CSP-COB asosidagi sozlanishi mumkin bo'lgan LED modullari
Annotatsiya: Tadqiqotlar yorug'lik manbalarining rangi va insonning sirkadiyalik aylanishi o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rsatdi. Atrof-muhit ehtiyojlariga rangni sozlash yuqori sifatli yoritish ilovalarida tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Yorug'likning mukammal spektri yuqori CRI bilan quyosh nuriga eng yaqin sifatlarni namoyish qilishi kerak, lekin ideal tarzda insonning sezgirligiga moslashgan.Odamga yo'naltirilgan yorug'lik (HCL) ko'p ishlatiladigan ob'ektlar, sinflar, sog'liqni saqlash kabi muhitni o'zgartirish va atmosfera va estetikani yaratish uchun ishlab chiqilishi kerak.Sozlanishi mumkin bo'lgan LED modullari chip o'lchov paketlari (CSP) va chip on board (COB) texnologiyasini birlashtirish orqali ishlab chiqilgan.CSP'lar yuqori quvvat zichligi va ranglarning bir xilligiga erishish uchun COB platasiga birlashtirilgan, shu bilan birga ranglarni sozlashning yangi funksiyasini qo'shadi. Natijada paydo bo'lgan yorug'lik manbasini kun davomida yorqinroq, sovuqroq rangli yorug'likdan xiralashtirish, kechqurun issiqroq yoritish uchun doimiy ravishda sozlash mumkin. Ushbu maqolada LED modullarining dizayni, jarayoni va ishlashi, shuningdek, uni issiq svetodiodli past yorug'lik va marjon chiroqlarida qo'llash batafsil yoritilgan.
Kalit so'zlar:HCL, sirkadiyalik ritmlar, sozlanishi LED, ikki tomonlama CCT, issiq karartma, CRI
Kirish
Biz bilganimizdek, LED 50 yildan ortiq vaqtdan beri mavjud.Oq LEDlarning yaqinda paydo bo'lishi uni boshqa oq yorug'lik manbalarining o'rnini bosadigan narsa sifatida omma e'tiboriga havola etdi. An'anaviy yorug'lik manbalari bilan solishtirganda, LED nafaqat energiya tejash va uzoq umr ko'rish afzalliklarini taqdim etadi, balki eshikni ochadi. raqamlashtirish va ranglarni sozlash uchun yangi dizayn moslashuvchanligi. Yuqori zichlikdagi oq yorug'likni hosil qiluvchi oq yorug'lik chiqaradigan diodlarni (WLED) ishlab chiqarishning ikkita asosiy usuli mavjud. Ulardan biri uchta asosiy rang - qizil, yashil va ko'k chiqaradigan alohida LEDlardan foydalanishdir. -va keyin oq yorug'lik hosil qilish uchun uchta rangni aralashtiring. Ikkinchisi, monoxromatik ko'k yoki binafsha LED yorug'ligini keng spektrli oq yorug'likka aylantirish uchun fosforli materiallardan foydalanish, xuddi lyuminestsent lampochkaning ishlashi kabi. ishlab chiqarilgan yorug'likning "oqligi" asosan inson ko'ziga mos ravishda ishlab chiqilgan va vaziyatga qarab uni oq yorug'lik deb hisoblash har doim ham to'g'ri kelmasligi mumkin.
Aqlli yoritish bugungi kunda aqlli bino va aqlli shaharning asosiy yo'nalishi hisoblanadi. Yangi konstruktsiyalarda aqlli yoritishni loyihalash va o'rnatishda tobora ko'proq ishlab chiqaruvchilar ishtirok etmoqda. Buning natijasi shundaki, turli xil mahsulotlar brendlarida juda ko'p aloqa naqshlari amalga oshiriladi. ，KNx ) BACnetP',DALI，ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks va boshqalar kabi. Bu mahsulotlarning barchasidagi muhim muammolardan biri shundaki, ular bir-biri bilan o'zaro ishlay olmaydi (ya'ni, past moslik va kengayish qobiliyati).
