Módulos de LED ajustáveis com base no CSP-COB
Resumo: A pesquisa indicou a correlação entre a cor das fontes de luz e o ciclo circadiano humano. A sintonia com as necessidades ambientais tornou -se cada vez mais importante em aplicações de iluminação de alta qualidade. sintonizado com a sensibilidade humana. Uma luz centrada em humano (HCL) precisa ser projetada de acordo com o ambiente de mudança, como instalações multiuso, salas de aula ， assistência médica e para criar ambiente e estética. Os módulos de LED sintonizáveis foram desenvolvidos combinando pacotes de escala de chip (CSP) e tecnologia a bordo (COB). Os CSPs são integrados em uma placa de COB para obter alta densidade de potência e uniformidade de cores, ao mesmo tempo em que adiciona uma nova função da ajuste da cor. A fonte de luz resultante pode ser continuamente sintonizada com iluminação brilhante e colorida mais fria durante o dia para escurecer a iluminação mais quente à noite, Este artigo detalha o design, o processo e o desempenho dos módulos de LED e sua aplicação em desbotamento da luz liderada e a luz pendente.
Palavras -chave:HCl, ritmos circadianos, LED ajustável, CCT duplo, escurecimento quente, CRI
Introdução
O LED, como sabemos, existe há mais de 50 anos. O recente desenvolvimento de LEDs brancos é o que o trouxe aos olhos do público como substituto para outras fontes de luz brancas. Nova flexibilidade do design para digitalização e ajuste de cores. Existem duas maneiras principais de produzir diodos brancos emissores de luz (WLEDS) que geram luz branca de alta intensidade. Três cores primárias-vermelho, verde e azul-e depois misture três cores para formar luz branca. O outro é usar materiais de fósforo para converter a luz azul monocromática ou violeta LED em luz branca de amplo espectro ，, da mesma maneira que um A lâmpada fluorescente funciona. É importante observar que a 'brancura' da luz produzida é essencialmente projetada para se adequar ao olho humano, e dependendo da situação, nem sempre é apropriado pensar nela como luz branca.
A iluminação inteligente é uma área -chave no edifício inteligente e na cidade inteligente hoje em dia. Um número crescente de fabricantes participa do design e instalação de luminárias inteligentes em novas construções. A conseqüência é que uma enorme quantidade de padrões de comunicação é implementada em diferentes marcas de produtos ， Como knx) bacnetp ', dali ， zigbee-zhazba' ， plc-lonworks, etc. Um problema crítico em todos esses produtos é que eles não podem interoperar com cada um de cada Outras (ou seja, baixa compatibilidade e extensibilidade).
As luminárias LED com a capacidade de oferecer cores claras variadas estão no mercado de iluminação arquitetônica desde os primeiros dias da iluminação de estado sólido (SSL). Atualmente, a iluminação ajustável em cores permanece um trabalho em andamento e requer uma certa quantidade de lição de casa pelo Especificador se a instalação for bem -sucedida. Existem três categorias básicas de tipos de ajuste de cores em luminárias LED: ajuste branco, entradas de obscura e ajuste colorido. Todas as três categorias podem ser controladas por um transmissor sem fio usando o ZigBee ， Wi-Fi, Bluetooth ou Outros protocolos ， e estão conectados à construção de potência. Porque dessas opções, o LED fornece soluções possíveis para mudar de cor ou CCT para atender aos ritmos circadianos humanos.
Ritmos circadianos
Plantas e animais exibem padrões de alterações comportamentais e fisiológicas em um ciclo de aproximadamente 24 horas que se repetem em dias sucessivos-esses são ritmos circadianos. Os ritmos circadadores são influenciados por ritmos exógenos e endógenos.
O ritmo circadiano é controlado pela melatonina, que é um dos principais hormônios produzidos no cérebro. E também induz a sonolência. Os receptores da melanopsina definem a fase circadiana com luz azul ao aterrissar, fechando a produção de melatonina ". Exposição aos mesmos comprimentos de onda azul de luz à noite interferirá no sono e atrapalham o ritmo circadiano. A dessincronização circadiana evita que o corpo impeça o corpo de entrando totalmente nas várias fases do sono, que é um tempo restaurador crítico para o humano corpo.Furthermore - O impacto da perturbação circadiana se estende além da atenção da atenção ao dia e do sono à noite.
