Tunable LED Modules Gibase sa CSP-COB
Abstract: Gipakita sa panukiduki ang correlation tali sa kolor sa mga tinubdan sa kahayag ug sa siklo sa circadian sa tawo. Ang pag-tune sa kolor sa mga panginahanglan sa kalikopan nahimong mas ug mas importante sa taas nga kalidad nga mga aplikasyon sa suga. Ang usa ka hingpit nga spectrum sa kahayag kinahanglan magpakita sa mga kalidad nga labing duol sa kahayag sa adlaw nga adunay taas nga CRI, apan kini mao ang labing maayo. nahiuyon sa pagkasensitibo sa tawo.Ang usa ka human centric light (HCL) kinahanglan nga ma-engineered sumala sa pagbag-o sa palibot sama sa daghang gamit nga mga pasilidad, lawak-klasehanan, pag-atiman sa kahimsog, ug aron makamugna ang ambiance ug aesthetics.Ang Tunable LED Modules gimugna pinaagi sa paghiusa sa chip scale packages (CSP) ug chip on board (COB) nga teknolohiya.Ang mga CSP gisagol sa usa ka COB board aron makab-ot ang taas nga densidad sa gahum ug pagkaparehas sa kolor, samtang nagdugang bag-ong function sa kolor nga tunability. Gidetalye niini nga papel ang disenyo, proseso, ug performance sa LED modules ug ang paggamit niini sa warm-dimming LED down light ug pendant light.
yawe nga mga pulong:HCL, Circadian rhythms, Tunable LED, Dual CCT, Warm Dimming, CRI
Pasiuna
Ang LED ingon sa nahibal-an namon nga kini naglibot sa kapin sa 50 ka tuig.Ang bag-o nga pag-uswag sa puti nga mga LED mao ang nagdala niini ngadto sa publiko nga mata isip usa ka puli sa uban nga puti nga mga tinubdan sa kahayag. Ang pagtandi sa tradisyonal nga mga tinubdan sa kahayag，Ang LED dili lamang nagpresentar sa mga bentaha sa pagdaginot sa enerhiya ug taas nga kinabuhi, apan nag-abli usab sa pultahan sa bag-o nga pagka-flexible sa disenyo alang sa pag-digitize ug pag-tune sa kolor.Adunay duha ka nag-unang paagi sa pagprodyus og puti nga light-emitting diodes (WLEDs) nga makamugna og high-intensity white light. —ug dayon isagol ang tulo ka mga kolor aron maporma ang puti nga kahayag. Ang lain mao ang paggamit sa mga materyales nga phosphor aron ma-convert ang monochromatic blue o violet nga LED nga suga ngadto sa lapad nga spectrum nga puti nga kahayag，, sa parehas nga paagi nga ang usa ka fluorescent light bulb molihok. Importante nga timan-an nga ang 'kaputi' sa kahayag nga gigama kay gi-engineered nga mohaum sa mata sa tawo, ug depende sa sitwasyon dili kanunay angay nga isipon kini nga puti nga kahayag.
Ang intelihenteng suga usa ka hinungdanon nga lugar sa intelihente nga bilding ug intelihenteng lungsod karon. Nagkadaghan nga mga tiggama ang nakigbahin sa pagdesinyo ug pag-instalar sa mga intelihenteng suga sa bag-ong mga konstruksyon. Ang sangputanan mao nga daghang mga sumbanan sa komunikasyon ang gipatuman sa lainlaing mga tatak sa mga produkto ，sama sa KNx ) BACnetP', DALI，ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks, etc.Usa ka kritikal nga problema sa tanan niini nga mga produkto mao nga sila dili interoperate sa usag usa (ie, ubos nga compatibility ug extensibility).
Ang mga LED luminaires nga adunay katakus sa paghatud sa lainlaing kolor sa suga naa sa merkado sa suga sa arkitektura sukad sa unang mga adlaw sa solid-state nga suga (SSL). specifier kung magmalampuson ang pag-install.Adunay tulo ka sukaranan nga mga kategorya sa mga tipo sa pag-tune sa kolor sa mga luminaires sa LED: puti nga pag-tune, dili kaayo init, ug bug-os nga kolor-tuning. Ang tanan nga tulo nga mga kategorya mahimong kontrolado sa usa ka wireless transmitter gamit ang Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth o uban nga mga protocol，ug hardwired sa pagtukod sa gahum.Tungod niini nga mga kapilian, LED naghatag posible nga mga solusyon sa pag-usab sa kolor o CCT sa pagsugat sa tawhanong circadian ritmo.
Circadian Rhythms
Ang mga tanom ug mga mananap nagpakita sa mga sumbanan sa kinaiya ug pisyolohikal nga mga kausaban sulod sa gibana-bana nga 24-oras nga cycle nga nagbalikbalik sa sunodsunod nga mga adlaw-kini mga circadian rhythms. Ang Circadian rhythms naimpluwensyahan sa exogenous ug endogenous rhythms.
