وحدات LED قابلة للضبط على أساس CSP-COB
خلاصة: أشارت الأبحاث إلى أن العلاقة بين لون مصادر الضوء والدورة اليومية البشرية. أصبح ضبط الألوان للاحتياجات البيئية أكثر أهمية في تطبيقات الإضاءة عالية الجودة. يجب أن يظهر الطيف المثالي من الضوء الصفات الأقرب إلى أشعة الشمس مع ارتفاع CRI ، ولكنه متمثل بشكل مثالي لحساسية الإنسان. يجب تصميم الضوء المركزي البشري (HCL) وفقًا لبيئة التغيير مثل المرافق متعددة الاستخدامات ، والفصول الدراسية-الرعاية الصحية ， وخلق الأجواء والجمال. تم تطوير وحدات LED قابلة للضبط من خلال الجمع بين حزم مقياس الرقائق (CSP) وتكنولوجيا الرقاقة على متن الطائرة (COB). يتم دمج CSPs على لوحة COB لتحقيق كثافة الطاقة العالية وتوحيد اللون ， مع إضافة وظيفة جديدة لضغط الألوان. يمكن ضبط مصدر الضوء الناتج بشكل مستمر من الإضاءة الملونة المشرقة والبرودة أثناء النهار إلى الإضاءة الدافئة ودافئة الإضاءة.
الكلمات الرئيسية:HCL ، إيقاعات الساعة البيولوجية ، LED قابل للضبط ، CCT مزدوج ، تعتيم دافئ ، CRI
مقدمة
LED كما نعلم أنها كانت موجودة منذ أكثر من 50 عامًا. إن التطور الأخير للمصابيح البيضاء هو ما جلبه إلى العين العامة كبديل لمصادر الضوء الأبيض الأخرى. حيث لا يقتصر LED على مصادر الضوء التقليدية-لا يعرض فقط مزايا إنقاذ الطاقة وحياة طويلة ، ولكن أيضًا يفتح الباب لتصميم جديد لتصميم الأزياء واللون. تنبعث من ثلاثة ألوان أساسية-معقولة ، أخضر ، وأزرق-ثم تخلط ثلاثة ألوان لتشكيل الضوء الأبيض. والآخر هو استخدام مواد الفسفور لتحويل الضوء الأزرق أو البنفسجي أحادي اللون إلى ضوء أبيض واسع الطيف ， ، بالطريقة نفسها التي يعتبرها المصباح الفلوريسنت هو المهم.
الإضاءة الذكية هي منطقة رئيسية في المبنى الذكي والمدينة الذكية في الوقت الحاضر. يشارك عدد متزايد من الشركات المصنعة في تصميم وتركيب الإضاءة الذكية الجديدة. النتيجة هي أن كمية هائلة من أنماط الاتصالات يتم تنفيذها في علامات تجارية مختلفة من المنتجات ، مثل Knx). أخرى (أي ، التوافق المنخفض والقابلية للتوسع).
كانت مصابيح LED ذات القدرة على توصيل لون ضوئي متفاوتة في سوق الإضاءة المعمارية منذ الأيام الأولى لإضاءة الحالة الصلبة (SSL). على الرغم من أن الإضاءة القابلة للتشكيل ، تظل عملًا مستمرًا وتتطلب قدرًا معينًا من الواجب المنزلي بواسطة المحدد إذا كان التثبيت ناجحًا. هناك ثلاث فئات أساسية من أنواع صقل الألوان في مصابيح LED: ضبط أبيض ، خافت إلى دافئ ، وضبط اللون الكامل. يمكن التحكم في جميع الفئات الثلاث عن طريق جهاز إرسال لاسلكي باستخدام قوة zigbee ， Wi-Fi أو Bluetooth أو البروتوكولات الأخرى ， التي تتسم ببناء السلطة.
الإيقاعات اليومية
تظهر النباتات والحيوانات أنماطًا من التغيرات السلوكية والفسيولوجية على مدار دورة مدتها 24 ساعة تقريبًا تتكرر خلال الأيام المتتالية-هذه الإيقاعات اليومية. تتأثر الإيقاعات الناتجة عن الإيقاعات الخارجية والداخلية.
يتم التحكم في الإيقاع اليومي بواسطة الميلاتونين الذي يعد أحد الهرمونات الرئيسية المنتجة في الدماغ. ويؤدي ذلك إلى النعاس أيضًا. مستقبلات melanopsin تضع المرحلة اليومية مع إضاءة الضوء الأزرق عن طريق إيقاف إنتاج الميلاتونين ". يمتد تأثير الاضطراب اليومي إلى ما هو أبعد من الذهن في اليوم والنوم في الليل.
