CSP-COB मा आधारित ट्यून गर्न मिल्ने एलईडी मोड्युलहरू
सार: अनुसन्धानले प्रकाश स्रोतहरूको रङ र मानव सर्काडियन चक्र बीचको सम्बन्धलाई संकेत गरेको छ। उच्च गुणस्तरको प्रकाश अनुप्रयोगहरूमा वातावरणीय आवश्यकताहरूको लागि रंग ट्युनिङ झन् धेरै महत्त्वपूर्ण भएको छ। प्रकाशको एक उत्तम स्पेक्ट्रमले उच्च CRI संग सूर्यको किरणको नजिकको गुणहरू प्रदर्शन गर्नुपर्छ, तर आदर्श रूपमा मानवीय संवेदनशिलतासँग मेल खान्छ।मानव केन्द्रित प्रकाश (HCL) लाई बहु-उपयोग सुविधाहरू, कक्षा कोठा, स्वास्थ्य हेरचाह, र वातावरण र सौन्दर्यता सिर्जना गर्न परिवर्तनको वातावरण अनुसार इन्जिनियरिङ गर्न आवश्यक छ।Tunable LED मोड्युलहरू चिप स्केल प्याकेजहरू (CSP) र चिप अन बोर्ड (COB) प्रविधिको संयोजन गरेर विकसित गरिएको थियो।CSPs लाई उच्च शक्ति घनत्व र रंग एकरूपता प्राप्त गर्न COB बोर्डमा एकीकृत गरिएको छ, रङ ट्युनेबिलिटीको नयाँ प्रकार्य थप्दै। नतिजाको प्रकाश स्रोतलाई दिनको उज्यालो, चिसो रङको प्रकाशबाट मधुरो, बेलुका न्यानो प्रकाशमा निरन्तर ट्युन गर्न सकिन्छ। यस पेपरले एलईडी मोड्युलहरूको डिजाइन, प्रक्रिया, र कार्यसम्पादन र न्यानो-डिमिङ LED डाउन लाइट र पेन्डन्ट लाइटमा यसको प्रयोगको विवरण दिन्छ।
मुख्य शब्दहरू:एचसीएल, सर्केडियन रिदम्स, ट्युनेबल एलईडी, डुअल सीसीटी, वार्म डिमिङ, सीआरआई
परिचय
LED हामीलाई थाहा छ यो 50 वर्ष भन्दा बढीको लागि भएको छ।सेतो LEDs को हालैको विकासले यसलाई अन्य सेतो प्रकाश स्रोतहरूको प्रतिस्थापनको रूपमा जनताको नजरमा ल्याएको छ। परम्परागत प्रकाश स्रोतहरूसँग तुलना गर्दा, LED ले ऊर्जा बचत र लामो जीवनकालका फाइदाहरू मात्र प्रस्तुत गर्दैन, तर यसले ढोका खोल्छ। डिजिटाइजेसन र रङ ट्युनिङका लागि नयाँ डिजाइन लचिलोपन। उच्च-तीव्रता सेतो प्रकाश उत्पन्न गर्ने सेतो प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरू (WLEDs) उत्पादन गर्ने दुईवटा प्राथमिक तरिकाहरू छन्। एउटा भनेको तीनवटा प्राथमिक रंगहरू-रातो, हरियो र नीलो उत्सर्जन गर्ने व्यक्तिगत LEDs प्रयोग गर्नु हो। — र त्यसपछि सेतो प्रकाश बनाउन तीनवटा रङहरू मिलाउनुहोस्। अर्को भनेको मोनोक्रोमेटिक नीलो वा बैजनी एलईडी प्रकाशलाई फराकिलो-स्पेक्ट्रम सेतो प्रकाशमा रूपान्तरण गर्न फस्फर सामग्रीहरू प्रयोग गर्नु हो, जसरी फ्लोरोसेन्ट बत्तीको बल्बले काम गर्छ। उत्पादित प्रकाशको 'सेतोपन' अनिवार्य रूपमा मानव आँखालाई मिलाउन इन्जिनियर गरिएको छ, र परिस्थितिमा निर्भर गर्दै यसलाई सेतो प्रकाशको रूपमा सोच्नु सधैं उपयुक्त नहुन सक्छ।
स्मार्ट लाइटिंग आजकल स्मार्ट भवन र स्मार्ट शहरको एक प्रमुख क्षेत्र हो। नयाँ निर्माणहरूमा स्मार्ट लाइटिंगको डिजाइन र स्थापनामा उत्पादकहरूको बढ्दो संख्यामा भाग लिन्छ। परिणाम भनेको विभिन्न ब्रान्डका उत्पादनहरूमा ठूलो मात्रामा सञ्चार ढाँचाहरू लागू गरिएको छ। ，जस्तै KNx ) BACnetP',DALI，ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks, इत्यादि। यी सबै उत्पादनहरूमा एउटा महत्वपूर्ण समस्या हो कि तिनीहरू एकअर्कासँग अन्तरक्रिया गर्न सक्दैनन् (अर्थात, कम अनुकूलता र विस्तारशीलता)।
