CSP-COB əsasında tənzimlənən LED modulları
Xülasə: Tədqiqat işıq mənbələrinin rəngi ilə insanın sirkadian dövrü arasında korrelyasiya olduğunu göstərdi. Ətraf mühit ehtiyaclarına uyğun rəng tənzimlənməsi yüksək keyfiyyətli işıqlandırma tətbiqlərində getdikcə daha vacib hala gəldi. Mükəmməl işıq spektri yüksək CRI ilə günəş işığına ən yaxın keyfiyyətlər nümayiş etdirməlidir, lakin idealdır. insan həssaslığına uyğunlaşdırılmışdır.İnsan mərkəzli işıq (HCL) çox istifadəli obyektlər, sinif otaqları, sağlamlıq xidməti, atmosfer və estetika yaratmaq üçün ətraf mühitin dəyişməsinə uyğun olaraq hazırlanmalıdır.Tunable LED Modulları chip miqyaslı paketləri (CSP) və chip on board (COB) texnologiyasını birləşdirərək hazırlanmışdır.CSP-lər yüksək güc sıxlığı və rəng vahidliyinə nail olmaq üçün COB lövhəsinə inteqrasiya edilib, eyni zamanda rəng tənzimləmə funksiyasına yeni bir funksiya əlavə edir. Nəticədə işıq mənbəyi gün ərzində parlaq, daha soyuq rəngli işıqlandırmadan sönük, axşam isə daha isti işıqlandırmadan davamlı olaraq tənzimlənə bilər. Bu yazıda LED modullarının dizaynı, prosesi və performansı və onun isti qaraldıcı LED aşağı işığında və asqı işığında tətbiqi ətraflı təsvir edilmişdir.
Açar sözlər:HCL, Sirkadiyalı ritmlər, Tənzimlənən LED, İkili CCT, İsti Qaralma, CRI
Giriş
Bildiyimiz kimi LED 50 ildən çoxdur mövcuddur.Ağ LED-lərin son inkişafı onu digər ağ işıq mənbələrini əvəz edən kimi ictimaiyyətin diqqətinə çatdırdı. Ənənəvi işıq mənbələri ilə müqayisədə, LED nəinki enerjiyə qənaət və uzun ömür üstünlüklərini təqdim edir, həm də onlara qapı açır. rəqəmsallaşdırma və rəng tənzimləmə üçün yeni dizayn çevikliyi. Yüksək intensivlikli ağ işıq yaradan ağ işıq diodlarının (WLED) istehsalının iki əsas yolu var. Bunlardan biri üç əsas rəng - qırmızı, yaşıl və mavi yayan fərdi LED-lərdən istifadə etməkdir. —və sonra ağ işıq yaratmaq üçün üç rəngi qarışdırın. Digəri, monoxromatik mavi və ya bənövşəyi LED işığını geniş spektrli ağ işığa çevirmək üçün fosfor materiallarından istifadə etməkdir， eyni şəkildə flüoresan lampa işləyir. Qeyd etmək vacibdir. istehsal olunan işığın 'ağlığı' mahiyyətcə insan gözünə uyğunlaşdırılıb və vəziyyətdən asılı olaraq onu ağ işıq kimi düşünmək həmişə uyğun olmaya bilər.
Ağıllı işıqlandırma indiki vaxtda ağıllı binada və ağıllı şəhərdə əsas sahədir. Artan sayda istehsalçı yeni konstruksiyalarda ağıllı işıqlandırmaların layihələndirilməsində və quraşdırılmasında iştirak edir. Nəticə odur ki, müxtəlif brend məhsullarda çoxlu sayda rabitə nümunələri tətbiq olunur. ，KNx kimi) BACnetP',DALI，ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks və s. Bütün bu məhsullarda kritik problemlərdən biri onların bir-biri ilə işləyə bilməməsidir (yəni, aşağı uyğunluq və genişlənmə qabiliyyəti).
