Подесиви ЛЕД модули засновани на ЦСП-ЦОБ-у
Апстрактан: Истраживања су показала корелацију између боје извора светлости и људског циркадијалног циклуса. Подешавање боја према потребама животне средине постаје све важније у применама висококвалитетног осветљења. Савршен спектар светлости треба да показује квалитете најближе сунчевој светлости са високим ЦРИ, али је идеално прилагођен људској осетљивости.Светло усредсређено на човека (ХЦЛ) треба да буде пројектовано у складу са променом окружења као што су објекти за вишенаменска употреба, учионице, здравствена заштита, и да се створи амбијент и естетика.Подесиви ЛЕД модули су развијени комбиновањем пакета чипова (ЦСП) и чип на плочи (ЦОБ) технологије.ЦСП-ови су интегрисани на ЦОБ плочи да би се постигла висока густина снаге и уједначеност боја, уз додавање нове функције подешавања боја. Добијени извор светлости се може континуирано подешавати од светле, хладније боје осветљења током дана до пригушенијег, топлијег осветљења увече, Овај рад детаљно описује дизајн, процес и перформансе ЛЕД модула и њихову примену у ЛЕД доњим светлима са топлом затамњивањем и висећим светиљкама.
Кључне речи:ХЦЛ, циркадијански ритмови, подесиви ЛЕД, двоструки ЦЦТ, топло затамњење, ЦРИ
Увод
ЛЕД као што знамо постоји већ више од 50 година.Недавни развој белих ЛЕД диода је оно што их је довело у очи јавности као замену за друге изворе беле светлости. У поређењу са традиционалним изворима светлости, ЛЕД не само да представља предности уштеде енергије и дугог века трајања, већ и отвара врата за нова флексибилност дизајна за дигитализацију и подешавање боја. Постоје два основна начина производње белих диода које емитују светлост (ВЛЕД) које генеришу белу светлост високог интензитета. Један је коришћење појединачних ЛЕД диода које емитују три основне боје—црвену, зелену и плаву —а затим помешати три боје да се формира бело светло. Други је коришћење фосфорних материјала за претварање монохроматског плавог или љубичастог ЛЕД светла у бело светло широког спектра, на исти начин на који функционише флуоресцентна сијалица. Важно је напоменути да је 'белина' произведене светлости у суштини пројектована тако да одговара људском оку, и у зависности од ситуације можда није увек прикладно мислити о њој као о белом светлу.
Паметна расвета је кључна област у паметним зградама и паметном граду данас. Све већи број произвођача учествује у пројектовању и уградњи паметне расвете у новоградњи. Последица је да се огромна количина комуникационих образаца имплементира у различите брендове производа. ，као што је КНк ) БАЦнетП’,ДАЛИ，ЗигБее-ЗХАЗБА’,ПЛЦ-Лонворкс, итд. Један критичан проблем у свим овим производима је тај што не могу међусобно да раде (тј. ниска компатибилност и проширивост).
ЛЕД светиљке са могућношћу да испоруче различите боје светлости су на тржишту архитектонског осветљења од раних дана полупроводничке расвете (ССЛ). Мада, осветљење које се подешава у боји остаје у току и захтева одређену количину домаћег задатка од стране спецификација да ли ће инсталација бити успешна.Постоје три основне категорије типова подешавања боје у ЛЕД светиљкама: подешавање беле боје, подешавање затамњења до топлог и подешавање у пуној боји. Све три категорије се могу контролисати преко бежичног предајника користећи Зигбее, Ви-Фи, Блуетоотх или други протоколи, и повезани су за изградњу снаге. Због ових опција, ЛЕД пружа могућа решења за промену боје или ЦЦТ да би се задовољили људски циркадијални ритмови.
Циркардијални ритмови
Биљке и животиње показују обрасце понашања и физиолошке промене током приближно 24-часовног циклуса који се понављају током узастопних дана – то су циркадијални ритмови. Циркадијални ритмови су под утицајем егзогених и ендогених ритмова.
Циркадијални ритам контролише мелатонин који је један од главних хормона који се производи у мозгу.И такође изазива поспаност. Меланопсин рецептори постављају циркадијалну фазу плавим светлом након буђења тако што заустављају производњу мелатонина. Излагање истим плавим таласним дужинама светлости увече ометаће сан и пореметити циркадијални ритам. Циркадијална десинхронизација спречава тело да потпуно улазак у различите фазе сна, што је критично време за обнављање људског тела. Штавише, утицај циркадијалног поремећаја се протеже даље од свесности током дана и спавања ноћу.
