Stillanlegar LED-einingar byggðar á CSP-COB
Ágrip: Rannsóknir hafa gefið til kynna fylgni á milli lita ljósgjafa og dægursveiflu mannsins. Litastilling að umhverfisþörfum hefur orðið sífellt mikilvægari í hágæða lýsingu. Fullkomið ljósróf ætti að sýna eiginleika næst sólarljósi með háu CRI, en er helst lagað á mannlegt næmi.Hanna þarf mannmiðjuljós (HCL) í samræmi við breytt umhverfi eins og fjölnotaaðstöðu, kennslustofur, heilsugæslu, og til að skapa andrúmsloft og fagurfræði.Stillanlegar LED einingar voru þróaðar með því að sameina flísaskalapakka (CSP) og flís um borð (COB) tækni.CSPs eru samþættir á COB borð til að ná háum aflþéttleika og litajafnvægi, en bæta við nýrri virkni litastillingar. Hægt er að stilla ljósgjafann sem myndast stöðugt frá björtu, kaldari litaðri lýsingu á daginn til deyfri, hlýrri lýsingu á kvöldin, Þessi grein lýsir hönnun, ferli og afköstum LED eininganna og notkun þeirra í heitdempandi LED niðurljósi og hengiljósi.
Lykilorð:HCL, Circadian hrynjandi, Stillanleg LED, Dual CCT, Warm Dimming, CRI
Kynning
LED eins og við þekkjum hana hefur verið til í yfir 50 ár.Nýleg þróun hvítra ljósdíóða er það sem hefur leitt það til almennings í stað annarra hvítra ljósgjafa. Samanborið við hefðbundna ljósgjafa, sýnir LED ekki aðeins kosti orkusparnaðar og langan líftíma, heldur opnar einnig dyrnar að nýr sveigjanleiki í hönnun fyrir stafræna notkun og litastillingu. Það eru tvær meginleiðir til að framleiða hvítar ljósdíóða (WLED) sem mynda hástyrkt hvítt ljós. Önnur er að nota einstaka LED sem gefa frá sér þrjá aðalliti - rauðan, grænan og blár — og blandaðu síðan þremur litum til að mynda hvítt ljós. Hinn er að nota fosfórefni til að breyta einlitu bláu eða fjólubláu LED ljósi í breiðvirkt hvítt ljós, á svipaðan hátt og flúrpera virkar. Mikilvægt er að hafa í huga að „hvítleiki“ ljóssins sem framleitt er er í meginatriðum hannaður til að henta mannlegu auga, og eftir aðstæðum er kannski ekki alltaf viðeigandi að hugsa um það sem hvítt ljós.
Snjalllýsing er lykilsvið í snjallbyggingum og snjallborgum nú á dögum. Sífellt fleiri framleiðendur taka þátt í hönnun og uppsetningu snjalllýsinga í nýbyggingum. Afleiðingin er sú að mikið magn samskiptamynstra er innleitt í mismunandi vörutegundir ，eins og KNx ) BACnetP', DALI ， ZigBee-ZHAZBA' ， PLC-Lonworks o.s.frv. Eitt mikilvægt vandamál í öllum þessum vörum er að þær geta ekki unnið saman (þ.e. lítill samhæfni og stækkanleiki).
LED lampar með getu til að skila mismunandi ljóslitum hafa verið á byggingarljósamarkaði frá fyrstu dögum solid-state lýsingar (SSL). Þó er litastillanleg lýsing áfram í vinnslu og krefst ákveðinnar heimavinnu af hálfu forskrift ef uppsetningin á að ganga vel.Það eru þrír grunnflokkar af litastillingartegundum í LED-ljósum: hvítstilling, dimman til að hlýna og stilling í fullum lit. Hægt er að stjórna öllum flokkunum þremur með þráðlausum sendi sem notar Zigbee，Wi-Fi,Bluetooth eða aðrar samskiptareglur, og eru tengdar til að byggja upp kraft. Vegna þessara valkosta býður LED upp á mögulegar lausnir til að breyta lit eða CCT til að mæta dægursveiflu mannsins.
Dægurtaktar
Plöntur og dýr sýna mynstur hegðunar- og lífeðlisfræðilegra breytinga á um það bil 24 klukkustunda lotu sem endurtaka sig á dögum í röð - þetta eru sólarhringur.
Dægurtaktinum er stjórnað af melatóníni sem er eitt helsta hormónið sem framleitt er í heilanum.Og það veldur syfju líka. Melanopsín viðtakar stilla dægurfasa með bláu ljósi við vöku með því að stöðva framleiðslu melatóníns. Útsetning fyrir sömu bláu bylgjulengdum ljóss að kvöldi truflar svefn og truflar sólarhringinn. Afsamstilling á sólarhring hindrar líkamann frá að komast að fullu inn í hin ýmsu stig svefns, sem er mikilvægur endurnýjunartími fyrir mannslíkamann. Ennfremur nær áhrif dægurtruflunar út fyrir að vera meðvitaður á daginn og sofa á nóttunni.
