CSP-COB дээр суурилсан тохируулж болох LED модулиуд
Хураангуй: Судалгаагаар гэрлийн эх үүсвэрийн өнгө болон хүний циркадын мөчлөгийн хоорондын хамаарлыг харуулсан. Байгаль орчны хэрэгцээнд нийцүүлэн өнгө тохируулах нь өндөр чанартай гэрэлтүүлгийн хэрэглээнд улам бүр чухал болж байна. Гэрлийн төгс спектр нь өндөр CRI-тай нарны гэрэлд хамгийн ойр байх ёстой, гэхдээ хамгийн тохиромжтой хүний мэдрэмжтэй зохицсон.Хүний төвтэй гэрлийг (HCL) олон зориулалттай байгууламж, анги танхим, эрүүл мэндийн тусламж үйлчилгээ гэх мэт орчны өөрчлөлтөд тохируулан, орчин, гоо зүйг бий болгох шаардлагатай.Тохируулах боломжтой LED модулиудыг чип масштабын багц (CSP) болон чип дээрх самбар (COB) технологийг хослуулан боловсруулсан.CSP-ийг COB самбар дээр нэгтгэж, өндөр эрчим хүчний нягтрал, өнгөний нэгдмэл байдлыг бий болгохын зэрэгцээ өнгө тохируулах шинэ функцийг нэмж өгдөг. Үүссэн гэрлийн эх үүсвэрийг өдрийн цагаар илүү тод, сэрүүн өнгөт гэрэлтүүлгээс бүрхэг, орой илүү дулаан гэрэлтүүлэгтэй болгохын тулд тасралтгүй тохируулж болно. Энэхүү баримт бичигт LED модулиудын дизайн, үйл явц, гүйцэтгэл, түүнийг халаах LED доош гэрэл болон унжлагатай гэрэлд хэрэглэх талаар дэлгэрэнгүй тайлбарласан болно.
Түлхүүр үгс:HCL,Циркадиан хэмнэл,Тохируулж болох LED,Хос CCT,Дулаан бүдэгрүүлэх,CRI
Оршил
Бидний мэдэж байгаагаар LED нь 50 гаруй жилийн турш бий болсон.Цагаан LED-ийн сүүлийн үеийн хөгжүүлэлт нь бусад цагаан гэрлийн эх үүсвэрийг орлохуйц олон нийтийн анхаарлыг татсан зүйл юм. Уламжлалт гэрлийн эх үүсвэртэй харьцуулахад LED нь эрчим хүч хэмнэж, урт удаан эдэлгээтэй байх давуу талуудыг танилцуулаад зогсохгүй, гэрэл гэгээтэй байх боломжийг нээж өгдөг. дижитал хэлбэрт оруулах, өнгө тохируулах шинэ загварын уян хатан байдал. Өндөр эрчимтэй цагаан гэрлийг үүсгэдэг цагаан гэрэл ялгаруулах диод (WLED) үйлдвэрлэх хоёр үндсэн арга байдаг. Нэг нь улаан, ногоон, цэнхэр гэсэн гурван үндсэн өнгө ялгаруулдаг тус тусад нь LED ашиглах явдал юм. -дараа нь гурван өнгийг холиод цагаан гэрэл үүсгэнэ. Нөгөө нь монохромат цэнхэр эсвэл нил ягаан өнгийн LED гэрлийг өргөн хүрээний цагаан гэрэл болгон хувиргахын тулд фосфорын материалыг ашиглах явдал юм. Үйлдвэрлэсэн гэрлийн "цагаан" нь үндсэндээ хүний нүдэнд тохирсон байхаар бүтээгдсэн байдаг бөгөөд нөхцөл байдлаас шалтгаалан үүнийг цагаан гэрэл гэж үзэх нь үргэлж тохиромжгүй байдаг.