Sobre os ritmos biológicos em humanos podem ser medidos de várias maneiras geralmente, ciclo de sono/vigília, temperatura corporal central, melatoninconcentração, concentração de cortisol e concentração de alfa amilase8. Intensidade da luz ， Distribuição, tempo e duração do espectro podem influenciar o sistema circadiano humano. Isso afeta o relógio interno diário também. O tempo da exposição à luz pode avançar ou atrasar o relógio interno ". Os ritmos circadianos influenciarão o desempenho e o conforto do ser humano. a 555nm (região verde). Os LEDs ajustáveis com sistema integrado de detecção e controle podem ser desenvolvidos para atender aos requisitos de iluminação saudáveis e de alto desempenho.
Fig.1 A luz tem um efeito duplo no perfil de melatonina 24 horas, efeito agudo e efeito de mudança de fase.
Design de pacotes
Quando você ajusta o brilho do halogênio convencional
Lâmpada, a cor será alterada. No entanto, o LED convencional não é capaz de ajustar a temperatura da cor enquanto altera o brilho, imitando a mesma mudança de alguma iluminação convencional. Nos dias anteriores, muitas lâmpadas usarão LED com diferentes LEDs da CCT combinados na placa PCB
Mude a cor da iluminação alterando a corrente de acionamento. Ele precisa de design complexo do módulo de luz de circuito para controlar a CCT, o que não é tarefa fácil para o fabricante de luminárias. Como os avanços do design de iluminação - a luminária compacta, como luzes de ponto e luzes baixas, chama o tamanho mais fácil, os módulos de LED de alta densidade, para que Satisfaça os requisitos de ajuste de cores e a fonte de luz compacta, as espigas de cor sintonizáveis aparecem no mercado.
Existem três estruturas básicas dos tipos de ajuste de cores, o primeiro, ele usa o CCT CCT quente e a ligação CCT CCT legal na placa PCB diretamente como ilustrada na Figura 2.O segundo tipo de espiga sintonizável com Les preenchido com várias faixas de diferentes fósforo de CCT Siliconesas mostradas na figura
3.Este trabalho, uma terceira abordagem está adotando misturando o CCT quente CSP LEDs com lascas azuis e solda de perto presa em um substrato. Então, uma barragem de silicone refletora branca é dispensada para cercar os CSPs brancos quentes e os flip-chips azuis.Finalmente , é preenchido com fósforo que continha siliconeto completa o módulo Cob de cor dupla, como mostrado na Fig.4.
Fig.4 Cor quente CSP e Blue Flip Chip Cob (estrutura 3- Shineon Development)
Comparando com a estrutura 3, a estrutura 1 tem três desvantagens:
(a) a mistura de cores entre as diferentes fontes de luz CSP em diferentes CCTs não é uniforme devido à segregação de silicone fosforado causado pelos chips das fontes de luz CSP;
(b) a fonte de luz CSP é danificada facilmente com um toque físico;
(c) a lacuna de cada fonte de luz CSP é fácil de prender a poeira para causar redução de lúmen de espuma;
A estrutura2 também tem suas desvantagens:
(a) Dificuldade no controle do processo de fabricação e controle da CIE;
(b) A mistura de cores entre as diferentes seções da CCT não é uniforme, especialmente para o padrão de campo próximo.
A Figura 5 compara a RM 16 lâmpadas construídas com a fonte de luz da estrutura 3 (esquerda) e estrutura 1 (direita). A partir da figura, podemos encontrar a estrutura 1 com uma tonalidade leve no centro da área emissora, enquanto a distribuição de intensidade da estrutura 3 é mais uniforme.
Aplicações
Em nossa abordagem usando a estrutura 3, existem dois projetos de circuito diferentes para a cor clara e o ajuste do brilho. Em um circuito de canal único que possui um requisito simples de driver, a corda CSP branca e a corda de chip de flip-flip-lixo são conectadas em paralelo. Há uma resistorina fixa na sequência CSP. Com o resistor, a corrente de acionamento é dividida entre CSPs e lascas azuis resultantes da alteração da cor e brilho. Os resultados detalhados de ajuste são mostrados na Tabela 1 e na Figura 6. A curva de ajuste de cores dos circuitos de canal único mostrado na Figura7. O CCT aumenta da corrente de direção. Percebemos dois comportamentos de ajuste com uma banda de halogênio convencional emulando a outra ajuste mais linear. A faixa de CCT ajustável é de 1800k a 3000k.