Fərqli işıq rənglərini çatdırmaq qabiliyyətinə malik LED lampalar, bərk cisim işıqlandırmasının (SSL) ilk günlərindən bəri memarlıq işıqlandırma bazarındadır. Baxmayaraq ki, rəng tənzimlənə bilən işıqlandırma davam etməkdə olan bir iş olaraq qalır və işçilərdən müəyyən miqdarda ev tapşırığı tələb edir. quraşdırmanın uğurlu olub-olmadığını müəyyənləşdirin.LED lampalarında rəng tənzimləmə növlərinin üç əsas kateqoriyası var: ağ tənzimləmə, tutqun-istilik və tam rəngli tənzimləmə. Bütün üç kateqoriya Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth və ya simsiz ötürücü ilə idarə oluna bilər. digər protokollar， və güc qurmaq üçün təchiz olunmuşdur. Bu seçimlərə görə, LED insan sirkadian ritmlərinə cavab vermək üçün rəng və ya CCT dəyişdirmək üçün mümkün həllər təqdim edir.
Sirkadiyalı Ritmlər
Bitkilər və heyvanlar ardıcıl günlər ərzində təkrarlanan təxminən 24 saatlıq dövr ərzində davranış və fizioloji dəyişikliklər nümunələri nümayiş etdirirlər - bunlar sirkadiyalı ritmlərdir. Sirkadiyalı ritmlər ekzogen və endogen ritmlərdən təsirlənir.
Sirkadiyalı ritm beyində istehsal olunan əsas hormonlardan biri olan Melatonin tərəfindən idarə olunur.Həm də yuxululuğa səbəb olur. Melanopsin reseptorları melatonin istehsalını dayandıraraq oyandıqdan sonra mavi işıqla sirkadiyalı faza təyin edir." insan orqanizmi üçün kritik bərpaedici vaxt olan yuxunun müxtəlif mərhələlərinə tam daxil olur. Bundan əlavə, sirkadiyanın pozulmasının təsiri gündüz zehinlilikdən və gecə yuxudan kənara çıxır.
İnsanlarda bioloji ritmlər haqqında adətən bir neçə yolla ölçülə bilər, yuxu/oyanma dövrü, əsas bədən istiliyi, melatonin konsentrasiyası, kortizol konsentrasiyası və Alfa amilaza konsentrasiyası8. Lakin işıq sirkadiyalı ritmlərin yer üzündə yerli vəziyyətə əsas sinxronizatorudur， çünki işığın intensivliyi, spektrin paylanması, vaxtı və müddəti insanın sirkadiyalı sisteminə təsir göstərə bilər. Bu da gündəlik daxili saata təsir göstərir.İşığa məruz qalma vaxtı daxili saatı ya irəliləyə, ya da gecikdirə bilər". Sirkadiyalı ritmlər insanın performansına və rahatlığına təsir edəcək və s. İnsanın sirkadiyalı sistemi 460nm-də (görünən spektrin mavi bölgəsi) işığa ən həssasdır, halbuki vizual sistem ən həssasdır. 555nm-ə (yaşıl bölgə).Beləliklə, həyat keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün tənzimlənə bilən CCT və intensivlikdən necə istifadə etmək getdikcə daha çox əhəmiyyət kəsb edir. İnteqrasiya edilmiş algılama və idarəetmə sistemi ilə rəng tənzimlənən LED-lər belə yüksək performans, sağlam işıqlandırma tələblərinə cavab vermək üçün hazırlana bilər. .
Fig.1 İşıq 24 saatlıq melatonin profilinə ikiqat təsir göstərir, kəskin effekt və Faza dəyişdirmə effekti.
Paket dizaynı
Adi halogenin parlaqlığını tənzimlədiyiniz zaman
lampa, rəngi dəyişəcək.Bununla belə, ənənəvi LED, bəzi ənənəvi işıqlandırmanın eyni dəyişməsini təqlid edərək, parlaqlığı dəyişdirərkən rəng temperaturunu tənzimləyə bilmir.Əvvəlki günlərdə bir çox ampul PCB lövhəsində birləşdirilmiş müxtəlif CCT LED-ləri ilə LED istifadə edəcək.
sürücülük cərəyanını dəyişdirərək işıqlandırma rəngini dəyişdirin.Armatur istehsalçısı üçün asan məsələ olmayan CCT-ni idarə etmək üçün kompleks sxem işıq modulu dizaynına ehtiyac var. İşıqlandırma dizaynı inkişaf etdikcə, spot işıqlar və aşağı işıqlar kimi kompakt işıqlandırma qurğuları kiçik ölçülü, yüksək sıxlıqlı LED modulları çağırır. həm rəng tənzimləmə, həm də yığcam işıq mənbəyi tələblərinə cavab verir, tənzimlənən rəng COB-ləri bazarda görünür.