Turli xil yorug'lik ranglarini etkazib berish qobiliyatiga ega bo'lgan LED yoritgichlar arxitektura yoritgichlari bozorida qattiq holatda yorug'lik (SSL) ning dastlabki kunlaridan beri mavjud. Biroq, rangni sozlanishi mumkin bo'lgan yorug'lik davom etayotgan ish bo'lib qolmoqda va buning uchun ma'lum miqdordagi uy vazifasini talab qiladi. o'rnatish muvaffaqiyatli bo'lishini belgilang.LED yoritgichlarda rangni sozlashning uchta asosiy toifasi mavjud: oq sozlash, xiralashgandan issiqqa va to‘liq rangli sozlash. Barcha uch toifani Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth yoki simsiz uzatuvchi yordamida boshqarish mumkin. Boshqa protokollar， va quvvatni yaratishga ulangan. Ushbu variantlar tufayli LED insonning sirkadiyalik ritmlarini qondirish uchun rang yoki CCTni o'zgartirish uchun mumkin bo'lgan echimlarni taqdim etadi.
Sirkadiyalik ritmlar
O'simliklar va hayvonlarning xatti-harakatlari va fiziologik o'zgarishlari taxminan 24 soatlik tsikl davomida ketma-ket kunlarda takrorlanadi - bular sirkadiyalik ritmlardir. Sirkadiyalik ritmlarga ekzogen va endogen ritmlar ta'sir qiladi.
Sirkadiyalik ritm miyada ishlab chiqariladigan asosiy gormonlardan biri bo'lgan melatonin tomonidan boshqariladi.Va u uyquni ham keltirib chiqaradi. Melanopsin retseptorlari melatonin ishlab chiqarishni to'xtatib, uyg'ongandan so'ng ko'k yorug'lik bilan sirkadiyalik fazani o'rnatadi". Kechqurun bir xil ko'k to'lqin uzunlikdagi yorug'lik ta'siri uyquga xalaqit beradi va sirkadiyalik ritmni buzadi. Sirkadiyalik desinxronizatsiya tananing oldini oladi. uyquning turli bosqichlariga to'liq kirib boradi, bu inson tanasi uchun juda muhim tiklanish davri hisoblanadi. Bundan tashqari, sirkadiyalik buzilishning ta'siri kunduzi aql-idrok va kechasi uxlashdan tashqariga chiqadi.
Odamlarda biologik ritmlar haqida odatda bir necha usullar bilan o'lchanishi mumkin, uyqu/uyg'onish davri, asosiy tana harorati, melatonin kontsentratsiyasi, kortizol kontsentratsiyasi va alfa amilaza kontsentratsiyasi8. Ammo yorug'lik sirkadiyalik ritmlarning er yuzidagi mahalliy holatiga asosiy sinxronizatoridir, chunki yorug'lik intensivligi, spektrning tarqalishi, vaqti va davomiyligi insonning sirkadiyalik tizimiga ta'sir qilishi mumkin. Bu kundalik ichki soatga ham ta'sir qiladi.Yorug'lik ta'sir qilish vaqti ichki soatni oldinga yoki kechiktirishi mumkin". Sirkadiyalik ritmlar insonning ishlashi va qulayligiga ta'sir qiladi va hokazo. Insonning sirkadiyalik tizimi 460 nm (ko'rinadigan spektrning ko'k hududi) nuriga eng sezgir, ko'rish tizimi esa eng sezgir. 555nm gacha (yashil hudud).Shuning uchun hayot sifatini yaxshilash uchun sozlanishi mumkin bo'lgan CCT va intensivlikdan qanday foydalanish tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda.Integratsiyalashgan sezish va boshqarish tizimiga ega ranglarni sozlanishi LEDlar bunday yuqori unumdorlik, sog'lom yoritish talablariga javob berish uchun ishlab chiqilishi mumkin. .
1-rasm Yorug'lik 24 soatlik melatonin profiliga ikki tomonlama ta'sir qiladi, o'tkir effekt va Fazani o'zgartirish effekti.
Paket dizayni
An'anaviy halogenning yorqinligini sozlashda
chiroq, rangi o'zgaradi.Biroq, an'anaviy LED yorug'likni o'zgartirganda rang haroratini sozlay olmaydi, ba'zi an'anaviy yorug'likning bir xil o'zgarishiga taqlid qiladi.Avvalgi kunlarda ko'plab lampochkalar PCB platasida birlashtirilgan turli CCT LEDlari bilan led ishlatiladi.
haydash oqimini o'zgartirib, yorug'lik rangini o'zgartiring.Yoritgichlar ishlab chiqaruvchisi uchun oson ish emas, CCT ni boshqarish uchun murakkab sxemali yorug'lik moduli dizayni kerak. Yoritish dizayni rivojlanishi bilan spot chiroqlar va past chiroqlar kabi ixcham yoritish moslamalari kichik o'lchamli, yuqori zichlikdagi LED modullarini chaqiradi. ranglarni sozlash va ixcham yorug'lik manbalari talablarini qondirish, sozlanishi rangli COBlar bozorda paydo bo'ladi.
