Tunable LED-modules op basis van CSP-COB
Abstract: Onderzoek heeft aangetoond dat de correlatie tussen kleur van lichtbronnen en menselijke circadiane cyclus. Color -afstemming op omgevingsbehoeften is steeds belangrijker geworden in hoogwaardige verlichtingstoepassingen. Een perfect lichtspectrum moet de kwaliteiten vertonen die het dichtst bij zonlicht met hoge CRI in de buurt zijn, maar is idealiter verzonden tot menselijke gevoeligheid. Een menselijk centraal licht (HCL) moet worden ontworpen volgens veranderingsomgeving zoals multi-use faciliteiten, klaslokalen, gezondheidszorg, en om sfeer en esthetiek te creëren. Tunable LED -modules werden ontwikkeld door het combineren van chipschaalpakketten (CSP) en chip op boord (COB) technologie. CSP's zijn geïntegreerd op een COB-bord om een hoge vermogensdichtheid en kleuruniformiteit te bereiken, terwijl het toevoegen van een nieuwe functie van kleurafstotbaarheid. De resulterende lichtbron kan continu worden afgestemd op heldere, koelere gekleurde verlichting gedurende de dag tot dimmer, dimmer, warmer verlichting in de avond, dit papier beschrijft het ontwerp, proces en prestaties van de LED-modules en de prestaties van de LED-modules en de prestaties van de led-led-led-lichte licht en pendant licht.
Sleutelwoorden:HCL, circadiane ritmes, instelbare LED, dubbele CCT, warm dimmen, cri
Invoering
De LED zoals we weten dat het al meer dan 50 jaar bestaat. De recente ontwikkeling van witte LED's is wat het in het publieke oog heeft gebracht als een vervanging voor andere witte lichtbronnen. drie primaire kleuren uitstralen-Red, groen en blauw-en meng vervolgens drie kleuren om wit licht te vormen. De andere is om fosformaterialen te gebruiken om monochromatisch blauw of violet LED-licht te converteren tot breed spectrum wit licht, veel op dezelfde manier is een fluorescerende gloeilamp. licht.
Smart Lighting is een belangrijk gebied in het Smart Building en Smart City tegenwoordig. Een toenemend aantal fabrikanten neemt deel aan het ontwerp en de installatie van Smart Lightings in nieuwbouw. (dwz lage compatibiliteit en uitbreidbaarheid).
LED-armaturen met de mogelijkheid om verschillende lichtkleur te leveren, zijn sinds de vroege dagen van Solid-State Lighting (SSL) op de markt voor architecturale verlichtingsmarkt geweest. Hoewel, blijft kleurafstemmingsverlichting een werk in uitvoering en vereist een bepaalde hoeveelheid huiswerk door de specificeerder als de installatie succesvol is. Er zijn drie basiscategorieën van kleurenafmeldingstypen in LED-armaturen: witte afstemming, dim-to-verwarmen en full-color-tuning. Alle drie categorieën kunnen worden bestuurd door een draadloze zender met behulp van Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth of andere protocollen, en zijn hard bedrogen tot het bouwen van stroom. Because van deze opties, LED biedt mogelijke oplossingen om te veranderen van de menselijke circads.
Circadiane ritmes
Planten en dieren vertonen patronen van gedrags- en fysiologische veranderingen gedurende een cyclus van ongeveer 24 uur die zich herhalen over opeenvolgende dagen-dit zijn circadiane ritmes. Circadiaanse ritmes worden beïnvloed door exogene en endogene ritmes.
Het circadiane ritme wordt geregeld door melatonine, een van de belangrijkste hormonen die in de hersenen worden geproduceerd. En het veroorzaakt ook slaperigheid. Melanopsine -receptoren zetten de circadiane fase in met blauw licht op het afzetten door de productie van melatonine af te sluiten ". INSPOSURE aan dezelfde blauwe golflengten van licht in de avond zullen interfereren met slaap en de circadiane ritme verstoren. Circadiane desynchronisatie voorkomt het lichaam van de verschillende fasen van de mens, wat een kritiek is. Body.burthermore, de impact van circadiane verstoring reikt verder dan mindfulnessheid de dag en slaap 's nachts.