Ang circadian rhythm kontrolado sa Melatonin nga usa sa mga mayor nga hormone nga gihimo sa utok.Ug kini nagpahinabo usab sa pagkatulog.Ang mga receptor sa melanopsin nagtakda sa hugna sa circadian nga adunay asul nga kahayag sa pagmata pinaagi sa pagpalong sa produksiyon sa melatonin". hingpit nga pagsulod sa lain-laing mga hugna sa pagkatulog，nga usa ka kritikal nga panahon sa pagpasig-uli sa lawas sa tawo.
Mahitungod sa biolohikal nga ritmo sa mga tawo mahimong masukod sa daghang mga paagi kasagaran, siklo sa pagkatulog/pagmata, kinauyokan nga temperatura sa lawas, melatoninconcentration, konsentrasyon sa cortisol, ug konsentrasyon sa Alpha amylase8. light intensity, spectrum distribution, timing ug gidugayon mahimong makaimpluwensya sa circadian system sa tawo. Kana usab makaapekto sa inadlaw nga internal nga orasan.Ang oras sa pagkaladlad sa kahayag mahimong mag-uswag o malangan ang internal nga orasan". ngadto sa 555nm (berde nga rehiyon).Busa kon unsaon paggamit ang tunable CCT ug intensity aron mapalambo ang kalidad sa kinabuhi nahimong mas ug mas importante.Color tunable LEDs uban sa integrated sensing ug control system mahimong maugmad aron sa pagsugat sa ingon nga taas nga performance, himsog nga mga kinahanglanon sa suga .
Fig.1 Ang kahayag adunay doble nga epekto sa 24-oras nga melatonin profile, acute effect ug Phase-Shifting effect.
Disenyo sa pakete
Kung imong i-adjust ang kahayag sa naandan nga halogen
lampara, ang kolor mausab.Bisan pa, ang naandan nga LED dili makahimo sa pag-tune sa temperatura sa kolor samtang nagbag-o sa kahayag, nagsundog sa parehas nga pagbag-o sa pipila nga naandan nga suga.Sa una nga mga adlaw, daghang mga bombilya ang mogamit sa led nga adunay lainlaing CCT LED nga gihiusa sa PCB board aron
usba ang kolor sa suga pinaagi sa pagbag-o sa kasamtangan nga pagmaneho.Nagkinahanglan kini og komplikadong circuit light module nga disenyo aron makontrol ang CCT, nga dili sayon nga buluhaton alang sa luminaire manufacturer. Samtang ang disenyo sa suga nag-uswag, ang compact lighting fixture sama sa spot lights ug down lights, nagtawag sa gamay nga gidak-on, high density nga LED modules, Aron sa Pagtagbaw sa parehas nga pag-tune sa kolor ug mga kinahanglanon sa compact light source, tunable color COBs makita sa merkado.
Adunay tulo ka sukaranan nga istruktura sa mga tipo sa pag-tune sa kolor, ang una, gigamit niini ang mainit nga CCT CSP ug cool nga CCT CsP nga bonding sa PCB board direkta sama sa gihulagway sa Figure 2. Ang ikaduha nga tipo nga tunable COB nga adunay LES nga puno sa daghang mga labud sa lainlaing CCT phosphor siliconesas nga gipakita sa Figure
3.Niining trabahoa, usa ka ikatulo nga pamaagi ang gikuha pinaagi sa pagsagol sa mainit nga CCT CSP LEDs nga adunay asul nga flip-chips ug suod nga solder nga gilakip sa usa ka substrate. Unya ang usa ka puti nga reflective silicone dam gihatag aron palibutan ang mainit-puti nga CSPs ug asul nga flip-chips.Sa katapusan ,gipuno kini sa phosphor nga adunay siliconearon makompleto ang dual color COB module sama sa gipakita sa Fig.4.
Fig.4 Warm color CSP ug blue flip chip COB (Structure 3- ShineOn development)
Kon itandi sa Structure 3, Structure 1 adunay tulo ka disadvantages:
(a) Ang pagsagol sa kolor taliwala sa lain-laing mga tinubdan sa kahayag sa CSP sa lain-laing mga CCT dili uniporme tungod sa paglainlain sa phosphor silicone nga gipahinabo sa mga chips sa mga tinubdan sa kahayag sa CSP;
(b) Ang tinubdan sa kahayag sa CSP daling madaot sa pisikal nga paghikap;
(c) Ang kal-ang sa matag tinubdan sa kahayag sa CSP daling mabitik sa abog nga maoy hinungdan sa pagkunhod sa COB lumen;
Ang Structure2 usab adunay mga disbentaha:
(a) Kalisud sa pagkontrol sa proseso sa paggama ug pagkontrol sa CIE;
(b) Ang pagsagol sa kolor taliwala sa lain-laing mga seksyon sa CCT dili uniporme, ilabina sa duol nga field pattern.
Ang Figure 5 nagtandi sa MR 16 nga mga lampara nga gitukod nga adunay kahayag nga tinubdan sa Structure 3 (wala) ug Structure 1 (tuo).Gikan sa hulagway, atong makita nga ang Structure 1 adunay light shade sa sentro sa emitting area, samtang ang hayag nga intensity distribution sa Structure 3 mas uniporme.
