветов, первая, в нем используются теплое CCT CSP и COLOD CCT CSP, на плате печатных плат непосредственно на рисунке 2. Настройка второго типа с LES, заполненными несколькими полосками различных фосфоров CCT силиконы, показанные на рисунке
3. При этом работа, третий подход используется путем смешивания теплого CCT CSP светодиодных изделий синих переворотных шипов и приподневого припадения на подложке. Затем белая отражающая силиконовая плотина распределяется, чтобы окружить тепло-белую CSP и синие флип-шипы. , он заполнен фосфором, содержащим кремнето, заполняет модуль двойного цвета, как показано на рис.4.
Рис.4 Теплый цвет CSP и Blue Flip Chip Cob (структура 3- Shineon Development)
По сравнению со структурой 3, структура 1 имеет три недостатки:
(а) смешивание цветов среди различных источников света CSP в разных CCT не является однородным из -за сегрегации силикона фосфора, вызванной чипсами источников света CSP;
(б) источник света CSP легко поврежден с помощью физического прикосновения;
(c) разрыв каждого источника света CSP легко задержать пыль, чтобы вызвать уменьшение просвета початки;
Структура2 также имеет свои недостатки:
(а) сложность в управлении производственными процессами и управлением CIE;
(б) Смешивание цветов среди различных секций CCT не является однородным, особенно для ближнего поля.
На рисунке 5 сравниваются MR 16 ламп, построенные с источником света структуры 3 (слева) и структуры 1 (справа). На снимке мы можем найти, что структура 1 имеет легкий оттенок в центре излучающей области, в то время как распределение интенсивности в области структуры 3 более однородное.
Приложения
В нашем подходе с использованием структуры 3 существует два разных конструкции схемы для настройки света и яркости. В одноканальной схеме, которая имеет простую требование драйвера, белая строка CSP и синяя струна Flip-Chip подключены параллельно. Есть фиксированный резиорин строка CSP. При резисторе движущийся ток делится между CSP и синими чипами, что приводит к изменению цвета и яркости. Подробные результаты настройки показаны в таблице 1 и на рисунке 6. Кривая настройки цвета одноканальной схемы, показанная на рисунке 7. CCT увеличивает движущийся ток. Мы реализовали два настройки с одним эмулированием обычного галоген -булики другой более линейной настройки. Настраиваемый диапазон CCT составляет от 1800к до 3000K.
Таблица 1. Изменение потока и CCT с движущимся током Shineon Одноканал COB Model 12SA
Рис.7CCT настройка вместе с кривой черного тела с движущим током в одноканале управляемого COB (7A) и двух
Поведение настройки с относительной яркости в отношении галогенной лампы (7b)
Другая конструкция использует двухканальную цепь, где настройка CCT настройки шире, чем одноканальный Circircuit. Строка CSP и синий флип-чип-stringar Вождение двух схем на желаемом уровне тока и соотношении. Его можно настроить с 3000K до 5700 тыс., Показано на рисунке 8 ShineOn Dual-Channel COB Model 20DA.Table 2, указанные в подробном результате настройки, который может тщательно имитировать день изменения света с утра до вечера. Объединение использования датчика занятости и контроля Цепи ， эти настраиваемые источники света увеличивают экспозицию синего света в течение дня и снижают воздействие синего света ночью. Содействие благополучию людей и человеческому исполнению, как Ну и умные функции освещения.
Краткое содержание
Настраиваемые светодиодные модули были разработаны путем объединения
Чип -масштабные пакеты (CSP) и технология чипа на борту (COB). CSPSand Blue Flip Chip интегрированы на плату COB для достижения высокой плотности мощности и цветовой однородности, двойная структура используется для достижения более широкой настройки CCT в таких приложениях, как коммерческое освещение. Одноканальная структура используется для достижения функции Dim-Form, эмулирующей галогенную лампу в таких приложениях, как Home и Hospitality.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31,00 02017 IEEE
Подтверждение
Авторы хотели бы поблагодарить финансирование из исследований и разработок национальных ключей
Программа Китая (№ 2016yfb0403900). Кроме того, поддержка коллег в Shineon (Пекин)
Technology Co, также с благодарностью признана.
Ссылки
[1] Хан Н., Ву, Ю.-Х. и Tang, y, «Исследование устройства KNX
Узел и разработка на основе модуля интерфейса шины », 29 -я китайская конференция по контролю (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. и Hong, SH, «Новое предложение системы управления сетью для Bacnet и ее справочной модели», 8-я Международная конференция IEEE по промышленной информатике (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. и Klau GW, «Dalix: оптимальная выравнивание структуры белка дали», транзакции IEEE/ACM по вычислительной биологии и биоинформатике, 10, 26-36.
[4] Домингес, Ф., Тухафи, А., Тит, Дж. И Стин Хаут К.,
«Сосуществование с Wi-Fi для домашней автоматизации Zigbee Product», «IEEE 19th Symposium по коммуникациям и транспортным технологиям в Benelux» (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Лин, WJ ， Wu, QX и Huang, YW, «Автоматическая система чтения метров, основанная на коммуникации Lonworks», Международная конференция по технологиям и инновациям (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Эллис, Э.В., Гонсалес, Э.В. и др.
[7] Lighting Science Group White Paper, «Освещение: путь к здоровью и производительности», 25 апреля 2016 года.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD и др., «Предварительные доказательства изменения спектральной чувствительности циркадной системы ночью», журнал циркадных ритмов 3:14. Февраль 2005 г.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, Spectral Daylighting
Моделирование: вычислительный циркадный свет », 14 -я конференция Международной ассоциации симуляции производительности зданий, Хайдарабад, Индия, декабрь 2015 года.