Módulos LED sintonizables basados en CSP-COB
Abstracto: La investigación ha indicado que la correlación entre el color de las fuentes de luz y el ciclo circadiano humano. El ajuste de la columna a las necesidades ambientales se ha vuelto cada vez más importante en las aplicaciones de iluminación de alta calidad. Un espectro de luz perfecto debería exhibir cualidades más cercanas a la luz solar con alto CRI, pero es idealmente idealmente sintonizado con la sensibilidad humana. Una luz centrada en humanos (HCL) debe ser diseñada de acuerdo con el entorno de cambio, como instalaciones de usos múltiples, aulas, atención médica, y para crear ambiente y estética. Los módulos LED sintonizables se desarrollaron combinando la tecnología de paquetes de escala de chips (CSP) y chip a bordo (COB). Los CSP se integran en una placa de mazorca para lograr una alta densidad de potencia y uniformidad del color, al tiempo que agregan una nueva función de sintonización del color. La fuente de luz resultante se puede ajustar continuamente desde la iluminación de color brillante y más fresco durante el día hasta la más tenga, iluminación más cálida por la noche, Este documento detalla el diseño, el proceso y el rendimiento de los módulos LED y su aplicación en la calentamiento de luz LED y luz colgante.
Palabras clave:HCL, ritmos circadianos, LED sintonizable, CCT dual, atenuación cálida, CRI
Introducción
El LED tal como lo sabemos ha existido durante más de 50 años. El reciente desarrollo de LED blancos es lo que lo ha llevado al ojo público como un reemplazo para otras fuentes de luz blanca. nueva flexibilidad de diseño para digitalizar y ajustar color. Hay dos formas principales de producir diodos blancos emisores de luz (WLED) que generan luz blanca de alta intensidad. Uno es usar LED individuales que emitan Tres colores primarios: rojo, verde y azul) y luego mezcle tres colores para formar luz blanca. Trabajos de bombilla fluorescente. Es importante tener en cuenta que la 'blancura' de la luz producida está esencialmente diseñada para adaptarse al ojo humano, y dependiendo de la situación, puede que no siempre sea apropiado pensar en ella como luz blanca.
La iluminación inteligente es un área clave en el edificio inteligente y la ciudad inteligente hoy en día. Un número cada vez mayor de fabricantes participa en el diseño e instalación de iluminación inteligente en nuevas construcciones. La consecuencia es que una gran cantidad de patrones de comunicación se implementa en diferentes marcas de productos. , Como knx) bacnetp ', dali, zigbee-zhazba', plc-lonworks, etc. Un problema crítico en todos estos productos es que no pueden interoperar entre sí (es decir, baja compatibilidad y extensibilidad).
Las luminarias LED con la capacidad de entregar un color de luz variable han estado en el mercado de iluminación arquitectónica desde los primeros días de la iluminación de estado sólido (SSL). Aunque, la iluminación de color ajustable sigue siendo un trabajo en progreso y requiere una cierta cantidad de tarea por parte del Especificador si la instalación debe tener éxito. Hay tres categorías básicas de tipos de ajuste de color en luminarias LED: ajuste blanco, tenue a calentamiento y ajuste a todo color. Todas las tres categorías pueden ser controladas por un transmisor inalámbrico que usa Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth o Otros protocolos, y están conectados a la construcción de poder. Debido a estas opciones, LED proporciona posibles soluciones para cambiar de color o CCT para cumplir con los ritmos circadianos humanos.
Ritmos circadianos
Las plantas y los animales exhiben patrones de cambios conductuales y fisiológicos en un ciclo de aproximadamente 24 horas que se repiten durante días sucesivos: estos son ritmos circadianos. Los ritmos circadianos están influenciados por ritmos exógenos y endógenos.
El ritmo circadiano está controlado por la melatonina, que es una de las principales hormonas producidas en el cerebro. E también induce somnolencia. Los receptores de mielanopsina establecen la fase circadiana con luz azul al alzar al cerrar la producción de melatonina ". La exposición a las mismas longitudes de onda azules de la luz en la noche interferirá con el sueño e interrumpirá el ritmo circadiano. Circonización de la circadía Pedientes del cuerpo de Entrando completamente en las diversas fases del sueño, que es un momento de restauración crítico para el cuerpo humano. El impacto de la interrupción circadiana se extiende más allá de la atención plena el día y el sueño por la noche.
Acerca de los ritmos biológicos en humanos se pueden medir de varias maneras, por lo general, el ciclo del sueño/vigilia, la temperatura corporal del núcleo, la melatonincconcentración, la concentración de cortisol y la concentración de alfa amilasa 8. Pero la luz es los sincronizadores primarios de los ritmos circadianos a la posición local en la tierra, porque el Intensidad de luz, distribución, tiempo y duración del espectro pueden influir en el sistema circadiano humano. Eso afecta el reloj interno diario también. El tiempo de exposición a la luz puede avanzar o retrasar el reloj interno ". Los ritmos circadianos influirán en el rendimiento y la comodidad del humano, etc. El sistema circadiano humano es la más sensible de 460 nm (región azul del visible), mientras que el sistema visual es más sensible a 555 nm (región verde). Se pueden desarrollar LED sintonizables con sistema de detección y control integrado para cumplir con los requisitos de iluminación saludables y de alto rendimiento.
La Fig. 1 La luz tiene un doble efecto sobre el perfil de melatonina de 24 horas, el efecto agudo y el efecto de cambio de fase.