О биолошким ритмовима код људи обично се може мерити на неколико начина, циклус спавања/будности, температура језгре, концентрација мелатонина, концентрација кортизола и концентрација алфа амилазе. интензитет светлости, расподела спектра, време и трајање могу утицати на људски циркадијални систем. То такође утиче на дневни унутрашњи сат.Време излагања светлости може или да унапреди или одложи унутрашњи сат". Циркадијални ритмови ће утицати на перформансе и удобност човека итд. Људски циркадијални систем је најосетљивији на светлост на 460нм (плави део видљивог спектра), док је визуелни систем најосетљивији до 555 нм (зелени регион). Дакле, како користити подесиви ЦЦТ и интензитет за побољшање квалитета живота постаје све важније. ЛЕД диоде које се могу подешавати у боји са интегрисаним системом детекције и контроле могу се развити да задовоље тако високе перформансе и захтеве здравог осветљења .
Слика 1 Светлост има двоструки ефекат на 24-часовни профил мелатонина, акутни ефекат и ефекат померања фазе.
Дизајн пакета
Када подесите осветљеност конвенционалног халогена
лампа, боја ће се променити.Међутим, конвенционални ЛЕД не може да подеси температуру боје док мења осветљеност, емулирајући исту промену неког конвенционалног осветљења.У ранијим данима, многе сијалице ће користити ЛЕД са различитим ЦЦТ ЛЕД диодама комбинованим на ПЦБ плочи
промените боју осветљења променом погонске струје.Потребан му је комплексан дизајн модула расвета за контролу ЦЦТ, што није лак задатак за произвођача светиљки. Како дизајн осветљења напредује, компактна расветна тела као што су рефлектори и доња светла, позивају на мале величине, ЛЕД модуле високе густине, како би се задовољавају и подешавање боја и захтеве компактног извора светлости, на тржишту се појављују подесиви ЦОБ-ови у боји.
Постоје три основне структуре типова подешавања боје, прва, користи топло ЦЦТ ЦСП и хладно ЦЦТ ЦсП повезивање директно на ПЦБ плочи као што је илустровано на слици 2. Други тип подесивог ЦОБ-а са ЛЕС-ом испуњеним вишеструким тракама различитог ЦЦТ фосфора силикони приказани на слици
3.У овом раду, трећи приступ се примењује мешањем топлих ЦЦТ ЦСП ЛЕД-ова са плавим флип-чиповима и блиско залемљеним на подлози. Затим се бела рефлектујућа силиконска брана ставља да окружује топло-беле ЦСП-ове и плаве флип-чипове. , напуњен је силиконом који садржи фосфор како би се комплетирао ЦОБ модул двоструке боје као што је приказано на Сл.4.
Слика 4 ЦСП топле боје и плави флип чип ЦОБ (структура 3 - развој СхинеОн)
У поређењу са структуром 3, структура 1 има три недостатка:
(а) Мешање боја између различитих ЦСП извора светлости у различитим ЦЦТ није уједначено због сегрегације фосфорног силикона изазваног чиповима ЦСП извора светлости;
(б) ЦСП извор светлости се лако оштети физичким додиром;
(ц) Размак сваког ЦСП извора светлости је лако ухватити прашину и изазвати смањење лумена ЦОБ;
Струцтуре2 такође има своје недостатке:
(а) Потешкоће у контроли производног процеса и ЦИЕ контроли;
(б) Мешање боја између различитих ЦЦТ секција није униформно, посебно за образац блиског поља.
Слика 5 упоређује лампе МР 16 направљене од извора светлости Структуре 3 (лево) и Структуре 1 (десно).Са слике видимо да Структура 1 има светлу нијансу у центру емитивне области, док је дистрибуција интензитета светлости Структуре 3 уједначенија.
Апликације
У нашем приступу који користи структуру 3, постоје два различита дизајна кола за подешавање боје светла и осветљења.У једноканалном колу које има једноставан захтев за драјвер, бели ЦСП низ и плави флип-цхип низ су повезани паралелно. Постоји фиксни отпорник ЦСП низ.Са отпорником, струја покретања је подељена између ЦСП-ова и плавих чипова што резултира променом боје и осветљености. Детаљни резултати подешавања су приказани у табели 1 и слици 6. Крива подешавања боје једноканалног кола је приказана на слици 7.ЦЦТ повећава као погонску струју.Остварили смо два подешавања подешавања са једним који емулира конвенционалну халогену сијалицу, а другим линеарнијим подешавањем.Опсег ЦЦТ који се може подесити је од 1800К до 3000К.
