Moduli LED sintonizzabili basati su CSP-COB
Astratto: La ricerca ha indicato la correlazione tra il colore delle fonti di luce e il ciclo circadiano umano. La messa a punto delle esigenze ambientali è diventata sempre più importante nelle applicazioni di illuminazione di alta qualità. Uno spettro perfetto di luce dovrebbe mostrare qualità più vicine alla luce solare con CRI elevata, ma è idealmente in sintonia con la sensibilità umana. Una luce centrata umana (HCL) deve essere progettata in base all'ambiente di cambiamento come strutture multiuso, aule ， assistenza sanitaria ， e per creare atmosfera ed estetica. I moduli a LED sintonizzabili sono stati sviluppati combinando la tecnologia CHIP Scale (CSP) e Chip On Bard (COB). I CSP sono integrati su una scheda di pannocchia per ottenere un'elevata densità di potenza e uniformità del colore ， aggiungendo nuova funzione di sintonizzabilità del colore. La sorgente di luce risultante può essere continuamente sintonizzata dall'illuminazione colorata luminosa e più fresca durante il giorno per dimmer ， illuminazione più calda alla sera, Questo documento descrive in dettaglio la progettazione, il processo e le prestazioni dei moduli a LED e la sua applicazione in luce a LED a caldo e luce a sospensione.
Parole chiave:HCl, ritmi circadiani, LED sintonizzabile, doppio CCT, Dimming caldo, CRI
Introduzione
Il LED come sappiamo è in circolazione da oltre 50 anni. Il recente sviluppo di LED bianchi è ciò che lo ha portato agli occhi del pubblico in sostituzione di altre fonti di luce bianca. Parendo le tradizionali fonti di luce ， LED non solo presenta i vantaggi del risparmio energetico e della lunga durata, ma apre anche la porta Nuova flessibilità di design per la digitalizzazione e la messa a punto del colore. Ci sono due modi principali per produrre diodi a emissione di luce bianca (WLED) che generano luce bianca ad alta intensità. Uno è usare singoli LED che emettono Tre colori primari-rosso, verde e blu-e quindi mescolare tre colori per formare la luce bianca. L'altro è usare materiali fosfori per convertire la luce a LED blu o viola monocromatica in luce bianca ad ampio spettro ， allo stesso modo lavori di lampadina fluorescente. È importante notare che la "bianchezza" della luce prodotta è essenzialmente progettata per adattarsi all'occhio umano ， e a seconda della situazione potrebbe non essere sempre appropriato pensarla come una luce bianca.
Smart Lighting è un'area chiave nell'edificio intelligente e nella città intelligente oggi. Un numero crescente di produttori prende parte alla progettazione e all'installazione di luminose intelligenti in nuove costruzioni. La conseguenza è che un'enorme quantità di modelli di comunicazione è implementata in diversi marchi di prodotti ， Come KNX) BACNETP ', DALI ， Zigbee-Zhazba' ， PLC-Lonworks, ecc. Un problema critico in tutti questi prodotti è che non possono interagire tra loro (cioè, bassa compatibilità ed estensibilità).
Gli apparecchi a LED con la capacità di fornire un colore della luce variabili sono stati sul mercato dell'illuminazione architettonica dai primi giorni dell'illuminazione a stato solido (SSL). Sebbene l'illuminazione a colori rimane in corso e richiede una certa quantità di compiti da parte dei compiti Specificatore Se l'installazione deve avere successo. Esistono tre categorie di base di tipi di buning di colore nei apparecchi a LED: accordatura bianca, dime-to-calco e full-color. Altri protocolli ， e sono cablati per costruire potenza. A causa di queste opzioni, LED fornisce possibili soluzioni per cambiare colore o CCT per soddisfare i ritmi circadiani umani.
Ritmi circadiani
Le piante e gli animali presentano modelli di cambiamenti comportamentali e fisiologici durante un ciclo di circa 24 ore che si ripetono su giorni successivi, che sono ritmi circadiani. I ritmi circesi sono influenzati da ritmi esogeni ed endogeni.