Over de biologische ritmes bij mensen kunnen meestal op verschillende manieren worden gemeten, meestal, slaap-/waakcyclus, kernlichaamstemperatuur, melatoninconcentratie, cortisolconcentratie en alfa -amylase -concentratie8. But Light is de primaire synchronisatiemiddelen van circadian ritmes van de lokale positie op de dag van de dag. Ook. De tijd van blootstelling aan het licht kan de interne klok vooruitgaan of vertragen "De circadiane ritmes zullen de prestaties en het comfort van de mens beïnvloeden enz. Tunable LED's met geïntegreerd detectie- en besturingssysteem kunnen worden ontwikkeld om aan dergelijke hoge prestaties, gezonde verlichtingsvereisten te voldoen.
Fig.1 Licht heeft een dubbel effect op het 24-uurs melatonineprofiel, het acuut effect en het faseverschuivingseffect.
Pakketontwerp
Wanneer u de helderheid van conventionele halogeen aanpast
Lamp, de kleur wordt gewijzigd. Conventionele LED is echter niet in staat om de kleurtemperatuur af te stemmen terwijl de helderheid wordt veranderd, waardoor dezelfde verandering van sommige conventionele verlichting wordt nagebootst. In de vroegere dagen zullen veel bollen LED gebruiken met verschillende CCT -LED's gecombineerd op de PCB -boardto
Verander de verlichtingskleur door de rijstroom te veranderen. Het heeft een complex circuitlichtmodule -ontwerp nodig om CCT te bedienen, wat geen eenvoudige taak is voor de fabrikant van de armatuur. Naarmate het verlichtingsontwerp vordert, de compacte verlichtingsarmatuur zoals spotlichten en omlaaglichten, roept de grootte van de hoge dichtheid, LED -modules met hoge dichtheid, om te voldoen aan zowel kleurafstemming als compacte lichtbronvereisten, tunable kleurkobs in de markt.
Er zijn drie basisstructuren van kleurenafwijkingstypen, de eerste, het gebruikt de warme CCT CSP en coole CCT CSP-binding op de PCB-kaart rechtstreeks geïllustreerd in figuur 2. De tweede type afstembare cob met LES gevuld met meerdere strepen van verschillende CCT-fosfor siliconen.
3. Inthes werk is een derde benadering gevolgd door warme CCT CSP LEDSwith blauwe flip-chips te mengen en nauw op een substraat te soldeer.
Fig.4 Warme kleur CSP en Blue Flip Chip Cob (Structure 3- Shineon Development)
In vergelijking met de structuur 3 heeft structuur 1 drie nadelen:
(a) Kleurmenging tussen de verschillende CSP -lichtbronnen in verschillende CCT's is niet uniform vanwege de segregatie van fosforiliconen veroorzaakt door de chips van de CSP -lichtbronnen;
(b) De CSP -lichtbron is gemakkelijk beschadigd met een fysieke aanraking;
(c) De opening van elke CSP -lichtbron is gemakkelijk om het stof vast te houden om COB -lumenreductie te veroorzaken;
Structure2 heeft ook zijn nadelen:
(a) Moeilijkheid bij het beheersing van de productieproces en CIE -controle;
(b) Kleurmenging tussen de verschillende CCT -secties is niet uniform, vooral voor het nabije veldpatroon.
Figuur 5 vergelijkt MR 16 lampen gebouwd met lichtbron van structuur 3 (links) en structuur 1 (rechts). Op het beeld kunnen we vinden dat de structuur 1 een lichte schaduw heeft in het midden van het emitterende gebied, terwijl de verdeling van de intensiteit van structuur 3 uniformer is.