Ухаалаг гэрэлтүүлэг нь орчин үеийн ухаалаг барилга, ухаалаг хотын гол салбар болж байна. Шинэ бүтээн байгуулалтад ухаалаг гэрэлтүүлгийн зураг төсөл, суурилуулалтанд үйлдвэрлэгчдийн тоо нэмэгдсээр байна. Үүний үр дагавар нь янз бүрийн брэндийн бүтээгдэхүүнүүдэд асар их хэмжээний харилцаа холбооны хэв маягийг хэрэгжүүлэх явдал юм. ，KNx ) BACnetP',DALI，ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks гэх мэт. Эдгээр бүх бүтээгдэхүүний нэг чухал асуудал бол тэдгээр нь хоорондоо харилцан ажиллах боломжгүй (жишээ нь, нийцтэй байдал, өргөтгөл багатай) юм.
Төрөл бүрийн гэрлийн өнгийг дамжуулах чадвартай LED гэрэлтүүлэг нь хатуу төлөвт гэрэлтүүлгийн (SSL) бий болсон цагаас хойш архитектурын гэрэлтүүлгийн зах зээл дээр гарч ирсэн. Гэсэн хэдий ч өнгө тохируулах боломжтой гэрэлтүүлэг нь одоог хүртэл үргэлжилсэн ажил хэвээр байгаа бөгөөд тодорхой хэмжээний гэрийн даалгавар шаарддаг. суулгалт амжилттай болох эсэхийг тодорхойлох.LED гэрэлтүүлгийн өнгө тохируулагчийн үндсэн гурван төрөл байдаг: цагаан тааруулах, бүдэгрүүлэх, дулаацуулах, бүрэн өнгөт тааруулах. Гурван ангиллыг утасгүй дамжуулагчаар Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth эсвэл удирдаж болно. бусад протоколууд, мөн эрчим хүчийг бий болгоход холбогдсон байдаг. Эдгээр сонголтуудын улмаас LED нь хүний циркадийн хэмнэлийг хангахын тулд өнгө эсвэл CCT-ийг өөрчлөх боломжит шийдлүүдийг өгдөг.
Циркадиан хэмнэл
Ургамал, амьтад дараалсан өдрүүдэд давтагддаг ойролцоогоор 24 цагийн мөчлөгт зан үйл, физиологийн өөрчлөлтийн хэв маягийг харуулдаг - эдгээр нь циркадын хэмнэл юм. Циркадын хэмнэл нь экзоген болон эндоген хэмнэлд нөлөөлдөг.
Циркадын хэмнэлийг тархинд үйлдвэрлэсэн гол гормонуудын нэг болох мелатонин зохицуулдаг.Мөн энэ нь нойрмог байдлыг өдөөдөг. Меланопсин рецепторууд нь мелатонины үйлдвэрлэлийг зогсоож, сэрэх үед цэнхэр гэрлээр циркадийн үеийг тогтоодог". Орой ижил цэнхэр долгионы урттай гэрэлд өртөх нь нойронд саад болж, циркадийн хэмнэлийг алдагдуулна. Циркадиан десинхрончлол нь бие махбодийг нойрмоглохоос сэргийлдэг. нойрны янз бүрийн үе шатанд бүрэн ордог бөгөөд энэ нь хүний биеийг нөхөн сэргээх чухал үе юм. Цаашилбал, циркадын үйл ажиллагааны тасалдал нь өдрийн цагаар анхаарал төвлөрүүлж, шөнө унтахаас ч илүү байдаг.