Il ritmo circadiano è controllato dalla melatonina che è uno dei principali ormoni prodotti nel cervello. E induce anche la sonnolenza. I recettori della melanopsina mettono la fase circadiana con la luce blu dopo l'allarme chiudendo la produzione di melatonina ". L'esposizione alle stesse lunghezze d'onda blu di luce alla sera interferirà con il sonno e interrompono il ritmo circadiano. Entrare pienamente nelle varie fasi del sonno ， che è un tempo di restauro critico per il corpo umano. di interruzione circadiana si estende oltre la consapevolezza della giornata e il sonno di notte.
Informazioni sui ritmi biologici nell'uomo possono essere misurati in diversi modi di solito, il ciclo del sonno/veglia, la temperatura corporea centrale, la melatonincentrazione, la concentrazione di cortisolo e la concentrazione di alfa amilasi8.Ma la luce è i sincronizzatori primari dei ritmi circadiani alla posizione locale sulla Terra ， intensità della luce ， distribuzione dello spettro, tempistica e durata possono influenzare il sistema circadiano umano. Che influisce sull'orologio interno quotidiano Anche. Il tempo di esposizione alla luce può far avanzare o ritardare l'orologio interno ". I ritmi circadiani influenzerà le prestazioni e il comfort dell'uomo ecc. Il sistema circadiano umano è più sensibile a 460 nm (regione blu del VisibleSpectrum), mentre il sistema visivo è molto più sensibile a 555nm (regione verde). I LED con sistema di rilevamento e controllo integrato possono essere sviluppati per soddisfare requisiti di illuminazione salutari così elevati.
Fig.1 La luce ha un duplice effetto sul profilo di melatonina 24 ore su 24, effetto acuto e effetto di spostamento di fase.
Progettazione del pacchetto
Quando regoli la luminosità dell'alogeno convenzionale
Lampada, il colore verrà modificato. Tuttavia, il LED convenzionale non è in grado di sintonizzare la temperatura del colore mentre cambia la luminosità ， emulare lo stesso cambiamento di alcune illuminazione convenzionale. Nei giorni precedenti, molte lampadine utilizzeranno LED con diversi LED CCT combinati sulla scheda PCB
Cambia il colore dell'illuminazione cambiando la guida di guida. Ha bisogno di una progettazione di moduli di luce a circuito complesso per controllare la CCT, il che non è facile per il produttore di apparecchi. Poiché il design dell'illuminazione avanza ， l'apposizioni di illuminazione compatta come luci a punto e luci verso il basso, chiama dimensioni degli errori, moduli a LED ad alta densità, per Soddisfare sia la messa a punto del colore che i requisiti di sorgente di luce compatta, le pannocchie di colore sintonizzabili appaiono sul mercato.
Esistono tre strutture di base di tipi di buning a colori, il primo, utilizza il CCT CCT caldo e il legame CCT CCT fresco sulla scheda PCB direttamente come illustrato nella Figura 2. La pannocchia sintonizzabile del secondo tipo con LES riempito con più strisce di diverso fosforo CCT Siliconess mostrato in Figura
3. Nel corso di questo lavoro, si sta adottando un terzo approccio mescolando CCT calda CSP a led con le gocce blu e la saldatura strettamente collegata su un substrato. Quindi una diga di silicone riflettente bianco viene dispensata per circondare i CSP bianchi caldi e le gocce blu. , è riempito con fosforo contenuto siliconeto completare il modulo di pannocchia a doppio colore come mostrato in Fig.4.
