Modul LED Tunable Berdasarkan CSP-COB
Abstrak: Penelitian telah mengindikasikan korelasi antara warna sumber cahaya dan siklus sirkadian manusia. Penyetelan warna untuk kebutuhan lingkungan menjadi semakin penting dalam aplikasi pencahayaan berkualitas tinggi. Spektrum cahaya yang sempurna harus menunjukkan kualitas yang paling dekat dengan sinar matahari dengan CRI tinggi, tetapi idealnya selaras dengan sensitivitas manusia. Lampu Centric Manusia (HCl) perlu direkayasa sesuai dengan lingkungan perubahan seperti fasilitas multi guna, ruang kelas, perawatan kesehatan, dan untuk menciptakan suasana dan estetika. Modul LED tunable dikembangkan dengan menggabungkan paket skala chip (CSP) dan teknologi chip on board (COB). CSP diintegrasikan pada papan tongkol untuk mencapai kepadatan daya tinggi dan keseragaman warna, sambil menambahkan fungsi baru dari tunabilitas warna. Sumber cahaya yang dihasilkan dapat terus disetel dari pencahayaan berwarna cerah dan lebih dingin di siang hari untuk dimmer, pencahayaan yang lebih hangat di malam hari, Makalah ini merinci desain, proses, dan kinerja modul LED dan aplikasinya di LED cahaya yang dihangatkan dan cahaya liontin.
Kata kunci:HCl, ritme sirkadian, LED yang dapat merdu, CCT ganda, peredupan hangat, CRI
Perkenalan
LED seperti yang kita tahu telah ada selama lebih dari 50 tahun. Pengembangan LED putih baru -baru ini adalah apa yang telah membawanya ke mata publik sebagai pengganti sumber cahaya putih lainnya. fleksibilitas desain baru untuk digitalisasi dan penyetelan warna. Ada dua cara utama untuk menghasilkan dioda pemancar cahaya putih (WLED) yang menghasilkan cahaya putih intensitas tinggi. memancarkan tiga warna primer-merah, hijau, dan biru-dan kemudian mencampur tiga warna untuk membentuk cahaya putih. Yang lainnya adalah menggunakan bahan fosfor untuk mengubah cahaya monokromatik biru atau violet menjadi cahaya putih spektrum luas, banyak dengan cara yang sama Bola lampu neon bekerja. Penting untuk dicatat bahwa 'putihnya' dari cahaya yang diproduksi pada dasarnya direkayasa agar sesuai dengan mata manusia, dan tergantung pada situasinya, mungkin tidak selalu tepat untuk menganggapnya sebagai cahaya putih.
Pencahayaan Cerdas adalah area utama dalam bangunan pintar dan kota pintar saat ini. Semakin banyak produsen yang mengambil bagian dalam desain dan pemasangan pencahayaan pintar dalam konstruksi baru. Konsekuensinya adalah bahwa sejumlah besar pola komunikasi diimplementasikan dalam berbagai merek produk yang berbeda dari produk yang berbeda , Seperti knx) bacnetp ', dali, zigbee-zhazba' ， plc-lonworks, dll. Satu masalah kritis dalam semua produk ini adalah bahwa mereka tidak dapat beroperasi satu sama lain (yaitu, kompatibilitas dan ekstensibilitas rendah).
Luminer LED dengan kemampuan untuk memberikan warna cahaya yang bervariasi telah ada di pasar pencahayaan arsitektur sejak hari-hari awal pencahayaan solid-state (SSL). Meskipun, pencahayaan yang dapat diselesaikan tetap merupakan pekerjaan yang sedang berlangsung dan membutuhkan sejumlah pekerjaan rumah dengan jumlah tertentu oleh The specifier Jika instalasi ingin berhasil. Ada tiga kategori dasar jenis warna-warna dalam luminer LED: tuning putih, redup-ke-atas, dan tuning penuh warna. Semua tiga kategori dapat dikontrol oleh pemancar nirkabel menggunakan zigbee, wi-fi, bluetooth atau Protokol lain, dan sangat keras untuk membangun kekuatan. Karena opsi -opsi ini, LED memberikan solusi yang mungkin untuk mengubah warna atau CCT untuk memenuhi ritme sirkadian manusia.
Ritme sirkadian
Tumbuhan dan hewan menunjukkan pola perubahan perilaku dan fisiologis selama sekitar 24 jam siklus yang berulang selama hari-hari berturut-turut-ini adalah ritme sirkadian. Ritme sirkadian dipengaruhi oleh ritme eksogen dan endogen.
