Moduli LED Tunable Ibbażati fuq CSP-COB
Astratt: Ir-riċerka indikat il-korrelazzjoni bejn il-kulur tas-sorsi tad-dawl u ċ-ċiklu ċirkadjan tal-bniedem. L-irfinar tal-kulur għall-ħtiġijiet ambjentali sar aktar u aktar importanti f'applikazzjonijiet ta 'dawl ta' kwalità għolja. Spettru perfett ta 'dawl għandu juri kwalitajiet l-eqreb għad-dawl tax-xemx b'CRI għoli, iżda huwa idealment sintonizzat mas-sensittività umana.Dawl iċċentrat fuq il-bniedem (HCL) jeħtieġ li jkun inġinerija skont l-ambjent tal-bidla bħal faċilitajiet b'ħafna użu, klassijiet, kura tas-saħħa, u biex toħloq atmosfera u estetika.Moduli LED sintonizzabbli ġew żviluppati billi tgħaqqad pakketti ta 'skala taċ-ċippa (CSP) u teknoloġija taċ-ċippa abbord (COB).Is-CSPs huma integrati fuq bord COB biex tinkiseb densità ta 'enerġija għolja u uniformità tal-kulur, filwaqt li żżid funzjoni ġdida ta' tunability tal-kulur. Dan id-dokument jagħti dettalji dwar id-disinn, il-proċess, u l-prestazzjoni tal-moduli LED u l-applikazzjoni tagħha f'dawl LED downlight li jbaxxi s-sħana u dawl pendent.
Kliem ewlieni:HCL, ritmi ċirkadjani, LED sintonizzabbli, CCT doppju, Warm Dimming, CRI
Introduzzjoni
L-LED kif nafuh ilu għal aktar minn 50 sena.L-iżvilupp reċenti ta 'LEDs bojod huwa dak li ġabu fl-għajnejn tal-pubbliku bħala sostitut għal sorsi ta' dawl abjad oħra. Meta mqabbel mas-sorsi tad-dawl tradizzjonali, l-LED mhux biss jippreżenta l-vantaġġi tal-iffrankar tal-enerġija u l-ħajja twila, iżda wkoll tiftaħ il-bieb għal flessibbiltà ġdida tad-disinn għad-diġitizzazzjoni u l-irfinar tal-kulur. Hemm żewġ modi primarji ta’ kif jiġu prodotti dajowds li jarmu d-dawl abjad (WLEDs) li jiġġeneraw dawl abjad ta’ intensità għolja. Wieħed huwa li tuża LEDs individwali li jarmu tliet kuluri primarji—aħmar, aħdar u blu —u mbagħad ħallat tliet kuluri biex jiffurmaw dawl abjad. L-ieħor huwa li tuża materjali fosfru biex tikkonverti dawl LED monokromatiku blu jew vjola għal dawl abjad ta 'spettru wiesa', ħafna bl-istess mod taħdem bozza fluworexxenti. Huwa importanti li wieħed jinnota li l-"abjud" tad-dawl prodott huwa essenzjalment imfassal biex jixraq lill-għajn tal-bniedem, u skont is-sitwazzjoni jista 'mhux dejjem ikun xieraq li wieħed jaħseb bħala dawl abjad.
Dawl intelliġenti huwa qasam ewlieni fil-bini intelliġenti u l-belt intelliġenti llum. Numru dejjem jikber ta 'manifatturi jieħdu sehem fid-disinn u l-installazzjoni ta' dawl intelliġenti f'kostruzzjonijiet ġodda. Il-konsegwenza hija li ammont kbir ta 'mudelli ta' komunikazzjoni huwa implimentat f'marki differenti ta 'prodotti ，bħal KNx ) BACnetP',DALI，ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks, eċċ. Problema kritika waħda f'dawn il-prodotti kollha hija li ma jistgħux interoperabbli ma 'xulxin (jiġifieri, kompatibilità baxxa u estensibilità).