Хүний биологийн хэмнэлийн талаар ихэвчлэн унтах/сэрэх мөчлөг, биеийн үндсэн температур, мелатонины концентраци, кортизолын концентраци, Альфа амилаза концентрацийг хэд хэдэн аргаар хэмжиж болно. Гэвч гэрэл нь циркад хэмнэлийг дэлхий дээрх орон нутгийн байрлалтай анхдагч синхрончлогч юм. Гэрлийн эрч хүч, спектрийн тархалт, цаг хугацаа, үргэлжлэх хугацаа нь хүний циркадийн системд нөлөөлдөг. Энэ нь өдөр тутмын дотоод цагт мөн нөлөөлдөг.Гэрэлд өртөх хугацаа нь дотоод цагийг урагшлуулж эсвэл хойшлуулж болно". Циркадын хэмнэл нь хүний гүйцэтгэл, тав тух зэрэгт нөлөөлнө. Хүний циркадын систем нь 460 нм (харагдах спектрийн цэнхэр бүс) гэрэлд хамгийн мэдрэмтгий байдаг бол харааны систем нь хамгийн мэдрэмтгий байдаг. 555 нм хүртэл (ногоон бүс).Тиймээс амьдралын чанарыг сайжруулахын тулд тохируулж болох CCT болон эрчмийг хэрхэн ашиглах нь улам бүр чухал болж байна.Ийм өндөр үзүүлэлттэй, эрүүл гэрэлтүүлгийн шаардлагыг хангахуйц мэдрэгч, хяналтын нэгдсэн систем бүхий өнгө тохируулж болох LED-үүдийг бүтээж болно. .
Зураг 1 Гэрэл нь 24 цагийн мелатонины профайлд давхар нөлөө үзүүлдэг, цочмог нөлөө, үе шатыг өөрчлөх нөлөөтэй.
Багц дизайн
Та ердийн галогенийн гэрэлтүүлгийг тохируулах үед
чийдэнгийн өнгө өөрчлөгдөнө.Гэсэн хэдий ч ердийн LED нь гэрэлтүүлгийг өөрчлөх үед өнгөний температурыг тохируулах боломжгүй бөгөөд зарим ердийн гэрэлтүүлгийн ижил өөрчлөлтийг дуурайдаг.Өмнөх өдрүүдэд олон чийдэнг ПХБ хавтан дээр нэгтгэсэн өөр өөр CCT LED бүхий LED ашиглах болно.
жолоодлогын гүйдлийг өөрчлөх замаар гэрэлтүүлгийн өнгийг өөрчлөх.Үүнд CCT-ийг хянахын тулд нарийн төвөгтэй хэлхээний гэрлийн модулийн дизайн хэрэгтэй бөгөөд энэ нь гэрэлтүүлэгч үйлдвэрлэгчийн хувьд тийм ч амар ажил биш юм. Гэрэлтүүлгийн загвар хөгжихийн хэрээр спот гэрэл, доош гэрэл зэрэг авсаархан гэрэлтүүлгийн хэрэгсэл нь жижиг хэмжээтэй, өндөр нягтралтай LED модулиудыг дууддаг. Өнгөний тохируулга болон авсаархан гэрлийн эх үүсвэрийн шаардлагыг хоёуланг нь хангаж, тохируулах боломжтой өнгөт COB нь зах зээл дээр гарч ирдэг.
Өнгө тааруулах гурван үндсэн бүтэц байдаг бөгөөд нэгдүгээрт, Зураг 2-т үзүүлсэн шиг дулаан CCT CSP ба сэрүүн CCT CsP холболтыг Зураг 2-т үзүүлсний дагуу шууд ашигладаг. Хоёрдахь төрлийн тохируулж болох COB нь янз бүрийн CCT фосфорын олон судалтай LES-ээр дүүргэсэн. Зурагт үзүүлсэн силикон
3. Энэ ажилд, гуравдахь арга нь дулаан CCT CSP LED-уудыг хөх өнгийн хавчаартай чиптэй хольж, субстрат дээр нягт гагнуураар хольж байна. Дараа нь цагаан өнгийн цацруулагч силикон далан нь дулаан цагаан CSP болон цэнхэр өнгийн хавтастай чипүүдийг хүрээлдэг. Эцэст нь ,зураг 4-т үзүүлсэн шиг хос өнгийн COB модулийг дуусгахын тулд фосфор агуулсан силиконоор дүүргэсэн байна.
Зураг.4 Дулаан өнгөт CSP ба цэнхэр өнгийн чип COB (Бүтэц 3- ShineOn хөгжүүлэлт)
3-р бүтэцтэй харьцуулахад 1-р бүтэц нь гурван сул талтай.