Tabela1. Mudança de fluxo e CCT com a corrente de condução do SHINOON Cob Modelo 12SA
Fig.
Comportamentos de ajuste com relativa luminância em referência à lâmpada de halogênio (7b)
O outro design usa um circuito de canal duplo, onde o CCT Tunable Arrange é mais largo que o Circuito de canal único. O CSP String e Blue Flip-Chip Stringe se separa eletricamente no substrato e, portanto, requer fonte de alimentação especial. A cor e o brilho são sintonizados por dirigindo os dois circuitos no nível atual desejado e na proporção. Ele pode ser ajustado de 3000k a 5700kas mostrado na Figura 8 do modelo Cob de canal duplo Shineon modelo 20da.table 2 listou o resultado detalhado de ajuste que pode simular de perto a mudança de luz do dia da manhã para a noite. Combinando o uso do sensor de ocupação e controle CIRCUITOS ， ESTE ASTILHA DE LUZ SOURSHELPS aumenta a exposição à luz azul durante o dia e reduz a exposição à luz azul durante a noite, promovendo o bem-estar das pessoas e o desempenho humano, como bem como funções de iluminação inteligente.
Resumo
Os módulos LED ajustáveis foram desenvolvidos combinando
Pacotes de escala de chip (CSP) e chip a bordo da tecnologia (COB). O chip de flip blue cspsand é integrado em uma placa de COB para obter alta densidade de potência e uniformidade de cores, a estrutura de canal dupla é usado para obter um ajuste mais amplo do CCT em aplicações como iluminação comercial. A estrutura de canal único é usado para alcançar a função menos para a lâmpada de halogênio em aplicações como domicílio e hospitalidade.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31,00 02017 IEEE
Reconhecimento
Os autores gostariam de reconhecer o financiamento da Pesquisa e Desenvolvimento Nacional
Programa da China (No. 2016YFB0403900). Além disso, o apoio dos colegas em Shineon (Pequim)
Technology Co, também é reconhecido com gratidão.
Referências
[1] Han, N., Wu, Y.-H. e tang, y, "pesquisa do dispositivo KNX
Nó e desenvolvimento baseados no módulo de interface do barramento ", 29ª Conferência de Controle Chinês (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. e Hong, SH, "Uma nova proposta de sistema de gerenciamento de rede para Bacnet e seu modelo de referência", 8ª Conferência Internacional do IEEE sobre Informática Industrial (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. e Klau GW, "Dalix: Alinhamento ideal da estrutura da proteína Dali", transações IEEE/ACM em biologia computacional e bioinformática, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. e Steen Haut, K.,
“Coexistência com Wi-Fi para um produto ZigBee de automação residencial” ， IEEE 19º Simpósio sobre Comunicações e Tecnologia Veicular no Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， WU, QX e Huang, YW, "Sistema de leitura automática de medidores baseado na comunicação da linha de energia de Lonworks", Conferência Internacional sobre Tecnologia e Inovação (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, Ew, et al., “Ajuste automática da luz do dia com LEDs: iluminação sustentável para saúde e bem-estar”, Anais da Conferência de Pesquisa da ARCC Spring de 2013, março de 2013
[7] LIGHTING SIGEM SIGEM GRUPO DO LOPEL WHITE, "Iluminação: o caminho para a saúde e a produtividade", 25 de abril de 2016.
[8] FIGUEIRO, MG, BULLOUGH, JD, et al, "Evidências preliminares para uma mudança na sensibilidade espectral do sistema circadiano à noite", Journal of Circadian Rhythms 3:14. Fevereiro de 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Luz do dia espectral
Simulações: Computing Circadian Light ", 14ª Conferência da Associação Internacional de Simulação de Desempenho de Construção, Hyderabad, Índia, dezembro de 2015.