Um líffræðilega takta í mönnum er hægt að mæla venjulega á nokkra vegu, svefn/vöku hringrás, kjarna líkamshita, melatónstyrkur, kortisólstyrkur og styrkur alfa amýlasa8. En ljós er aðal samstillir dægursveiflu við staðbundna stöðu á jörðinni, vegna þess að ljósstyrkur, litrófsdreifing, tímasetning og lengd geta haft áhrif á dægurkerfi mannsins. Það hefur einnig áhrif á daglega innri klukkuna.Tími ljóssins getur annað hvort framlengt eða seinkað innri klukkunni". Dægursveiflur munu hafa áhrif á frammistöðu og þægindi mannsins o.s.frv. Dægurkerfi mannsins er næmast fyrir ljósi við 460nm (blá svæði á sýnilega litrófinu), en sjónkerfið er næmast fyrir birtu. til 555nm (grænt svæði). Þannig að hvernig á að nota stillanlega CCT og styrkleika til að bæta lífsgæði verður sífellt mikilvægara. Hægt er að þróa litastillanleg ljósdíóða með samþættu skynjunar- og stjórnkerfi til að mæta svo mikilli afköstum og heilbrigðri lýsingu .
Mynd 1 Ljós hefur tvöföld áhrif á sólarhrings melatónínsnið, bráðaáhrif og fasaskiptaáhrif.
Hönnun pakka
Þegar þú stillir birtustig hefðbundins halógen
lampi, liturinn verður breytt.Hins vegar, hefðbundin LED er ekki fær um að stilla litahitastig á meðan birtustig er breytt, líkja eftir sömu breytingu á sumri hefðbundinni lýsingu.Á fyrri dögum munu margar ljósaperur nota LED með mismunandi CCT LED saman á PCB borðinu
breyta ljósalitnum með því að breyta akstursstraumi.Það þarf flókna hringrásarljóseiningahönnun til að stjórna CCT, sem er ekki auðvelt verkefni fyrir ljósaframleiðendur. Eftir því sem ljósahönnun fleygir fram, kallar fyrirferðarlítill ljósabúnaður eins og punktljós og niðurljós, litlar stærðir og háþéttar LED-einingar, til þess að fullnægja bæði litastillingu og kröfum um fyrirferðarlítið ljósgjafa, stillanleg lit COB birtast á markaðnum.
Það eru þrjár grunnbyggingar litastillingartegunda, sú fyrsta, það notar heitt CCT CSP og kalt CCT CsP tengingu á PCB borðinu beint eins og sýnt er á mynd 2. Önnur gerð stillanleg COB með LES fyllt með mörgum röndum af mismunandi CCT fosfór sílikon eins og sýnt er á mynd
3. Í þessari vinnu er þriðja aðferðin notuð með því að blanda heitum CCT CSP LED-ljósum með bláum flip-flísum og lóðmálmi sem er fest á undirlag. Síðan er hvít endurskinskísilstífla afgreidd til að umlykja heit-hvítu CSP og bláa flip-flögurnar. , það er fyllt með fosfór sem inniheldur kísill til að fullkomna tvílita COB eininguna eins og sýnt er á mynd 4.
Mynd 4 CSP í heitum litum og bláum flís COB (uppbygging 3- ShineOn þróun)
Í samanburði við uppbygging 3 hefur uppbygging 1 þrjá ókosti:
(a) Litablöndun milli mismunandi CSP ljósgjafa í mismunandi CCT er ekki einsleit vegna aðskilnaðar fosfórsílikons sem stafar af flísum CSP ljósgjafanna;
(b) CSP ljósgjafinn skemmist auðveldlega við líkamlega snertingu;
(c) Bilið á hverjum CSP ljósgjafa er auðvelt að fanga rykið til að valda minnkun COB holrýmis;
Structure2 hefur líka sína ókosti:
(a) Erfiðleikar við framleiðsluferlisstýringu og CIE-stýringu;
(b) Litablöndun milli mismunandi CCT hluta er ekki einsleit, sérstaklega fyrir nærsviðsmynstur.
Mynd 5 ber saman MR 16 lampa sem eru byggðir með ljósgjafa burðarvirki 3 (vinstri) og burðarvirki 1 (hægri).Af myndinni getum við fundið að burðarvirki 1 hefur ljósan skugga í miðju losunarsvæðisins, en dreifing ljósstyrks byggingar 3 er jafnari.
