Tunable LED Moduler Baséiert op CSP-COB
Abstrakt: D'Fuerschung huet d'Korrelatioun tëscht Faarf vu Liichtquellen a mënschlechen circadian Zyklus uginn. Faarftuning op Ëmweltbedürfnisser ass ëmmer méi wichteg an héichqualitativ Beliichtungsapplikatiounen ginn. E perfekte Spektrum vu Liicht soll Qualitéiten am nootste Sonneliicht mat héijer CRI weisen, awer ass idealerweis op mënschlech Sensibilitéit ugepasst.E mënschlecht centrescht Liicht (HCL) muss konstruéiert ginn no Ännerungsëmfeld wéi Multi-Use Ariichtungen, Klassesäll, Gesondheetsversuergung, a fir Ambiance an Ästhetik ze kreéieren.Tunable LED Moduler goufen entwéckelt andeems Chip Skala Packagen (CSP) an Chip on Board (COB) Technologie kombinéiert ginn.CSPs sinn op engem COB Board integréiert fir héich Kraaftdicht a Faarfuniformitéit z'erreechen, wärend déi nei Funktioun vun der Faarftunabilitéit bäidréit. Dëse Pabeier beschreift den Design, de Prozess, an d'Leeschtung vun den LED Moduler a seng Uwendung a waarm-dimmend LED Down Light a Pendant Liicht.
Schlësselwierder:HCL, Circadian Rhythms, Tunable LED, Dual CCT, Warm Dimming, CRI
Aféierung
D'LED wéi mir et kennen ass zënter iwwer 50 Joer ronderëm.Déi rezent Entwécklung vu wäiss LEDs ass wat et an den ëffentlechen Ae bruecht huet als Ersatz fir aner wäiss Liichtquellen. Am Verglach mat den traditionelle Liichtquellen, LED presentéiert net nëmmen d'Virdeeler vun Energiespueren a laang Liewensdauer, awer mécht och d'Dier op fir nei Designflexibilitéit fir Digitaliséierung a Faarftuning. Et ginn zwou primär Weeër fir wäiss Liichtdioden (WLEDs) ze produzéieren déi héich Intensitéit wäiss Liicht generéieren. Een ass eenzel LEDs ze benotzen déi dräi primär Faarwen ausstralen - rout, gréng a blo Déi aner ass Phosphormaterial ze benotzen fir monochromatesch blo oder violett LED-Liicht an breetspektrum wäiss Luucht ëmzewandelen, sou vill wéi eng Leuchtstofflamp funktionnéiert. Et ass wichteg ze notéieren datt d'"Wäissheet" vum produzéierte Liicht wesentlech konstruéiert ass fir dem mënschlechen Aen ze passen, an ofhängeg vun der Situatioun ass et vläicht net ëmmer passend et als wäiss Liicht ze denken.
Smart Lighting is a key area in the Smart Building and Smart City nowadays.Eng ëmmer méi Unzuel vun Hiersteller bedeelegt sech un den Design an Installatioun vun Smart Lightingsin nei Konstruktiounen.D'Konsequenz ass datt eng enorm Quantitéit u Kommunikatiounsmuster a verschiddene Marke vu Produkter ëmgesat gëtt. ，wéi KNx) BACnetP',DALI,ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks, etc.Ee kritesche Problem an all dëse Produkter ass datt se net matenee kënnen interoperéieren (dh niddereg Kompatibilitéit an Extensibilitéit).
LED Luuchte mat der Fäegkeet fir variéiert Liichtfaarf ze liwweren sinn um architektonesche Beliichtungsmaart zënter de fréie Deeg vun der Solid-State Beliichtung (SSL). Spezifizéierer wann d'Installatioun erfollegräich ass.Et ginn dräi Basiskategorien vu Faarftuning-Typen an LED-Luuchten: wäiss Tuning, Dim-to-Warm, a Full-Color-tuning. aner Protokoller, a sinn hardwired zu Gebai Muecht. Wéinst dësen Optiounen, LED stellt méiglech Léisungen Faarf oder CCT änneren de mënschleche circadian Rhythmen ze treffen.
Circadian Rhythmen
Planzen an Déieren weisen Mustere vu Verhalens- a physiologeschen Verännerungen iwwer e ronn 24-Stonne-Zyklus, deen iwwer successive Deeg widderhuelen - dat sinn zirkadianesch Rhythmen.
Den zirkadianesche Rhythmus gëtt vum Melatonin kontrolléiert, wat ee vun den Haapthormonen am Gehir produzéiert.And it induces sleepiness also.Melanopsin receptors set the circadian phase with blue light uponwaking by shutting down melatonin production "Expositioun un déi selwecht blo Wellelängten vum Liicht am Owend stéiert de Schlof an stéiert den circadian Rhythmus. Circadian Desynchronization verhënnert de Kierper aus. voll an déi verschidde Phasen vum Schlof anzeginn, wat eng kritesch Restauratiounszäit fir de mënschleche Kierper ass. Weiderhin, den Impakt vun circadian Stéierungen erstreckt sech doriwwer eraus mindfulness während dem Dag a schlofen an der Nuecht.