Il-lampi LED bil-kapaċità li jwasslu kulur tad-dawl li jvarja ilhom fis-suq tad-dawl arkitettoniku mill-ewwel jiem tad-dawl ta 'stat solidu (SSL). jispeċifika jekk l-installazzjoni għandhiex tirnexxi.Hemm tliet kategoriji bażiċi ta 'tipi ta' rfinar tal-kulur f'lampi LED: irfinar abjad, irfinar minn dim-to-warm, u rfinar ta 'kulur sħiħ. It-tliet kategoriji kollha jistgħu jiġu kkontrollati minn trasmettitur mingħajr fili li juża Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth jew protokolli oħra，u huma wajerless għall-qawwa tal-bini. Minħabba dawn l-għażliet, l-LED jipprovdi soluzzjonijiet possibbli biex jibdlu l-kulur jew CCT biex jilħqu r-ritmi ċirkadjani tal-bniedem.
Ritmi Ċirkadjani
Pjanti u annimali juru xejriet ta' bidliet fl-imġieba u fiżjoloġiċi fuq ċiklu ta' madwar 24 siegħa li jirrepetu fuq ġranet suċċessivi - dawn huma ritmi ċirkadjani. Ir-ritmi ċirkadjani huma influwenzati minn ritmi eżoġeni u endoġeni.
Ir-ritmu ċirkadjan huwa kkontrollat minn Melatonin li huwa wieħed mill-ormoni ewlenin prodotti fil-moħħ.U jinduċi ngħas ukoll. Ir-riċetturi tal-melanopsin jistabbilixxu l-fażi ċirkadjana b'dawl blu mal-qawmien billi jagħlqu l-produzzjoni tal-melatonin". jidħlu bis-sħiħ fil-fażijiet varji ta 'rqad, li huwa żmien ta' ristorazzjoni kritiku għall-ġisem tal-bniedem. Barra minn hekk, l-impatt ta 'tfixkil ċirkadjan jestendi lil hinn mill-konxju matul il-ġurnata u l-irqad bil-lejl.
Dwar ir-ritmi bijoloġiċi fil-bnedmin jistgħu jitkejlu b'diversi modi normalment, ċiklu ta 'rqad/qawmien, temperatura tal-qalba tal-ġisem, konċentrazzjoni ta' melatonin, konċentrazzjoni ta 'kortisol, u konċentrazzjoni ta' Alpha amylase 8. Iżda d-dawl huwa s-sinkronizzaturi primarji tar-ritmi ċirkadjani għall-pożizzjoni lokali fid-dinja, minħabba li l- intensità tad-dawl, id-distribuzzjoni tal-ispettru, il-ħin u t-tul jistgħu jinfluwenzaw is-sistema ċirkadjana tal-bniedem. Dak jaffettwa wkoll l-arloġġ intern ta 'kuljum.Il-ħin ta' espożizzjoni għad-dawl jista' jew javvanza jew idewwem l-arloġġ intern". Ir-ritmi ċirkadjani se jinfluwenzaw il-prestazzjoni u l-kumdità tal-bniedem eċċ. sa 555nm (reġjun aħdar). Allura kif tuża s-CCT tunable u l-intensità biex ittejjeb il-kwalità tal-ħajja qed issir aktar u aktar importanti.Color tunable LEDs b'sensing integrat u sistema ta 'kontroll jistgħu jiġu żviluppati biex jilħqu tali prestazzjoni għolja, rekwiżiti ta' dawl b'saħħithom .
Fig.1 Id-dawl għandu effett doppju fuq il-profil tal-melatonin ta '24 siegħa, effett akut u effett ta' Phase-Shifting.
Disinn tal-pakkett
Meta taġġusta l-luminożità tal-aloġenu konvenzjonali
fanal, il-kulur se jinbidel.Madankollu, l-LED konvenzjonali ma jistax jirranġa t-temperatura tal-kulur filwaqt li jbiddel il-luminożità, jimita l-istess tibdil ta 'xi dawl konvenzjonali.Fil-jiem ta 'qabel, ħafna bozoz se jużaw led ma' LEDs CCT differenti magħquda fuq il-bord tal-PCB biex
ibdel il-kulur tad-dawl billi tbiddel il-kurrent tas-sewqan.Jeħtieġ disinn kumpless tal-modulu tad-dawl taċ-ċirkwit biex jikkontrolla s-CCT, li mhuwiex kompitu faċli għall-manifattur tad-dawl. tissodisfa kemm ir-rekwiżiti tal-irfinar tal-kulur kif ukoll tas-sors tad-dawl kompatti, il-COBs tal-kulur tunable jidhru fis-suq.