Fig.4 COLORE COLDE CSP e pannocchia con chip blu flip (Struttura 3- Sviluppo di Shineon)
Rispetto alla struttura 3, la struttura 1 ha tre svantaggi:
(a) La miscelazione del colore tra le diverse sorgenti di luce CSP in diverse CCT non è uniforme a causa della segregazione del silicone di fosforo causato dai chip delle fonti di luce CSP;
(b) la sorgente di luce CSP è facilmente danneggiata con un tocco fisico;
(c) lo spazio di ciascuna sorgente di luce CSP è facile intrappolare la polvere per causare la riduzione del lume di pannocchia;
Struttura2 ha anche i suoi svantaggi:
(a) difficoltà nel controllo dei processi di produzione e controllo CIE;
(b) La miscelazione del colore tra le diverse sezioni CCT non è uniforme, specialmente per il modello di campo vicino.
La Figura 5 confronta MR 16 lampade costruite con fonte luminosa della struttura 3 (sinistra) e struttura 1 (a destra). Dall'immagine, possiamo trovare la struttura 1 ha una tonalità leggera al centro dell'area di emissione, mentre la distribuzione dell'intensità della struttura 3 è più uniforme.
Applicazioni
Nel nostro approccio usando la struttura 3, ci sono due diversi disegni di circuiti per il colore della luce e la messa a punto della luminosità. In un circuito a canale singolo che ha un semplice requisito del driver, la stringa CSP bianca e la stringa blu flip-chip sono collegati in parallelo. C'è una resistenza fissa nella stringa CSP. Con il resistore, la corrente di guida è divisa tra CSP e chip blu risultante del colore del colore e della luminosità. I risultati di sintonizzazione dettagliati sono mostrati nella Tabella 1 e nella Figura 6. La curva di sintonizzazione del colore dei circuiti a canale singolo mostrato nella Figura7. Il CCT aumenta la corrente di guida. Abbiamo realizzato due comportamenti di accordatura con uno emulato bulbone alogeno convenzionale l'altra messa a punto più lineare. L'intervallo CCT sintonizzabile è compreso tra 1800k a 3000k.
Tabella 1. Cambia flusso e CCT con la corrente di guida di Shineon COB a canale singolo Modello 12SA
Fig.7CCT Tuning insieme alla curva del corpo nero con corrente di guida nella pannocchia controllata a canale singolo (7A) e nei due
Comportamenti di accordatura con luminanza relativa in riferimento alla lampada alogena (7b)
L'altro design utilizza un circuito a doppio canale in cui la disposizione sintonizzabile CCT è più ampia del singolo canale. Guidare i due circuiti a livello di corrente e rapporto desiderati. Può essere sintonizzato da 3000K a 5700KA mostrato nella Figura 8 del modello di cob a doppio canale Shineon Modello 20DA. Tabella 2 elencata il risultato di sintonizzazione dettagliato che può simulare da vicino la luce del giorno da mattina a sera. Combinando l'uso del sensore di occupazione e del controllo Circuiti ， Questa luce sintonizzabile di origine aumenta l'esposizione alla luce blu durante il giorno e riducono l'esposizione alla luce blu durante la notte ， promuovere il benessere delle persone e le prestazioni umane, così come funzioni di illuminazione intelligente.
Riepilogo
I moduli LED sintonizzabili sono stati sviluppati combinando
PACCHEDE SCELLA CHIP (CSP) e THIP TO SCHEDE (COB). CSPSand Blue Flip Chip sono integrati su una scheda di pannocchia per ottenere un'elevata densità di potenza e uniformità del colore, la struttura a doppio canale viene utilizzata per ottenere una sintonizzazione CCT più ampia in applicazioni come l'illuminazione commerciale. La struttura a canale singolo viene utilizzata per ottenere la funzione di emulazione di emulazione di emulazione di dimensioni in applicazioni come la casa e l'ospitalità.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31,00 02017 IEEE
Riconoscimento
Gli autori vorrebbero riconoscere i finanziamenti della ricerca e dello sviluppo nazionali chiave
Programma della Cina (n. 2016yfb0403900). Inoltre, il supporto dei colleghi di Shineon (Pechino)
Technology Co, è anche riconosciuto con gratitudine.
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