Rəng tənzimləmə növlərinin üç əsas strukturu var, birincisi, Şəkil 2-də göstərildiyi kimi birbaşa PCB lövhəsində isti CCT CSP və sərin CCT CsP birləşməsindən istifadə edir. İkinci tip, müxtəlif CCT fosforunun çoxsaylı zolaqları ilə doldurulmuş LES ilə tənzimlənən COB. Şəkildə göstərilən silikonlar
3.Bu işdə üçüncü yanaşma isti CCT CSP LED-lərini mavi flip-çipləri və substrata sıx lehimlə birləşdirərək qarışdırmaqdan ibarətdir. Sonra isti-ağ CSP-ləri və mavi flip-çipləri əhatə etmək üçün ağ əks etdirən silikon bənd paylanır. ,şəkil 4-də göstərildiyi kimi iki rəngli COB modulunu tamamlamaq üçün tərkibində fosfor olan silikonla doldurulur.
Şəkil 4 İsti rəngli CSP və mavi flip çip COB (Struktur 3- ShineOn inkişafı)
Struktur 3 ilə müqayisədə Struktur 1-in üç çatışmazlığı var:
(a) Müxtəlif CCT-lərdə müxtəlif CSP işıq mənbələri arasında rəng qarışığı CSP işıq mənbələrinin çiplərinin yaratdığı fosfor silikonunun ayrılması səbəbindən vahid deyil;
(b) CSP işıq mənbəyi fiziki toxunuşla asanlıqla zədələnir;
(c) Hər bir CSP işıq mənbəyinin boşluğu COB lümeninin azalmasına səbəb olmaq üçün tozu asanlıqla tuta bilər;
Structure2-nin də mənfi cəhətləri var:
(a) İstehsal prosesinə nəzarət və CIE nəzarətində çətinlik;
(b) Müxtəlif CCT bölmələri arasında rəng qarışığı, xüsusən də yaxın sahə nümunəsi üçün vahid deyil.
Şəkil 5 Struktur 3 (solda) və Struktur 1 (sağ) işıq mənbəyi ilə tikilmiş MR 16 lampaları müqayisə edir.Şəkildən görə bilərik ki, Struktur 1-in emissiya sahəsinin mərkəzində yüngül bir kölgə var, Struktur 3-ün işıq intensivliyinin paylanması isə daha vahiddir.
Tətbiqlər
Structure 3 istifadə etdiyimiz yanaşmada açıq rəng və parlaqlıq tənzimlənməsi üçün iki fərqli dövrə dizaynı mövcuddur.Sadə bir sürücü tələbi olan bir kanallı sxemdə ağ CSP simli və mavi flip-çip simli paralel olaraq birləşdirilir. CSP sətirində sabit bir rezistor var.Rezistorla hərəkət cərəyanı CSP-lər və mavi çiplər arasında bölünür, nəticədə rəng və parlaqlıq dəyişir. Müfəssəl tənzimləmə nəticələri Cədvəl 1 və Şəkil 6-da göstərilmişdir. Şəkil 7-də göstərilən tək kanallı dövrənin rəng tənzimləmə əyrisi.CCT hərəkət cərəyanını artırır.Biz iki tənzimləmə davranışını həyata keçirdik, biri şərti halogen bulbandını təqlid edən digəri daha xətti tənzimləmə ilə.Tənzimlənən CCT diapazonu 1800K ilə 3000K arasındadır.