Hemm tliet strutturi bażiċi ta 'tipi ta' rfinar tal-kulur, l-ewwel, juża s-CCT CSP sħun u t-twaħħil CCT CsP kiesaħ fuq il-bord tal-PCB direttament kif muri fil-Figura 2.It-tieni tip tunable COB b'LES mimlija bi strixxi multipli ta 'fosfru CCT differenti. siliconesas kif muri fil-Figura
3.F'dan ix-xogħol, qed jieħu t-tielet approċċ billi tħallat LEDs CCT CSP sħun ma' flip-chips blu u istann imwaħħal mill-qrib fuq sottostrat. Imbagħad titqassam diga abjad tas-silikonju li jirrifletti biex iddawwar is-CSPs abjad sħun u l-flip-chips blu. , huwa mimli bis-silikonju li jinsab fosfru biex jitlesta l-modulu COB ta 'kulur doppju kif muri f'Fig.4.
Fig.4 CSP tal-kulur sħun u COB blu flip chip (Structure 3- Żvilupp ShineOn)
Meta mqabbla mal-Istruttura 3, l-Istruttura 1 għandha tliet żvantaġġi:
(a) It-taħlit tal-kulur fost is-sorsi tad-dawl CSP differenti f'CCTs differenti mhuwiex uniformi minħabba s-segregazzjoni tas-silikon fosfru kkawżat miċ-ċipep tas-sorsi tad-dawl CSP;
(b) Is-sors tad-dawl CSP jiġi mħassar faċilment b'mess fiżiku;
(c) Id-distakk ta 'kull sors tad-dawl CSP huwa faċli biex jinqabad it-trab biex jikkawża tnaqqis tal-lumen COB;
Structure2 għandha wkoll l-iżvantaġġi tagħha:
(a) Diffikultà fil-kontroll tal-proċess tal-manifattura u l-kontroll tas-CIE;
(b) It-taħlit tal-kulur fost is-sezzjonijiet CCT differenti mhuwiex uniformi, speċjalment għall-mudell tal-kamp qrib.
Il-Figura 5 tqabbel lampi MR 16 mibnija b'sors tad-dawl ta 'Struttura 3 (xellug) u Struttura 1 (lemin).Mill-istampa, nistgħu nsibu l-Istruttura 1 għandha dell ħafifa fiċ-ċentru taż-żona li jarmu, filwaqt li d-distribuzzjoni ta 'intensità theluminous ta' Struttura 3 hija aktar uniformi.
Applikazzjonijiet
Fl-approċċ tagħna bl-użu ta 'Struttura 3, hemm żewġ disinji ta' ċirkwiti differenti għall-irfinar tal-kulur tad-dawl u l-luminożità.F'ċirkwit b'kanal wieħed li għandu rekwiżit ta 'sewwieq sempliċi, is-sekwenza CSP abjad u l-sekwenza blu flip-chip huma konnessi b'mod parallel. Hemm resistorin fiss fis-sekwenza CSP.Bir-reżistenza, il-kurrent tas-sewqan huwa maqsum bejn CSPs u ċipep blu li tirriżulta bidla tal-kulur u l-luminożità. Ir-riżultati tal-irfinar dettaljati huma murija fit-Tabella 1 u l-Figura 6. Il-kurva tal-irfinar tal-kulur ta 'ċirkwiti b'kanal wieħed murija f'Figura7.Is-CCT iżid il-kurrent tas-sewqan.Irrealizzajna żewġ imġieba tal-irfinar b'wieħed li jimita bozza aloġena konvenzjonali u l-irfinar l-ieħor aktar lineari.Il-firxa CCT tunable hija minn 1800K sa 3000K.