Rangni sozlashning uchta asosiy tuzilmasi mavjud, birinchisi, 2-rasmda ko'rsatilgandek, PCB platasida iliq CCT CSP va sovuq CCT CsP ulanishidan foydalanadi. Ikkinchi turdagi sozlanishi mumkin bo'lgan COB turli xil CCT fosforining bir nechta chiziqlari bilan to'ldirilgan LES bilan. shaklda ko'rsatilgan silikonlar
3.Ushbu ishda uchinchi yondashuv issiq CCT CSP LEDlarini ko'k burilish chiplari va substratga mahkam lehim bilan aralashtirish orqali amalga oshiriladi. So'ngra issiq-oq CSP va ko'k burilish chiplarini o'rab olish uchun oq aks ettiruvchi silikon to'g'on tarqatiladi. Nihoyat 4-rasmda ko'rsatilganidek, ikki rangli COB modulini to'ldirish uchun u fosforli silikon bilan to'ldirilgan.
4-rasm Issiq rangli CSP va ko'k burilish chipi COB (Struktura 3- ShineOn ishlab chiqish)
Struktura 3 bilan solishtirganda, 1-tuzilma uchta kamchilikka ega:
(a) CSP yorug'lik manbalarining chiplari tufayli fosfor silikonining ajralishi tufayli turli xil CCTlarda turli xil CSP yorug'lik manbalari o'rtasida rang aralashuvi bir xil emas;
(b) CSP yorug'lik manbai jismoniy teginish bilan osongina shikastlanadi;
(c) Har bir CSP yorug'lik manbasining bo'shlig'i COB lümenini kamaytirish uchun changni ushlab turish oson;
Structure2 ning ham kamchiliklari bor:
(a) ishlab chiqarish jarayonini boshqarish va CIE nazoratidagi qiyinchilik;
(b) Turli CCT bo'limlari o'rtasida ranglarning aralashishi bir xil emas, ayniqsa yaqin maydon naqshlari uchun.
5-rasmda Struktura 3 (chapda) va Struktura 1 (o'ngda) yorug'lik manbai bilan qurilgan MR 16 lampalar solishtiriladi.Rasmdan biz 1-strukturaning nurlanish maydonining markazida engil soyaga ega ekanligini, 3-strukturaning yorug'lik intensivligi taqsimoti esa bir xilligini ko'rishimiz mumkin.
Ilovalar
Structure 3-dan foydalangan holda bizning yondashuvimizda yorug'lik rangi va yorqinligini sozlash uchun ikkita turli xil sxemalar mavjud.Oddiy haydovchi talabiga ega bo'lgan bitta kanalli sxemada oq CSP simi va ko'k flip-chip qatori parallel ravishda ulanadi. CSP qatorida qattiq qarshilik mavjud.Rezistor bilan harakatlantiruvchi oqim CSP va ko'k chiplar o'rtasida bo'linadi, natijada rang va yorqinlik o'zgaradi. Batafsil sozlash natijalari 1-jadvalda va 6-rasmda ko'rsatilgan. Bir kanalli sxemaning rangini sozlash egri shakl 7da ko'rsatilgan.CCT harakatlanish oqimini oshiradi.Biz ikkita sozlash xatti-harakatini amalga oshirdik, ulardan biri an'anaviy halogen lampochkani, ikkinchisi esa chiziqli sozlashni taqlid qiladi.Sozlanishi mumkin bo'lgan CCT diapazoni 1800K dan 3000K gacha.
1-jadval.ShineOn bitta kanalli COB Model 12SA ning harakatlantiruvchi oqimi bilan oqim va CCT o'zgaradi
7-rasm.CCT sozlash, bitta kanalli sxemada boshqariladigan COB(7a) va ikkita harakatlantiruvchi oqim bilan qora tanli egri chiziq bilan birga.