Табела 1.Флукс и ЦЦТ се мењају са погонском струјом СхинеОн једноканалног ЦОБ модела 12СА
Слика 7ЦЦТ подешавање заједно са кривом црног тела са погонском струјом у једноканалном кругу контролисаном ЦОБ(7а) и два
понашање подешавања са релативном осветљеношћу у односу на халогену лампу (7б)
Други дизајн користи двоканално коло где је ЦЦТ подесиви распоред шири од једноканалног кола. ЦСП жица и плава флип-цхип жица су електрични одвојени на подлози и стога захтева посебно напајање. Боја и осветљеност се подешавају помоћу покреће два кола на жељеном нивоу струје и омјеру.Може се подесити од 3000к до 5700Кас приказаног на слици 8 СхинеОн двоканалног ЦОБ модела 20ДА. У табели 2 наведени су детаљни резултати подешавања који могу блиско симулирати промјену дневне свјетлости од јутра до вечери. Комбинацијом употребе сензора заузетости и контроле кола, овај подесиви извор светлости помаже у повећању изложености плавој светлости током дана и смањењу изложености плавој светлости током ноћи, промовишући добробит људи и људске перформансе, као и функције паметног осветљења.
Резиме
Подесиви ЛЕД модули су развијени комбиновањем
пакети чипова (ЦСП) и чип на плочи (ЦОБ) технологија.ЦСП и плави флип чип су интегрисани на ЦОБ плочи да би се постигла висока густина снаге и уједначеност боја, двоканална структура се користи за постизање ширег ЦЦТ подешавања у апликацијама као што је комерцијално осветљење.Једноканална структура се користи за постизање функције затамњења до топлоте која емулира халогене лампе у апликацијама као што су дом и угоститељство.
978-1-5386-4851-3/17/$31,00 02017 ИЕЕЕ
Признање
Аутори желе да се захвале за финансирање од Тхе Натионал Кеи Ресеарцх анд Девелопмент
Програм Кине (бр. 2016ИФБ0403900).Поред тога, подршка колега у СхинеОн-у (Пекинг)
Тецхнологи Цо, такође је захвалан.
Референце
[1] Хан, Н., Ву, И.-Х.и Танг, И, „Истраживање КНКС уређаја
Чвор и развој заснован на модулу интерфејса магистрале“, 29. Кинеска контролна конференција (ЦЦЦ), 2010, 4346 -4350.
[2] Парк, Т. и Хонг, СХ, „Нови предлог система управљања мрежом за БАЦнет и његов референтни модел“, 8. ИЕЕЕ међународна конференција о индустријској информатици (ИНДИН), 2010, 28-33.
[3] Вохлерс И, Андонов Р. и Клау ГВ, „ДАЛИКС: Оптимал ДАЛИ Протеин Струцтуре Алигнмент“, ИЕЕЕ/АЦМ Трансацтионс он Цомпутатионал Биологи анд Биоинформатицс, 10, 26-36.
[4] Домингуез, Ф, Тоухафи, А., Тиете, Ј. и Стеен Хаут, К.,
„Коегзистенција са ВиФи за ЗигБее производ кућне аутоматизације“, ИЕЕЕ 19. симпозијум о комуникацијама и технологији возила у Бенелуксу (СЦВТ), 2012, 1-6.
[5]Лин, ВЈ, Ву, ККС и Хуанг, ИВ, „Аутоматски систем за очитавање бројила заснован на комуникацијској линији ЛонВоркс“, Међународна конференција о технологији и иновацијама (ИТИЦ 2009), 2009,1-5.
[6] Еллис, ЕВ, Гонзалез, ЕВ, ет ал, „Аутоматско подешавање дневног светла са ЛЕД диодама: одрживо осветљење за здравље и добробит“, Зборник радова са пролећне истраживачке конференције АРЦЦ 2013, мар 2013.
[7] Бела књига групе за науку о осветљењу, „Осветљење: пут до здравља и продуктивности“, 25. април 2016.
[8] Фигуеиро, МГ, Буллоугх, ЈД, ет ал, "Прелиминарни докази за промену спектралне осетљивости циркадијалног система ноћу", Јоурнал оф Цирцадиан Рхитхмс 3:14.фебруара 2005.
[9] Инаници, М, Бренан, М, Кларк, Е, „Спектрално дневно светло
Симулације: Цомпутинг Цирцадиан Лигхт", 14. конференција Међународног удружења за симулацију перформанси зграда, Хајдерабад, Индија, децембар 2015.