حول الإيقاعات البيولوجية في البشر يمكن قياسها بعدة طرق عادة ، دورة النوم/الاستيقاظ ، ودرجة حرارة الجسم الأساسية ، تركيز الميلاتونينكون ، تركيز الكورتيزول ، وتركيز الأميليز ألفا 8. ولكن الضوء هو المزامنة الأولية للتأثير على الإيقاع البشري. الساعة أيضا. يمكن أن يؤدي وقت التعرض للضوء إلى التقدم أو تأخير الساعة ". سوف تؤثر الإيقاعات اليومية على أداء الإنسان وراحته ، إلخ يمكن تطوير مصابيح LED مع نظام الاستشعار والتحكم المتكامل لتلبية مثل هذه المتطلبات عالية الأداء وصحية للإضاءة.
الشكل 1 للضوء تأثير مزدوج على ملف الميلاتونين على مدار 24 ساعة ، والتأثير الحاد وتأثير تغيير الطور.
تصميم الحزمة
عند ضبط سطوع الهالوجين التقليدي
مصباح ، سيتم تغيير اللون. ومع ذلك ، فإن LED التقليدية غير قادرة على ضبط درجة حرارة اللون مع تغيير السطوع - محاكاة نفس التغيير في بعض الإضاءة التقليدية. في الأيام السابقة ، ستستخدم العديد من المصابيح LED مع مصابيح CCT مختلفة مجتمعة على لوحة PCB TTO
تغيير لون الإضاءة عن طريق تغيير التيار القيادة. إنه يحتاج إلى تصميم وحدة ضوء دائرة معقدة للتحكم في CCT ، والتي ليست مهمة سهلة للشركة المصنعة لتصميم Luminaire. مع تقدم تصميم الإضاءة ， لاعتماد الإضاءة المدمجة مثل الأضواء الفورية والأضواء لأسفل ، ومكالمات حجم Forsmall ، ووحدات LED عالية الكثافة ، من أجل تلبية كل من توليف الألوان ومتطلبات المصدر المضغوط للضوء ، تظهر ألوان ألوان قابلة للأنفاك في السوق.
هناك ثلاثة هياكل أساسية لأنواع ضبط الألوان ، الأول ، يستخدم CCT CSP الدافئ وربط CCS CSP بارد على لوحة PCB مباشرة موضحة في الشكل 2. النوع الثاني القابل للضبط مع LES مملوءة خطوط متعددة من سيليكونا الفوسفور CCT مختلفة مبينة في الشكل
3. هذا العمل ، يتم اتباع نهج ثالث عن طريق خلط رقائق CCT CCS الدافئة CSP-flip-chips وللحامات عن كثب على الركيزة. ثم يتم استخلاص سد سيليكون أبيض عاكس ليحيط بالسيليكونيت الدافئ الأبيض والرقائق الزرقاء.
الشكل 4 CSP COND الدافئ و COB الأزرق رقاقة (هيكل 3- تطور شاينون)
مقارنة بالهيكل 3 ، الهيكل 1 له ثلاثة عيوب:
(أ) خلط اللون بين مصادر ضوء CSP المختلفة في CCTs مختلفة ليس موحدًا بسبب الفصل بين سيليكون الفوسفور الناجم عن رقائق مصادر ضوء CSP ؛
(ب) يتضرر مصدر ضوء CSP بسهولة بلمسة مادية ؛
(ج) من السهل فخ الفجوة في كل مصدر CSP Light على تخفيض تجويف الكوب ؛
الهيكل 2 له أيضا عيوبه:
(أ) صعوبة في التحكم في عملية التصنيع والتحكم في CIE ؛
(ب) خلط الألوان بين أقسام CCT المختلفة ليس موحدًا ، خاصة بالنسبة لنمط المجال القريب.
يقارن الشكل 5 مصابيح MR 16 التي تم إنشاؤها مع مصدر الضوء للهيكل 3 (يسار) والهيكل 1 (يمين). من الصورة ، يمكننا أن نجد أن الهيكل 1 يحتوي على ظل خفيف في وسط منطقة الانبعاث ، في حين أن توزيع الكثافة الثنائية للهيكل 3 أكثر اتساقًا.
التطبيقات
في نهجنا باستخدام الهيكل 3 ، هناك تصميمان مختلفان للدوائر لضبط لون الضوء وضبط السطوع. في دائرة قناة واحدة تحتوي على متطلبات سائق بسيطة ، يتم توصيل سلسلة CSP البيضاء وسلسلة رقاقة الوجه الأزرق بالتوازي. هناك مقاوم ثابت في سلسلة CSP. مع المقاوم ، يتم تقسيم تيار القيادة بين CSPs والبطاطا الزرقاء الناتجة عن تغيير اللون والسطوع. وتظهر نتائج ضبط تفصيلية في الجدول 1 والشكل 6. منحنى ضبط الألوان لدوائر القناة الواحدة الموضحة في الشكل 7. CCT يزيد من التيار القيادة. لقد أدركنا سلوكين ضبطان مع أحدهما المحاكاة للهالوجين التقليدي للضبط الخطي الآخر. يتراوح نطاق CCT القابل للضبط من 1800 كيلو إلى 3000 كيلو.