Halogen chiroqqa nisbatan nisbiy yorqinlik bilan sozlash xatti-harakatlari (7b)
Boshqa dizayn ikki kanalli sxemadan foydalanadi, bunda CCT sozlanishi bir kanalli sxemaga qaraganda kengroq bo'ladi. CSP torlari va ko'k flip-chip torlari substratda elektr bilan ajralib turadi va shuning uchun u maxsus quvvat manbai talab qiladi. Rang va yorqinlikni sozlash orqali sozlanadi. ikkita zanjirni kerakli oqim darajasida va nisbatda haydash.Uni ShineOn 20DA ikki kanalli COB modelining 8-rasmida koʻrsatilgan 3000k dan 5700Kas gacha sozlash mumkin. 2-jadvalda ertalabdan kechgacha kunduzgi yorugʻlik oʻzgarishini yaqindan taqlid qilishi mumkin boʻlgan batafsil sozlash natijalari keltirilgan. Boʻsh joy sensori va boshqaruvini birlashtirish orqali. sxemalar, bu sozlanishi yorug'lik manbai kun davomida ko'k yorug'lik ta'sirini oshirishga yordam beradi va tunda ko'k yorug'lik ta'sirini kamaytiradi, odamlarning farovonligi va inson faoliyatini, shuningdek, aqlli yoritish funktsiyalarini rag'batlantiradi.
Xulosa
Sozlanishi mumkin bo'lgan LED modullari birlashtirish orqali ishlab chiqilgan
chip miqyosidagi paketlar (CSP) va chip on board (COB) texnologiyasi.CSPsand blue flip chip yuqori quvvat zichligi va ranglarning bir xilligiga erishish uchun COB platasiga o'rnatilgan, ikki kanalli tuzilma tijorat yoritish kabi ilovalarda kengroq CCT sozlashiga erishish uchun ishlatiladi.Yagona kanalli tuzilma uy va mehmondo'stlik kabi ilovalarda halogen chiroqni taqlid qiluvchi xira-issiq funksiyaga erishish uchun ishlatiladi.
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
Tasdiqlash
Mualliflar The National Key Research and Development tomonidan moliyalashtirilganligini tan olishni istaydilar
Xitoy dasturi (№ 2016YFB0403900).Bundan tashqari, ShineOn (Pekin)dagi hamkasblarning yordami
Technology Co, shuningdek, minnatdorchilik bilan tan olinadi.
Ma'lumotnomalar
[1] Xan, N., Vu, Y.-H.va Tang, Y, "KNX qurilmasini tadqiq qilish
Avtobus interfeysi moduliga asoslangan tugun va rivojlanish", 29-chi Xitoy nazorat konferentsiyasi (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. va Xong, SH ,“BACnet uchun tarmoqni boshqarish tizimining yangi taklifi va uning namunaviy modeli”, 8-Industrial informatika bo'yicha IEEE xalqaro konferentsiyasi (INDIN), 2010, 28-33.
[3]Wohlers I, Andonov R. and Klau GW, “DALIX: Optimal DALI Protein Structure Alignment”, IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatika, 10, 26-36.
[4]Dominges, F, Touhafi, A., Tiete, J. va Steen Haut, K.,
“Uyni avtomatlashtirish ZigBee mahsuloti uchun WiFi bilan birga yashash”, IEEE 19-Benilüksdagi aloqa va transport texnologiyalari simpoziumi (SCVT), 2012, 1-6.
[5]Lin, WJ， Wu, QX va Huang, YW, “LonWorks elektr liniyalari aloqasiga asoslangan avtomatik hisoblagichlarni o'qish tizimi”, Texnologiya va innovatsiyalar bo'yicha xalqaro konferentsiya (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonsales, EW, va boshqalar, "Kun yorug'ligini LEDlar bilan avtomatik sozlash: salomatlik va farovonlik uchun barqaror yoritish", 2013 yil ARCC bahorgi tadqiqot konferentsiyasi materiallari, 2013 yil mart.
[7] Yoritish fanlari guruhi oq qog'ozi, "Yoritish: salomatlik va mahsuldorlikka yo'l", 2016 yil 25 aprel.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, va boshqalar, "Tunda sirkadiyalik tizimning spektral sezgirligining o'zgarishi uchun dastlabki dalillar", Circadian Rhythms jurnali 3:14.2005 yil fevral.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Klark, E, "Spektral yorug'lik"
Simulyatsiyalar: Circadian Light Computing, 14th Conference Conference of International Building Performance Simulation Association, Haydarobod, Hindiston, Dec.2015.