Ritme sirkadian dikendalikan oleh melatonin yang merupakan salah satu hormon utama yang diproduksi di otak. 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 sepenuhnya memasuki berbagai fase tidur, yang merupakan waktu restoratif yang kritis untuk tubuh manusia. Gangguan sirkadian melampaui kesadaran hari dan tidur di malam hari.
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 Intensitas cahaya, distribusi spektrum, waktu dan durasi dapat mempengaruhi sistem sirkadian manusia. Itu mempengaruhi jam internal harian Juga. Waktu paparan cahaya dapat memajukan atau menunda jam internal ". Ritme sirkadian akan mempengaruhi kinerja dan kenyamanan manusia, dll. Sistem sirkadian manusia adalah yang paling sensitif lebih sensitif pada 460nm (daerah biru dari visibleSpectrum), sedangkan sistem visual paling sensitif ke 555nm (wilayah hijau). LED dengan sistem penginderaan dan kontrol terintegrasi dapat dikembangkan untuk memenuhi persyaratan pencahayaan yang berkinerja tinggi dan sehat.
Gbr.1 Cahaya memiliki efek ganda pada profil melatonin 24 jam, efek akut dan efek pengalihan fase.
Desain Paket
Saat Anda menyesuaikan kecerahan halogen konvensional
Lampu, warnanya akan diubah. Namun, LED konvensional tidak dapat menyesuaikan suhu warna sambil mengubah kecerahan, meniru perubahan yang sama dari beberapa pencahayaan konvensional. Pada hari -hari sebelumnya, banyak umbi akan menggunakan LED dengan LED CCT yang berbeda dikombinasikan pada papan PCB
Ubah warna pencahayaan dengan mengubah arus mengemudi. Dibutuhkan desain modul cahaya sirkuit yang kompleks untuk mengontrol CCT, yang bukan tugas yang mudah untuk produsen luminer. Saat desain pencahayaan maju, perlengkapan pencahayaan kompak seperti lampu spot dan lampu bawah, seruan ukuran lumayan, modul LED kepadatan tinggi, untuk menjadi modul, untuk menjadi modul LED kepadatan tinggi, untuk menjadi untuk modul, untuk menjadi modul LED kepadatan tinggi. Memenuhi persyaratan penyetelan warna dan sumber cahaya yang ringkas, tongkol warna yang dapat diaktifkan muncul di pasaran.
Ada tiga struktur dasar jenis tuning warna, yang pertama, menggunakan CCT CCT hangat dan ikatan CCT CCT keren pada papan PCB secara langsung diilustrasikan pada Gambar 2. Tongkat tunable tipe kedua dengan LE yang diisi dengan beberapa garis dari fosfor CCT yang berbeda siliconesas ditunjukkan pada gambar
3. Pekerjaan ini, pendekatan ketiga mengambil dengan mencampur CCT CCT Warm Ledswith Blue Flip-Chips dan Solder erat yang terpasang pada substrat. Lalu bendungan silikon reflektif putih disalurkan untuk mengelilingi CSP putih hangat dan flip-chip. Akhirnya , diisi dengan fosfor yang terkandung silikoneto melengkapi modul tongkol warna ganda seperti yang ditunjukkan pada Gambar.4.
Gbr.4 Warna Hangat CSP dan COB CHIP BLIP BIRU (Struktur 3- SHINEON DEVILLY)
Dibandingkan dengan Struktur 3, Struktur 1 memiliki tiga kelemahan:
(a) Pencampuran warna di antara berbagai sumber cahaya CSP dalam CCT yang berbeda tidak seragam karena pemisahan silikon fosfor yang disebabkan oleh chip sumber cahaya CSP;
(B) Sumber cahaya CSP mudah rusak dengan sentuhan fisik;
(c) celah masing -masing sumber cahaya CSP mudah menjebak debu untuk menyebabkan reduksi lumen tongkol;
Struktur2 juga memiliki kelemahannya:
(a) Kesulitan dalam kontrol proses manufaktur dan kontrol CIE;
(B) Pencampuran warna di antara bagian CCT yang berbeda tidak seragam, terutama untuk pola medan dekat.
Gambar 5 membandingkan lampu MR 16 yang dibangun dengan sumber cahaya struktur 3 (kiri) dan struktur 1 (kanan). Dari gambar, kita dapat menemukan struktur 1 memiliki warna cahaya di tengah area pemancaran, sementara distribusi intensitas struktur 3 lebih seragam.