(a) CSP гэрлийн эх үүсвэрүүдийн чипсээс үүссэн фосфорын силикон ялгарснаас болж өөр өөр CCT-ийн өөр өөр CSP гэрлийн эх үүсвэрүүдийн өнгө холилдох нь жигд биш байна;
(б) CSP гэрлийн эх үүсвэр нь биет хүрэлтээр амархан гэмтдэг;
(в) CSP гэрлийн эх үүсвэр бүрийн завсар нь COB люменийг багасгахын тулд тоосыг барихад хялбар байдаг;
Structure2 нь бас сул талуудтай:
(a) Үйлдвэрлэлийн процессын хяналт болон CIE хяналтад хүндрэлтэй байх;
(б) CCT-ийн янз бүрийн хэсгүүдийн өнгө холилдох нь жигд биш, ялангуяа ойрын талбайн хэв маягийн хувьд.
Зураг 5-д 3-р бүтэц (зүүн) ба 1-р бүтэц (баруун) гэрлийн эх үүсвэрээр баригдсан MR 16 чийдэнг харьцуулсан болно.Зургаас харахад 1-р бүтэц нь ялгаруулах хэсгийн төвд цайвар сүүдэртэй, харин 3-р бүтцийн гэрлийн эрчмийн хуваарилалт илүү жигд байгааг харж болно.
Хэрэглээ
Бүтэц 3-ыг ашиглах бидний аргад цайвар өнгө, тод байдлыг тохируулах хоёр өөр хэлхээний загвар байдаг.Драйверын энгийн шаардлага бүхий нэг сувгийн хэлхээнд цагаан CSP утас болон цэнхэр флип-чип хэлхээ нь зэрэгцээ холбогдсон байна. CSP хэлхээнд тогтмол резистор байдаг.Эсэргүүцлийн тусламжтайгаар жолоодлогын гүйдлийг CSP болон цэнхэр чип хооронд хувааснаар өнгө, тод байдал өөрчлөгдөнө. Нарийвчилсан тааруулах үр дүнг Хүснэгт 1 ба Зураг 6-д үзүүлэв. Нэг сувгийн хэлхээний өнгө тааруулах муруйг Зураг 7-д үзүүлэв.CCT нь жолоодлогын гүйдлийг нэмэгдүүлдэг.Бид нэг нь ердийн галоген чийдэнг дуурайдаг, нөгөө нь илүү шугаман тааруулагчтай хоёр тааруулах үйлдлийг хэрэгжүүлсэн.Тохируулах боломжтой CCT хүрээ нь 1800К-аас 3000K хүртэл байна.
Хүснэгт 1.ShineOn нэг сувгийн COB Model 12SA-ийн жолоодлогын гүйдлийн дагуу урсгал болон CCT өөрчлөгддөг
Зураг.7CCT тохируулга нь нэг сувгийн хэлхээний удирдлагатай COB(7a) болон хоёр дахь хөдөлгөгч гүйдэл бүхий хар биетийн муруйтай хамт
Галоген чийдэнгийн (7b) харьцангуй гэрэлтүүлэгтэй тааруулах үйл ажиллагаа
Нөгөө загвар нь хос сувгийн хэлхээг ашигладаг бөгөөд CCT тохируулга нь нэг сувгийн хэлхээнээс илүү өргөн байдаг. CSP утас болон цэнхэр өнгийн сэлгэн чип утас нь субстрат дээр цахилгаанаар тусгаарлагдсан байдаг тул тусгай тэжээлийн хангамж шаарддаг. Өнгө, тод байдлыг тохируулдаг. хоёр хэлхээг хүссэн гүйдлийн түвшин, харьцаагаар жолоодох.Үүнийг ShineOn хос сувгийн COB загварын 20DA-ийн Зураг 8-д үзүүлсэн 3000к-аас 5700Кас хүртэл тохируулах боломжтой. Хүснэгт 2-т өглөөнөөс орой хүртэлх өдрийн гэрлийн өөрчлөлтийг нарийн дуурайж болох нарийвчилсан тааруулах үр дүнг жагсаав. Энэ тохируулж болох гэрлийн эх үүсвэр нь өдрийн цагаар цэнхэр гэрлийн нөлөөллийг нэмэгдүүлж, шөнийн цагаар цэнхэр гэрлийн нөлөөллийг бууруулахад тусалж, хүмүүсийн сайн сайхан байдал, хүний үйл ажиллагаа, түүнчлэн ухаалаг гэрэлтүүлгийн функцийг дэмждэг.