Diseño de paquetes
Cuando ajusta el brillo del halógeno convencional
Lámpara, el color se cambiará. Sin embargo, el LED convencional no puede ajustar la temperatura del color mientras cambia el brillo, emulando el mismo cambio de alguna iluminación convencional. En los primeros días, muchas bombillas utilizarán LED con diferentes LED CCT combinados en la placa PCBTO
Cambie el color de la iluminación cambiando la corriente de conducción. Necesita un diseño de módulo de luz de circuito complejo para controlar CCT, lo cual no es una tarea fácil para el fabricante de luminarias. A medida que avanza el diseño de iluminación, el accesorio de iluminación compacto, como luces manchas y luces de abajo, llama tamaño de formota, módulos LED de alta densidad, para Satisfacer tanto el ajuste de color como los requisitos de fuente de luz compactos, aparecen en el mercado las mazorcas de color sintonizables.
Hay tres estructuras básicas de tipos de ajuste de color, el primero, utiliza el CCT CCT cálido y la unión CCT CCT fría en la placa de PCB directamente ilustrada en la Figura 2. El segundo tipo de mazorca sintonizable con LES llenos de múltiples rayas de diferentes fosfor CCT siliconesas que se muestran en la figura
3.Tre el trabajo, se está tomando un tercer enfoque mezclando CCT CSP cálido con chips azules y soldadura estrechamente unida en un sustrato. Luego se dispensa una presa de silicona reflectante blanca para rodear los CSP de blanco cálido y las chips azules. , se llena con fósforo contenido de siliconeto. Complete el módulo de cobre dual de color como se muestra en la figura 4.
Fig.
En comparación con la estructura 3, la estructura 1 tiene tres desventajas:
(a) La mezcla de color entre las diferentes fuentes de luz CSP en diferentes CCTS no es uniforme debido a la segregación de la silicona de fósforo causada por las astillas de las fuentes de luz CSP;
(b) La fuente de luz CSP está dañada fácilmente con un toque físico;
(c) La brecha de cada fuente de luz CSP es fácil de atrapar el polvo para causar reducción de la luz de mazorca;
Structure2 también tiene sus desventajas:
(a) dificultad en el control del proceso de fabricación y el control de CIE;
(b) La mezcla de color entre las diferentes secciones de CCT no es uniforme, especialmente para el patrón de campo cercano.
La Figura 5 compara las lámparas MR 16 construidas con la fuente de luz de la estructura 3 (izquierda) y la estructura 1 (derecha). Desde la imagen, podemos encontrar que la estructura 1 tiene un tono ligero en el centro del área de emisión, mientras que la distribución de la intensidad en la estructura 3 es más uniforme.
Aplicaciones
En nuestro enfoque utilizando la estructura 3, hay dos diseños de circuitos diferentes para el color de la luz y el ajuste de brillo. En un circuito de un solo canal que tiene un requisito de controlador simple, la cadena CSP blanca y la cadena de chip azul flip están conectados en paralelo. Hay una resistencia fija en la cadena CSP. Con la resistencia, la corriente de conducción se divide entre CSP y chips azules que resulta en el cambio del color y el brillo. Los resultados de sintonización detallados se muestran en la Tabla 1 y la Figura 6. La curva de sintonización de color de los circuitos de un solo canal que se muestra en la Figura 7. El CCT aumenta la corriente de conducción. Nos hemos dado cuenta de dos comportamientos de ajuste con una emulante de halógeno convencional de halógeno, la otra sintonización más lineal. El rango CCT sintonizable es de 1800k a 3000k.
Tabla 1. Cambio de flujo y CCT con la corriente de conducción de Shineon Modelo de COB de un solo canal 12SA
Fig. 7CCT Tuning junto con la curva de cuerpo negro con corriente de conducción en la mazorca controlada con circuito de un solo canal (7a) y los dos
Comportamientos de ajuste con luminancia relativa en referencia a la lámpara halógena (7b)
El otro diseño utiliza un circuito de doble canal donde el arreglo sintonizable CCT es más ancho que el circuito de canal único. El CSP String y Blue Flip-chip Stringare se separan eléctricamente en el sustrato y, por lo tanto, requiere una fuente de alimentación especial. El color y el brillo están sintonizados por Conducir los dos circuitos al nivel y relación actual deseado. Se puede ajustar de 3000k a 5700kas que se muestra en la Figura 8 del modelo de COB de doble canal de Shineon 20DA. La Tabla 2 enumeró el resultado de sintonización detallado que puede simular de cerca el día de cambio de luz de la mañana a la noche. Combinando el uso del sensor de ocupación y el control de control y control Circuitos, esta fuente de luz sintonizable aumenta la exposición a la luz azul durante el día y reduce la exposición a la luz azul durante la noche, promoviendo el bienestar y el rendimiento humano de las personas, así como funciones de iluminación inteligente.
Resumen
Se desarrollaron módulos LED sintonizables combinando
Paquetes de escala de chips (CSP) y tecnología de chip a bordo (COB). CSPS y Blue Flip Chip se integran en una placa de mazorca para lograr una alta densidad de potencia y uniformidad del color, la estructura de doble canal se utiliza para lograr un ajuste CCT más amplio en aplicaciones como la iluminación comercial. La estructura de un solo canal se utiliza para lograr una función de halógeno que emule la función de halógeno en las aplicaciones como el hogar y la hospitalidad.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31.00 02017 IEEE
Reconocimiento
Los autores desean reconocer la financiación de la investigación y el desarrollo nacionales clave
Programa de China (No. 2016YFB0403900). Además, el apoyo de los colegas en Shineon (Beijing)
Technology Co, también es agradecido.
Referencias
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