Aplikasi
Dalam pendekatan kami menggunakan Struktur 3, ada dua desain sirkuit yang berbeda untuk warna cahaya dan penyetelan kecerahan. Dalam sirkuit saluran tunggal yang memiliki persyaratan driver sederhana, string CSP putih dan string flip-chip biru terhubung secara paralel. Ada resistorin tetap string CSP. Dengan resistor, arus penggerak dibagi antara CSP dan chip biru yang menghasilkan perubahan warna dan kecerahan. Hasil penyetelan terperinci ditunjukkan pada Tabel 1 dan Gambar 6. Kurva tuning warna sirkuit saluran tunggal yang ditunjukkan pada Gambar7. CCT meningkatkan arus mengemudi. Kami telah menyadari dua perilaku tuning dengan satu meniru bulband halogen konvensional yang lain tuning linier lainnya. Kisaran CCT yang dapat merdu adalah dari 1800K hingga 3000K.
Table1. Perubahan Fluks dan CCT dengan Mengemudi Arus Shereon Tunggal Single-Channel Model 12SA
Gbr.7CCT Tuning bersama dengan kurva Blackbody dengan arus mengemudi dalam tongkol terkontrol channelcircuit tunggal (7a) dan keduanya
perilaku tuning dengan pencahayaan relatif mengacu pada lampu halogen (7b)
Desain lain menggunakan sirkuit saluran ganda di mana pengaturan CCT Tunable lebih lebar dari sirkit saluran tunggal. String CSP dan stringe flip-chip biru terpisah secara elektrik pada substrat dan dengan demikian membutuhkan catu daya khusus. Warna dan kecerahan disetel oleh Mengemudi dua sirkuit pada level dan rasio arus yang diinginkan. Ini dapat disetel dari 3000K hingga 5700kas yang ditunjukkan pada Gambar 8 dari model Cob SHYNEL Dual-channel 20da. Sirkuit ， Sourcehelps cahaya yang dapat disetel ini meningkatkan paparan cahaya biru di siang hari dan mengurangi paparan cahaya biru pada malam hari, mempromosikan kesejahteraan dan kinerja manusia, seperti serta fungsi pencahayaan yang cerdas.
Ringkasan
Modul LED Tunable dikembangkan dengan menggabungkan
Paket Skala Chip (CSP) dan Teknologi Chip On Board (COB). CSPS dan chip flip biru terintegrasi pada papan tongkol untuk mencapai kepadatan daya tinggi dan keseragaman warna, struktur saluran ganda digunakan untuk mencapai penyetelan CCT yang lebih luas dalam aplikasi seperti pencahayaan komersial. Struktur saluran tunggal digunakan untuk mencapai fungsi red-dim-hangat meniru lampu halogen dalam aplikasi seperti rumah dan keramahtamahan.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31.00 02017 IEEE
Pengakuan
Para penulis ingin mengakui pendanaan dari penelitian dan pengembangan utama nasional
Program China (No. 2016YFB0403900). Selain itu, dukungan dari rekan -rekan di Shineon (Beijing)
Technology Co, juga dengan penuh syukur diakui.
Referensi
[1] Han, N., Wu, Y.-H. dan Tang, Y, "Penelitian Perangkat KNX
Node dan pengembangan berdasarkan modul antarmuka bus ", Konferensi Kontrol Cina ke -29 (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. dan Hong, Sh, “Proposal baru sistem manajemen jaringan untuk BACNET dan model rujukannya”, Konferensi Internasional IEEE ke-8 tentang Informatika Industri (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. dan Klau GW, "Dalix: Penyelarasan Struktur Protein Dali Optimal", Transaksi IEEE/ACM pada Biologi Komputasi dan Bioinformatika, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. dan Steen Haut, K.,
“Koeksistensi dengan WiFi untuk produk zigbee otomatisasi rumah” ， Simposium ke-19 IEEE tentang Komunikasi dan Teknologi Kendaraan di Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， Wu, QX dan Huang, YW, "Sistem Membaca Meter Otomatis Berdasarkan Komunikasi Lini Listrik Lonworks", Konferensi Internasional tentang Teknologi dan Inovasi (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, dkk, “Siang hari dengan LED: Pencahayaan Berkelanjutan untuk Kesehatan dan Kesejahteraan”, Prosiding Konferensi Penelitian Musim Semi ARCC 2013, Mar, 2013
[7] Lighting Science Group White Paper, "Pencahayaan: Jalan menuju Kesehatan & Produktivitas", 25 April 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, dkk, "Bukti awal untuk perubahan sensitivitas spektral sistem sirkadian di malam hari", Jurnal Ritme Sirkadian 3:14. Februari 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spectral Daylighting
Simulasi: Lampu Sirkadian Komputasi ", Konferensi ke -14 Asosiasi Simulasi Kinerja Bangunan Internasional, Hyderabad, India, Des.2015.