Tabella1.Fluss u CCT jinbidlu bil-kurrent tas-sewqan tal-Mudell COB ta 'kanal wieħed ShineOn 12SA
Fig.7CCT irfinar flimkien mal-kurva tal-ġisem iswed bil-kurrent tas-sewqan fil-COB(7a) ikkontrollat minn ċirkwit b'kanal wieħed u ż-żewġ
imgieba tal-irfinar b'luminanza relattiva b'referenza għal lampa aloġena (7b)
Id-disinn l-ieħor juża ċirkwit b'kanal doppju fejn l-arranġament tas-CCT tunable huwa usa 'mill-ċirkwit ta' kanal wieħed. Is-CSP string u l-blu flip-chip stringare elettrikament separati fuq is-sottostrat u għalhekk jeħtieġ provvista ta 'enerġija speċjali. Il-kulur u l-luminożità huma sintonizzati minn issuq iż-żewġ ċirkwiti fil-livell u l-proporzjon tal-kurrent mixtieq.Jista 'jiġi sintonizzat minn 3000k sa 5700Kas muri fil-Figura 8 tal-mudell COB b'kanal doppju ShineOn 20DA. It-Tabella 2 elenkat ir-riżultat tal-irfinar dettaljat li jista' jissimula mill-qrib il-bidla tad-dawl tal-ġurnata minn filgħodu għal filgħaxija. Billi tgħaqqad l-użu tas-senser tal-okkupanza u l-kontroll ċirkwiti, dan is-sors tad-dawl tunable jgħin biex iżid l-espożizzjoni għad-dawl blu matul il-jum u jnaqqas l-espożizzjoni għad-dawl blu matul il-lejl, jippromwovi l-benessri tan-nies u l-prestazzjoni tal-bniedem, kif ukoll funzjonijiet tad-dawl intelliġenti.
Sommarju
Moduli LED Tunable ġew żviluppati billi tgħaqqad
pakketti fuq skala taċ-ċippa (CSP) u teknoloġija taċ-ċippa abbord (COB).CSPsand blue flip chip huma integrati fuq bord COB biex tinkiseb densità ta 'enerġija għolja u uniformità tal-kulur, struttura b'kanal doppju tintuża biex tinkiseb irfinar CCT usa' f'applikazzjonijiet bħal dawl kummerċjali.L-istruttura ta 'kanal wieħed hija użata biex tinkiseb funzjoni dim-to-warm li timita lampa aloġena f'applikazzjonijiet bħad-dar u l-ospitalità.
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
Rikonoxximent
L-awturi jixtiequ jirrikonoxxu l-finanzjament minn The National Key Research and Development
Programm taċ-Ċina (Nru 2016YFB0403900).Barra minn hekk, appoġġ mill-kollegi fi ShineOn (Beijing)
Technology Co, hija wkoll rikonoxxuta b'gratitudni.
Referenzi
[1] Han, N., Wu, Y.-H.u Tang, Y,"Riċerka tal-Apparat KNX
Nodu u Żvilupp Ibbażat fuq il-Modulu tal-Interface tax-Xarabank", 29th Chinese Control Conference (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. u Hong, SH ,“A New Proposal of Network Management System for BACnet and Its Reference Model”, 8th IEEE International Conference on Industrial Informatics (INDIN), 2010, 28-33.
[3]Wohlers I, Andonov R. u Klau GW, "DALIX: Optimal DALI Protein Structure Alignment", IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, 10, 26-36.
[4]Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. u Steen haut, K.,
“Koeżistenza mal-WiFi għal Prodott ZigBee għall-Awtomazzjoni tad-Dar”， IEEE 19th Symposium on Communications and Vehicular Technology in the Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5]Lin, WJ， Wu, QX u Huang, YW, "Sistema Awtomatika ta' Qari tal-Meter Ibbażata fuq Komunikazzjoni tal-Linja tal-Enerġija ta' LonWorks", Konferenza Internazzjonali dwar it-Teknoloġija u l-Innovazzjoni (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "Auto-tuning Daylight with LEDs: Sustainable Lighting for Health and Wellbeing", Proċedimenti tal-Konferenza tar-Riċerka tar-Rebbiegħa tal-ARCC tal-2013, Mar, 2013
[7] White Paper tal-Grupp tax-Xjenza tad-Dawl, "Lighting: the Way to Health& Productivity", 25 ta' April, 2016.
[8] Figueiro,MG,Bullough, JD, et al, "Evidenza preliminari għal bidla fis-sensittività spettrali tas-sistema ċirkadjana bil-lejl", Journal of Circadian Rhythms 3:14.Frar 2005.
[9]Inanici, M,Brennan,M, Clark, E,"Spectral Daylighting
Simulazzjonijiet: Computing Circadian Light",14-il Konferenza tal-Assoċjazzjoni Internazzjonali tas-Simulazzjoni tal-Prestazzjoni tal-Bini, Hyderabad, l-Indja, Dec.2015.