Iwwer déi biologesch Rhythmen bei Mënschen kënnen op verschidde Manéiere gemooss ginn normalerweis, Schlof / Erwächen Zyklus, Kärkierpertemperatur, Melatoninkonzentratioun, Cortisol Konzentratioun, an Alpha Amylase Konzentratioun8. Liichtintensitéit, Spektrumverdeelung, Timing an Dauer kënnen de mënschleche circadian System beaflossen. Dat beaflosst och déi deeglech intern Auer.D'Zäit vun der Liichtbelaaschtung kann d'intern Auer entweder virukommen oder verzögeren. D'circadian Rhythmen beaflossen d'Performance a Komfort vum Mënsch etc. De mënschleche Circadiensystem ass am meeschte sensibel fir d'Liicht bei 460nm (blo Regioun vum sichtbare Spektrum), wärend de visuelle System am meeschte sensibel ass. bis 555nm (gréng Regioun).Also wéi de tunable CCT an d'Intensitéit ze benotzen fir d'Liewensqualitéit ze verbesseren gëtt ëmmer méi wichteg.Faarf tunable LEDs mat integréiert Sensing a Kontroll System kann entwéckelt ginn esou héich performant, gesond Beliichtung Ufuerderunge ze treffen. .
Fig.1 Liicht hunn eng duebel Effekt op der 24-Stonn Melatonin Profil, akut Effekt an Phase-Shifting Effekt.
Package Design
Wann Dir d'Hellegkeet vum konventionelle Halogen ajustéiert
lampe, d'Faarf gëtt geännert.Wéi och ëmmer, konventionell LED ass net fäeg d'Faarftemperatur ofzestëmmen wärend d'Hellegkeet ännert, déi selwecht Ännerung vun enger konventioneller Beliichtung emuléiert.An de fréieren Deeg benotze vill Glühbirnen Led mat verschiddene CCT LEDs kombinéiert um PCB Boardto
änneren d'Beliichtungsfaarf andeems Dir de Fuerstroum ännert.Et brauch e komplexe Circuit Liichtmodul Design fir CCT ze kontrolléieren, wat net einfach Aufgab ass fir Luminaire Hiersteller.Wéi de Beliichtungsdesign Fortschrëtter ass, rifft déi kompakt Beleuchtungsarmatur wéi Spotlichter an Down Luuchten fir kleng Gréisst, héich Dicht LED Moduler, Fir zefridden souwuel Faarftuning a kompakt Liichtquell Ufuerderunge, tunable Faarf COBs erschéngen um Maart.
Et ginn dräi Basisstrukture vu Faarftuning Typen, déi éischt, et benotzt déi waarm CCT CSP a cool CCT CsP Bindung op der PCB Board direkt wéi an der Figur illustréiert 2. Silikone wéi an der Figur gewisen
3.An dëser Aarbecht ass eng drëtt Approche geholl andeems Dir waarm CCT CSP LEDs mat bloe Flip-Chips vermëschen an enk solder op engem Substrat befestegt. Dann gëtt e wäisse reflektive Silikon-Damm ausgeliwwert fir déi waarm-wäiss CSPs a bloe Flip-Chips ze ëmginn. , et ass mat Phosphor enthale Silikon gefüllt fir den Dual Color COB Modul ze kompletéieren wéi an der Fig.4 gewisen.
Fig.4 Warm Faarf CSP a bloe Flip Chip COB (Struktur 3- ShineOn Entwécklung)
Am Verglach mat der Struktur 3 huet d'Struktur 1 dräi Nodeeler:
(a) Faarfmëschung tëscht de verschiddene CSP Liichtquellen a verschiddene CCTs ass net eenheetlech wéinst der Segregatioun vu Phosphor Silikon verursaacht duerch d'Chips vun den CSP Liichtquellen;
(b) D'CSP Liichtquelle gëtt liicht mat engem kierperlechen Touch beschiedegt;
(c) D'Lück vun all CSP Liichtquelle ass einfach de Stëbs ze fangen fir COB Lumen Reduktioun ze verursaachen;
Structure2 huet och seng Nodeeler:
(a) Schwieregkeeten an der Fabrikatiounsprozesskontroll an CIE Kontroll;
(b) Faarfvermëschung tëscht de verschiddene CCT Sektiounen ass net eenheetlech, besonnesch fir d'Nopfeldmuster.
Figur 5 vergläicht MR 16 Luuchten gebaut mat Liichtjoer Quell vun Struktur 3 (lénks) an Struktur 1 (riets).Aus dem Bild kënne mir fannen datt d'Struktur 1 e liichte Schiet am Zentrum vum Emissiounsgebitt huet, während d'Liichtintensitéitsverdeelung vun der Struktur 3 méi eenheetlech ass.