Mga aplikasyon
Sa among pamaagi gamit ang Structure 3, adunay duha ka lain-laing mga disenyo sa sirkito para sa light color ug brightness tuning.Sa usa ka single-channel nga sirkito nga adunay usa ka yano nga kinahanglanon sa drayber, ang puti nga CSP string ug asul nga flip-chip string konektado sa parallel.Adunay usa ka fixed resistorin ang CSP string.Uban sa resistor, ang nagmaneho nga kasamtangan gibahin tali sa mga CSP ug asul nga mga chip nga miresulta sa pagbag-o sa kolor ug kahayag. Ang detalyado nga mga resulta sa tuning gipakita sa Table 1 ug Figure 6. Ang color tuning curve sa single-channel circuit kay gipakita sa Figure7.Ang CCT nagdugang sa nagmaneho nga kasamtangan.Nakaamgo kami sa duha ka pamatasan sa pag-tune nga adunay usa nga nagsundog sa naandan nga halogen bulband ang lain nga mas linear nga pag-tune.Ang tunable nga CCT range gikan sa 1800K hangtod 3000K.
Talaan 1.Ang pagbag-o sa Flux ug CCT sa nagmaneho nga kasamtangan sa ShineOn single-channel COB Model 12SA
Fig.7CCT tuning uban sa blackbody curve uban sa driving current sa single-channelcircuit controlled COB(7a) ug ang duha
tuning nga kinaiya nga adunay relatibong kahayag sa paghisgot sa Halogen lamp(7b)
Ang laing disenyo naggamit ug dual-channel circuit diin ang CCT tunable arrange mas lapad kay sa single-channelcircuit. nagmaneho sa duha ka mga sirkito sa gitinguha nga kasamtangan nga lebel ug ratio.Mahimo kini nga tune gikan sa 3000k ngadto sa 5700Kas nga gipakita sa Figure 8 sa ShineOn dual-channel COB model 20DA. Gilista sa Table 2 ang detalyadong resulta sa tuning nga mahimong suod nga magsundog sa pagbag-o sa kahayag sa adlaw gikan sa buntag ngadto sa gabii. Pinaagi sa paghiusa sa paggamit sa occupancy sensor ug kontrol mga sirkito, kini nga tunable nga tinubdan sa kahayag makatabang sa pagdugang sa pagkaladlad sa asul nga kahayag sa maadlaw ug sa pagpakunhod sa pagkaladlad sa asul nga kahayag sa panahon sa kagabhion, pagpalambo sa kaayohan sa mga tawo ug sa pasundayag sa tawo, ingon man usab sa mga function sa smart lighting.
Summary
Ang Tunable LED Modules gimugna pinaagi sa paghiusa
chip scale packages (CSP) ug chip on board (COB) nga teknolohiya.Ang CSP ug asul nga flip chip gisagol sa usa ka COB board aron makab-ot ang taas nga densidad sa gahum ug pagkaparehas sa kolor, ang istruktura sa dual-channel gigamit aron makab-ot ang mas lapad nga pag-tune sa CCT sa mga aplikasyon sama sa komersyal nga suga.Ang istruktura nga single-channel gigamit aron makab-ot ang dim-to-warm function nga nagsundog sa halogen lamp sa mga aplikasyon sama sa balay ug pagkamaabiabihon.
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
Pag-ila
Gusto sa mga tagsulat nga ilhon ang pondo gikan sa The National Key Research and Development
Programa sa China (No. 2016YFB0403900).Dugang pa, suporta gikan sa mga kauban sa ShineOn (Beijing)
Ang Technology Co, mapasalamaton usab nga giila.
Mga pakisayran
[1] Han, N., Wu, Y.-H.ug Tang, Y,"Research sa KNX Device
Node ug Development Base sa Bus Interface Module", 29th Chinese Control Conference (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. ug Hong, SH , "Usa ka Bag-ong Proposal sa Network Management System alang sa BACnet ug sa Reference Model niini", 8th IEEE International Conference on Industrial Informatics (INDIN), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. ug 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. ug Steen haut, K.,
"Pag-uban sa WiFi alang sa usa ka Home Automation ZigBee Product"， IEEE 19th Symposium on Communications and Vehicular Technology sa Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5]Lin, WJ, Wu, QX ug Huang, YW,"Automatic Meter Reading System Base sa Power Line Communication sa LonWorks", International Conference on Technology and Innovation (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "Auto-tuning Daylight uban sa LEDs: Sustainable Lighting for Health and Wellbeing", Proceedings of the 2013 ARCC Spring Research Conference, Mar, 2013
[7] Puti nga Papel sa Grupo sa Siyensiya sa Pag-iilaw, "Pagdagkot: Ang Dalan sa Panglawas ug Pagkaproduktibo", Abril 25, 2016.
[8] Figueiro,MG,Bullough, JD,et al, "Paunang ebidensya sa pagbag-o sa spectral sensitivity sa circadian system sa gabii",Journal of Circadian Rhythms 3:14.Pebrero 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E,"Spectral Daylighting
Mga simulation: Computing Circadian Light", 14th Conference of International Building Performance Simulation Association, Hyderabad, India, Dec.2015.