Дүгнэлт
Тохируулах боломжтой LED модулиудыг нэгтгэх замаар боловсруулсан
чип масштабын багц (CSP) болон самбар дээрх чип (COB) технологи.CSPsand blue flip чип нь өндөр эрчим хүчний нягтрал, өнгөний жигд байдлыг хангахын тулд COB самбар дээр нэгтгэгдсэн бөгөөд хос сувгийн бүтцийг арилжааны гэрэлтүүлэг гэх мэт хэрэглээнд CCT-ийг илүү өргөн тааруулахад ашигладаг.Нэг сувгийн бүтэц нь гэр, зочломтгой байдал гэх мэт хэрэглээнд галоген чийдэнг дуурайлган бүдэг бадаг болгох функцийг бий болгоход ашиглагддаг.
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
Хүлээн зөвшөөрөлт
Зохиогчид Үндэсний Түлхүүр Судалгаа, Хөгжлийн Санхүүжилтийг хүлээн зөвшөөрөхийг хүсч байна
Хятадын хөтөлбөр (No 2016YFB0403900).Нэмж дурдахад ShineOn (Бээжин) дахь хамт олны дэмжлэг
Технологийн компанид мөн талархал илэрхийлж байна.
Лавлагаа
[1] Хан, Н., Ву, Ю.-Х.ба Тан, Ю,"KNX төхөөрөмжийн судалгаа
Автобусны интерфейсийн модульд суурилсан зангилаа ба хөгжил", Хятадын 29-р хяналтын бага хурал (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. and Hong, SH ,“A New Proposal of Network Management System for BACnet and its Reference Model”, 8th IEEE International Conference on Industrial Informatics (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 Bioinformatics, 10, 26-36.
[4]Домингез, Ф, Тухафи, А., Тиете, Ж. болон Стин Хаут, К.,
“Гэрийн автоматжуулалтын ZigBee бүтээгдэхүүнд зориулсан WiFi-тай зэрэгцэн орших нь”， Бенилюкс дэх IEEE 19-р Харилцаа холбоо ба тээврийн хэрэгслийн технологийн симпозиум (SCVT), 2012, 1-6.
[5]Lin, WJ， Wu, QX and Huang, YW,"Automatic Meter Reading System based on Power Line Communication of LonWorks", Технологи, инновацийн олон улсын бага хурал (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "Auto-tuning daylight with LEDs: Sustainable Lighting for Health and Wellbeing", 2013 оны ARCC хаврын судалгааны бага хурлын эмхэтгэл, 2013 оны 3-р сар.
[7] Гэрэлтүүлгийн шинжлэх ухааны бүлгийн цагаан ном, "Гэрэлтүүлэг: эрүүл мэнд, бүтээмжийн арга зам", 2016 оны 4-р сарын 25.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Шөнийн цагаар циркадийн системийн спектрийн мэдрэмжийн өөрчлөлтийн урьдчилсан нотолгоо", Циркадийн хэмнэл сэтгүүл 3:14.2005 оны хоёрдугаар сар.
[9]Инаничи, М, Бреннан, М, Кларк, И, "Спектрал өдрийн гэрэлтүүлэг"
Simulations: Computing Circadian Light", Олон улсын барилгын гүйцэтгэлийн симуляцийн холбооны 14-р бага хурал, Хайдарабад, Энэтхэг, 2015 оны 12-р сар.