Uwendungen
An eiser Approche benotzt Structure 3, ginn et zwee verschidde Circuit Designs fir d'Liichtfaarf an d'Helligkeetstuning.An engem Single-Channel Circuit deen eng einfach Chauffer Noutwendegkeete huet, de wäisse CSP String a bloe Flip-Chip String sinn parallel verbonne. Et gëtt e fixen resistorin der CSP String.Mat der resistor, ass de dreiwend aktuell tëscht CSPs a blo Chips doraus resultéierend Ännerung vun der Faarf an Hellegkeet ënnerdeelt. Déi detailléiert tuning Resultater sinn an Table 1 an Figur 6 gewisen.De CCT erhéicht wéi de Fuerstroum.Mir hunn zwee Tuning Verhalen realiséiert mat engem emuléierend konventionell Halogen Bulband déi aner méi linear Tuning.D'tunable CCT Gamme ass vun 1800K bis 3000K.
Dësch 1.Flux an CCT änneren mat dreiwend aktuell vun ShineOn Single-Channel COB Model 12SA
Fig.7CCT Tuning zesumme mat Blackbody Curve mat dreiwend Stroum am Single-Channel Circuit kontrolléiert COB (7a) an déi zwee
tuning Verhalen mat relativer Luminanz a Bezuch op Halogenlampe (7b)
Deen aneren Design benotzt en Dual-Channel Circuit wou de CCT tunable Arrangement méi breet ass wéi de Single-Channel Circuit. D'CSP String a bloe Flip-Chip String sinn elektresch getrennt um Substrat an dofir erfuerdert et eng speziell Energieversuergung. D'Faarf an d'Hellegkeet sinn ofgestëmmt duerch déi zwee Kreesleef op gewënschten aktuellen Niveau a Verhältnis dreiwend.Et kann ofgestëmmt ginn vun 3000k bis 5700Kas an der Figur 8 vum ShineOn Dual-Channel COB Modell 20DA.Table 2 opgezielt déi detailléiert Tuning Resultat, déi den Dag Liichtverännerung vu moies bis owes enk simuléiere kënnen. Circuits, dës tunable Liichtquelle hëlleft d'Belaaschtung vum bloe Liicht am Dag ze erhéijen an d'Beliichtung u bloe Liicht an der Nuecht ze reduzéieren, d'Wuelbefannen an d'mënschlech Leeschtung vun de Leit ze förderen, souwéi intelligent Beliichtungsfunktiounen.
Resumé
Tunable LED Moduler goufen duerch Kombinatioun entwéckelt
Chip Skala Packages (CSP) an Chip onboard (COB) Technologie.CSPs a bloe Flip Chip sinn op engem COB Board integréiert fir héich Kraaftdicht a Faarfuniformitéit z'erreechen, Dual-Channel Struktur gëtt benotzt fir méi breet CCT Tuning an Uwendungen wéi kommerziell Beliichtung z'erreechen.Een-Kanal Struktur gëtt benotzt fir dim-ze-waarm Funktioun emuléierend Halogenlampe an Uwendungen wéi Heem a Gaaschtfrëndlechkeet z'erreechen.
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
Unerkennung
D'Auteuren wëllen d'Finanzéierung vun der National Key Research and Development unerkennen
Programm vu China (Nr. 2016YFB0403900).Zousätzlech Ënnerstëtzung vun de Kollegen zu ShineOn (Peking)
Technology Co, ass och dankbar unerkannt.
Referenzen
[1] Han, N., Wu, Y.-H.an Tang, Y," Fuerschung vun KNX Apparat
Node an Entwécklung baséiert op de Bus Interface Modul", 29. Chinesesch Kontroll Konferenz (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. an Hong, SH "Eng nei Propositioun vum Network Management System fir BACnet a säi Referenzmodell", 8th IEEE International Conference on Industrial Informatics (INDIN), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. a Klau GW, "DALIX: Optimal DALI Protein Structure Alignment", IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, 10, 26-36.
Dominguez F, Touhafi A, Tiete J, Steen haut K.
"Coexistence with WiFi for a Home Automation ZigBee Product"， IEEE 19th Symposium on Communications and Vehicular Technology in the Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ, Wu, QX an Huang, YW,"Automatesch Meter Reading System baséiert op Power Line Kommunikatioun vun LonWorks", International Konferenz iwwer Technologie an Innovatioun (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al "Auto-tuning Daylight with LEDs: Sustainable Lighting for Health and Wellbeing", Proceedings of the 2013 ARCC Spring Research Conference, Mar, 2013
[7] Lighting Science Group White Paper, "Lighting: the Way to Health & Productivity", 25. Abrëll 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Virleefeg Beweiser fir eng Verännerung vun der Spektralempfindlechkeet vum circadian System an der Nuecht", Journal of Circadian Rhythms 3:14.Februar 2005.
[9]Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Spectral Daylighting
Simulations: Computing Circadian Light",14th Conference of International Building Performance Simulation Association, Hyderabad, Indien, Dezember 2015.