Toepassingen
In onze aanpak met structuur 3 zijn er twee verschillende circuitontwerpen voor de lichtkleur en de afstemmen van helderheid. In een enkel kanaalcircuit met een eenvoudige bestuurderingsvereiste, zijn de witte CSP-string en blauwe flip-chip string parallel aangesloten. Er is een vaste weerstand de CSP-string. Met de weerstand is de drivingstroom verdeeld tussen CSP's en blauwe chips resulterende verandering van de kleur en helderheid. De gedetailleerde afstemmingsresultaten worden weergegeven in tabel 1 en figuur 6. De kleurafstemmingscurve van single-channel Circuitis getoond in figuur 7. De CCT verhoogt de rijstroom. We hebben twee afstemmingsgedrag gerealiseerd met één emulerende conventionele halogeen bulband de andere meer lineaire afstemming. Het instelbare CCT -bereik is van 1800K tot 3000K.
Tabel 1. Flux en CCT veranderen met rijstroom van Shineon Single-Channel COB Model 12SA
Fig.7CCT Tuning samen met Blackbody-curve met rijstroom in de single-channelcircuit gecontroleerde cob (7a) en de twee
Tuninggedrag met relatieve luminantie in verwijzing naar halogeenlamp (7B)
Het andere ontwerp maakt gebruik van een dual-channel circuit waar de CCT-afstembare rangschikking breder is dan het enkele kanaalcircuit. De CSP Stringand Blue Flip-Chip Stringare wordt elektrisch gescheiden op het substraat en vereist dus een speciale voeding. De kleur en helderheid worden afgestemd door de twee circuits te besturen op de gewenste stroomniveau en verhouding. Het kan worden afgestemd van 3000k tot 5700kas weergegeven in Afbeelding 8 van Shineon Dual-Channel Cob Model 20DA.Table 2 vermeld het gedetailleerde afstemmingsresultaat dat de daglichtverandering van de ochtend tot avond nauwlettend kan simuleren. evenals slimme verlichtingsfuncties.
Samenvatting
Tunable LED -modules werden ontwikkeld door te combineren
CHIP Scale Packages (CSP) en CHIP On Board (COB) -technologie. CSPSAND Blue Flip Chip wordt geïntegreerd op een COB-bord om een hoge vermogensdichtheid en kleuruniformiteit te bereiken, dual-channel structuur wordt gebruikt om bredere CCT-afstemming te bereiken in toepassingen zoals commerciële verlichting. Single-channel structuur wordt gebruikt om een dim-to-warme functie te bereiken die halogeenlamp emuleren in toepassingen zoals thuis en gastvrijheid.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31,00 02017 IEEE
Erkenning
De auteurs willen de financiering van de nationale belangrijke onderzoek en ontwikkeling erkennen
Programma van China (nr. 2016YFB0403900). Bovendien ondersteuning van de collega's in Shineon (Beijing)
Technology Co wordt ook dankbaar erkend.
Referenties
[1] Han, N., Wu, Y.-H. en Tang, Y, "Research of KNX Device
Knooppunt en ontwikkeling op basis van de businterfacemodule ", 29th Chinese Control Conference (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. en Hong, SH, "Een nieuw voorstel van het netwerkbeheersysteem voor Bacnet en zijn referentiemodel", 8e IEEE International Conference on Industrial Informatics (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. en Klau GW, "Dalix: Optimale Dali-eiwitstructuuruitlijning", IEEE/ACM-transacties op computationele biologie en bioinformatica, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. en Steen Haut, K.,
"Coëxistentie met wifi voor een huisautomatisering zigbee-product", IEEE 19e symposium over communicatie en voertuigtechnologie in de Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ, Wu, QX en Huang, YW, "Automatisch meter leessysteem op basis van elektriciteitslijncommunicatie van Lonworks", International Conference on Technology and Innovation (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "Auto-aanbesteding daglicht met LED's: duurzame verlichting voor gezondheid en welzijn", Proceedings of the 2013 ARCC Spring Research Conference, maart 2013
[7] Witboek van Lighting Science Group, "Lighting: The Way to Health & Productivity", 25 april 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Voorlopig bewijs voor een verandering in spectrale gevoeligheid van het circadiane systeem 's nachts", Journal of Circadian Rhythms 3:14. Februari 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spectral Daylighting
Simulaties: Computing Circadian Light ", 14e Conference of International Building Performance Simulation Association, Hyderabad, India, december 2015.