Table1. يتغير التدفق و CCT مع قيادة تيار شاينون كوب كوب أحادي القناة 12SA
توليف Fig.7cct جنبا إلى جنب مع منحنى blackbody مع قيادة التيار في كوب محكم القناة (7 أ) والاثنين
السلوكيات الضبط مع اللمعان النسبي في إشارة إلى مصباح الهالوجين (7 ب)
يستخدم التصميم الآخر دائرة قناة مزدوجة حيث يكون ترتيب Tunable CCT أوسع من الدائرة الواحدة. يمكن ضبطه من 3000 كيلو إلى 5700 كا ، في الشكل 8 من Shineon Dual-channel Cob Model 20da.Table 2 ، أدرجت نتيجة التوليف التفصيلية التي يمكن أن تحاكي عن كثب تغيير ضوء النهار من الصباح إلى مساء وتجمع مع الاستخدام للضوء الأزرق ، وترويج دارات الشغف ودوائر السيطرة هذه. وكذلك وظائف الإضاءة الذكية.
ملخص
تم تطوير وحدات LED قابلة للضبط من خلال الجمع
حزم مقياس رقاقة (CSP) و Chip on Board (COB) تقنية. تم دمج رقاقة CSPSand الأزرق على لوحة COB لتحقيق كثافة الطاقة العالية وتوحيد الألوان ، ويستخدم هيكل القناة المزدوجة لتحقيق ضبط CCT أوسع في تطبيقات مثل الإضاءة التجارية. يتم استخدام بنية القناة الواحدة لتحقيق وظائف دافئة إلى دقة محاكاة مصباح الهالوجين في تطبيقات مثل المنزل والضيافة.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31.00 02017 IEEE
شكر وتقدير
يود المؤلفون الاعتراف بالتمويل من البحث والتطوير الرئيسيين الوطنيين
برنامج الصين (رقم 2016YFB0403900). بالإضافة إلى ذلك ، الدعم من الزملاء في شاينون (بكين)
شركة التكنولوجيا ، معترف بها بامتنان.
مراجع
[1] Han ، N. ، Wu ، Y.-H. و Tang ، Y ، "بحث عن جهاز KNX
العقدة والتطوير على أساس وحدة واجهة الحافلة "، مؤتمر التحكم الصيني 29 (CCC) ، 2010 ، 4346 -4350.
[2] Park ، T. and Hong ، SH ، "اقتراح جديد لنظام إدارة الشبكة لـ BACNET ونموذجها المرجعي" ، المؤتمر الثامن من IEEE الدولي حول المعلوماتية الصناعية (Indin) ، 2010 ، 28-33.
[3] Wohlers I ، Andonov R. and Klau GW ، "Dalix: محاذاة بنية البروتين DALI الأمثل" ، معاملات IEEE/ACM على علم الأحياء الحسابي والمعلوماتية الحيوية ، 10 ، 26-36.
[4] دومينغويز ، واو ، توهافي ، أ.
"التعايش مع WiFi لمنتج Automation zigbee" ， الندوة التاسعة عشرة حول الاتصالات وتكنولوجيا المركبات في Benelux (SCVT) ، 2012 ، 1-6.
[5] Lin ، WJ ， WU ، QX و Huang ، YW ، "نظام قراءة العدادات التلقائي على أساس اتصال خط الطاقة من Lonworks" ، المؤتمر الدولي للتكنولوجيا والابتكار (Itic 2009) ، 2009-1-5.
[6] Ellis ، EV ، Gonzalez ، EW ، et al ، "ضوء النهار التلقائي مع LED: الإضاءة المستدامة للصحة والرفاه" ، وقائع مؤتمر ARCC Spring Research 2013 ، مارس ، 2013
[7] مجموعة إضاءة العلوم البيضاء ، "الإضاءة: الطريق إلى الصحة والإنتاجية" ، 25 أبريل 2016.
[8] Figueiro ، MG ، Bullough ، JD ، et al ، "دليل أولي على تغيير في الحساسية الطيفية للنظام اليومي في الليل" ، مجلة إيقاعات الساعة 3: 14. فبراير 2005.
[9] Inanici ، M ، Brennan ، M ، Clark ، E ، "ضوء النهار الطيفي
المحاكاة: حساب النور اليومي "، المؤتمر الرابع عشر لجمعية محاكاة أداء البناء الدولية ، حيدر أباد ، الهند ، ديسمبر 2015.