Umsóknir
Í nálgun okkar með því að nota Structure 3 eru tvær mismunandi hringrásarhönnun fyrir ljóslit og birtustillingu.Í einni rás hringrás sem hefur einfalda ökumannskröfu eru hvíti CSP strengurinn og blái flip-flís strengurinn tengdur samhliða. Það er fast viðnám í CSP strengnum.Með viðnáminu er drifstraumnum skipt á milli CSPs og bláa flísa sem leiðir til breytinga á lit og birtustigi. Nákvæmar stillingarniðurstöður eru sýndar í töflu 1 og mynd 6. Litastillingarferill einnar rásar hringrásar er sýndur á mynd 7.CCT eykst sem akstursstraumur.Við höfum áttað okkur á tvenns konar stillingarhegðun þar sem annað líkir eftir hefðbundnu halógenperubandi en hitt línulegri stillingu.Stillanlegt CCT svið er frá 1800K til 3000K.
Tafla 1.Flux og CCT breytast með akstursstraumi ShineOn einnar rásar COB Model 12SA
Mynd 7CCT stilling ásamt svartlíkamsferil með drifstraumi í einrásarstýrða COB(7a) og tveimur
stilla hegðun með hlutfallslegri birtu í tilvísun til halógenlampa(7b)
Hin hönnunin notar tvírása hringrás þar sem CCT stillanleg röðun er breiðari en einrásarhringrásin. CSP strengurinn og blái flip-flís strengurinn eru rafrænt aðskilinn á undirlaginu og því þarf sérstakan aflgjafa. Liturinn og birtan eru stillt af keyra rásirnar tvær á æskilegu straumstigi og hlutfalli.Hægt er að stilla það frá 3000k til 5700Kas sem sýnt er á mynd 8 af ShineOn tvírása COB líkan 20DA. Tafla 2 sýnir nákvæma stillingarniðurstöðu sem getur líkt náið eftir breytingum dagsljóss frá morgni til kvölds.Með því að sameina notkun nærveruskynjara og stjórnunar hringrásir, þessi stillanlegi ljósgjafi hjálpar til við að auka útsetningu fyrir bláu ljósi á daginn og draga úr útsetningu fyrir bláu ljósi á nóttunni, stuðla að vellíðan fólks og mannlegri frammistöðu, auk snjallljósaaðgerða.
Samantekt
Stillanlegar LED einingar voru þróaðar með því að sameina
flísaskalapakkar (CSP) og flís um borð (COB) tækni.CSPs og blár flip flís eru samþætt á COB borð til að ná háum aflþéttleika og litajafnvægi, tvírása uppbygging er notuð til að ná víðtækari CCT stillingu í forritum eins og lýsingu í atvinnuskyni.Einrásar uppbygging er notuð til að ná daufum til hlýjum virkni sem líkir eftir halógenlampa í forritum eins og heimili og gestrisni.
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
Viðurkenning
Höfundar vilja þakka styrki frá The National Key Research and Development
Dagskrá Kína (nr. 2016YFB0403900).Að auki, stuðningur frá samstarfsmönnum í ShineOn (Beijing)
Tækni Co, er einnig þakkað.
Heimildir
[1] Han, N., Wu, Y.-H.og Tang, Y,"Rannsóknir á KNX tæki
Hnútur og þróun byggt á rútuviðmótseiningunni", 29th Chinese Control Conference (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. og Hong, SH „Ný tillaga um netstjórnunarkerfi fyrir BACnet og viðmiðunarlíkan þess“, 8. IEEE International Conference on Industrial Informatics (INDIN), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. og 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. og Steen haut, K.,
„Samlíf með WiFi fyrir ZigBee vöru fyrir heimasjálfvirkni“， IEEE 19. málþing um fjarskipti og ökutækjatækni í Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5]Lin, WJ， Wu, QX og Huang, YW,"Sjálfvirkt metraleskerfi byggt á raflínusamskiptum LonWorks", Alþjóðleg ráðstefna um tækni og nýsköpun (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, o.fl. „Sjálfvirk stilla dagsljós með LED: Sjálfbær lýsing fyrir heilsu og vellíðan“, Proceedings of the 2013 ARCC Spring Research Conference, Mar, 2013
[7] Hvítbók Lighting Science Group,"Lighting: the Way to Health & Productivity", 25. apríl 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, o.fl., „Bráðabirgðavísbendingar um breytingu á litrófsnæmi dægurkerfisins á nóttunni“, Journal of Circadian Rhythms 3:14.febrúar 2005.
[9]Inanici, M, Brennan, M, Clark, E,"Spectral Daylighting
Simulations: Computing Circadian Light", 14th Conference of International Building Performance Simulation Association, Hyderabad, Indlandi, des.2015.