Cədvəl 1.ShineOn tək kanallı COB Model 12SA-nın hərəkət cərəyanı ilə axın və CCT dəyişir
Şəkil 7CCT tənzimləməsi, təkkanallı dövrədə idarə olunan COB(7a) və iki cisimdə hərəkət cərəyanı ilə qara cisim əyrisi ilə birlikdə
Halojen lampa (7b) ilə müqayisədə nisbi parlaqlıqla tuning davranışları
Digər dizayn iki kanallı sxemdən istifadə edir ki, burada CCT tənzimlənə bilən tənzimləmə tək kanallı dövrədən daha genişdir. CSP simi və mavi flip-çip simi substratda elektrik cəhətdən ayrıdır və buna görə də xüsusi enerji təchizatı tələb olunur. Rəng və parlaqlıq tənzimlənir. iki dövrəni istədiyiniz cərəyan səviyyəsində və nisbətdə idarə etmək.O, ShineOn ikikanallı COB model 20DA-nın Şəkil 8-də göstərildiyi kimi 3000k-dan 5700Kas-a qədər sazlana bilər. Cədvəl 2 səhərdən axşama qədər gündüz işığının dəyişməsini yaxından simulyasiya edə bilən təfərrüatlı tənzimləmə nəticəsini sadalayır. Yaşayış sensoru və nəzarətin istifadəsini birləşdirərək. sxemlər，bu tənzimlənən işıq mənbəyi gün ərzində mavi işığa məruz qalmağı artırmağa və gecə ərzində mavi işığa məruz qalmağı azaltmağa kömək edir， insanların rifahını və insan fəaliyyətini, həmçinin ağıllı işıqlandırma funksiyalarını təşviq edir.
Xülasə
Tunable LED Modulları birləşdirilərək hazırlanmışdır
chip miqyaslı paketlər (CSP) və chip on board (COB) texnologiyası.CSPs və mavi flip çipi yüksək güc sıxlığı və rəng vahidliyinə nail olmaq üçün COB lövhəsinə inteqrasiya olunub, kommersiya işıqlandırması kimi tətbiqlərdə daha geniş CCT tənzimləməsinə nail olmaq üçün iki kanallı strukturdan istifadə olunur.Ev və qonaqpərvərlik kimi tətbiqlərdə halogen lampanı təqlid edən zəif-isti funksiyaya nail olmaq üçün tək kanallı quruluş istifadə olunur.
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
Təsdiq
Müəlliflər Milli Açar Tədqiqat və İnkişafdan maliyyə ayrıldığını etiraf etmək istəyirlər
Çin Proqramı (No. 2016YFB0403900).Bundan əlavə, ShineOn-dakı (Pekin) həmkarlarından dəstək
Technology Co, həmçinin minnətdarlıqla qəbul edilir.
İstinadlar
[1] Han, N., Vu, Y.-H.və Tang, Y,"KNX Cihazının Tədqiqi
Avtobus interfeysi moduluna əsaslanan qovşaq və inkişaf", 29-cu Çin Nəzarət Konfransı (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. və Hong, SH ,“BACnet üçün Şəbəkə İdarəetmə Sisteminin Yeni Təklifi və Onun İstinad Modeli”, 8-ci IEEE Beynəlxalq Sənaye İnformatika Konfransı (INDIN), 2010, 28-33.
[3]Wohlers I, Andonov R. and 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. and Steen Haut, K.,
“Ev Avtomatlaşdırma ZigBee Məhsulu üçün WiFi ilə birgə yaşamaq”, IEEE 19-cu Benilüksdə Rabitə və Nəqliyyat Texnologiyası Simpoziumu (SCVT), 2012, 1-6.
[5]Lin, WJ， Wu, QX və Huang, YW,"LonWorks-un Elektrik Xətti Əlaqəsinə əsaslanan Avtomatik Sayğac Oxuma Sistemi", Texnologiya və İnnovasiya üzrə Beynəlxalq Konfrans (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, və s., “İşıq LED-ləri ilə avtomatik tənzimləmə: Sağlamlıq və Rifah üçün Dayanıqlı İşıqlandırma”, 2013 ARCC Bahar Tədqiqat Konfransının materialları, Mart, 2013
[7] Lighting Science Group White Paper, "Lighting: The Way to Health & Productivity", 25 aprel 2016-cı il.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Gecə sirkadiyalı sistemin spektral həssaslığında dəyişiklik üçün ilkin sübut", Circadian Rhythms jurnalı 3:14.2005-ci ilin fevralı.
[9]İnanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spectral Daylighting"
Simulations: Computing Circadian Light", Beynəlxalq Bina Performans Simulyasiya Assosiasiyasının 14-cü Konfransı, Hyderabad, Hindistan, Dec.2015.