विभिन्न प्रकाश रङहरू प्रदान गर्ने क्षमता भएका LED ल्युमिनेयरहरू ठोस-राज्य प्रकाश (SSL) को प्रारम्भिक दिनहरूदेखि नै आर्किटेक्चरल लाइटिङ बजारमा छन्। यद्यपि, कलर-ट्युनेबल लाइटिङको काम प्रगतिमा छ र यसका लागि निश्चित मात्रामा गृहकार्य चाहिन्छ। यदि स्थापना सफल हुने हो भने निर्दिष्टकर्ता।LED ल्युमिनेयरहरूमा कलर ट्युनिङ प्रकारका तीनवटा आधारभूत कोटीहरू छन्: सेतो ट्युनिङ, डिम-टु-वार्म, र फुल कलर ट्युनिङ। सबै तीनवटा कोटीहरूलाई Zigbee，Wi-Fi, ब्लुटुथ वा प्रयोग गरेर वायरलेस ट्रान्समिटरद्वारा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। अन्य प्रोटोकलहरू ， र शक्ति निर्माण गर्न कडाइ गरिएको छ। यी विकल्पहरूको कारणले, LED ले मानव सर्काडियन लयहरू पूरा गर्न रङ वा CCT परिवर्तन गर्न सम्भावित समाधानहरू प्रदान गर्दछ।
Circadian Rhythms
बिरुवा र जनावरहरूले लगभग 24-घण्टा चक्रमा व्यवहारिक र शारीरिक परिवर्तनहरूको ढाँचाहरू प्रदर्शन गर्छन् जुन क्रमिक दिनहरूमा दोहोरिन्छ- यी सर्काडियन लयहरू हुन्। सर्काडियन लयहरू बहिर्जात र अन्तर्जात तालहरूद्वारा प्रभावित हुन्छन्।
सर्काडियन रिदम मेलाटोनिन द्वारा नियन्त्रित हुन्छ जुन मस्तिष्कमा उत्पादन हुने प्रमुख हर्मोन मध्ये एक हो।र यसले निद्रा पनि उत्प्रेरित गर्छ। मेलानोपसिन रिसेप्टरहरूले मेलाटोनिन उत्पादन बन्द गरेर निलो प्रकाशको साथ सर्काडियन चरण सेट गर्दछ। साँझको एउटै नीलो तरंगदैर्ध्यको प्रकाशको एक्सपोजरले निद्रामा बाधा पुर्याउँछ र सर्काडियन लयमा बाधा पुर्याउँछ। सर्काडियन डिसिंक्रोनाइजेसनले शरीरलाई रोक्छ। निद्राको विभिन्न चरणहरूमा पूर्ण रूपमा प्रवेश गर्दै, जुन मानव शरीरको लागि एक महत्वपूर्ण पुनर्स्थापना समय हो। यसबाहेक, सर्काडियन अवरोधको प्रभाव दिनमा र रातमा सुत्ने समयमा दिमागीपन भन्दा बाहिर फैलिएको छ।
मानवमा जैविक लयको बारेमा सामान्यतया धेरै तरिकामा मापन गर्न सकिन्छ, निद्रा/ब्यूँझने चक्र, मुख्य शरीरको तापक्रम, मेलाटोनिनकेन्द्रता, कोर्टिसोल एकाग्रता, र अल्फा एमाइलेज एकाग्रता8। तर प्रकाश पृथ्वीमा स्थानीय स्थितिमा सर्काडियन लयहरूको प्राथमिक सिंक्रोनाइजर हो，किनकि प्रकाशको तीव्रता, स्पेक्ट्रम वितरण, समय र अवधिले मानव सर्काडियन प्रणालीलाई असर गर्न सक्छ। यसले दैनिक आन्तरिक घडीलाई पनि असर गर्छ।प्रकाश एक्सपोजरको समयले भित्री घडीलाई अगाडि बढाउन वा ढिलो गर्न सक्छ। सर्काडियन लयले मानिसको कार्यसम्पादन र आराम आदिलाई प्रभाव पार्छ। मानव सर्काडियन प्रणाली 460nm (दृश्य स्पेक्ट्रमको नीलो क्षेत्र) मा प्रकाशमा सबैभन्दा संवेदनशील हुन्छ, जबकि दृश्य प्रणाली सबैभन्दा संवेदनशील हुन्छ। 555nm (हरियो क्षेत्र) सम्म। त्यसैले जीवनको गुणस्तर सुधार गर्न ट्युनेबल सीसीटी र तीव्रता कसरी प्रयोग गर्ने भन्ने कुरा झन् महत्त्वपूर्ण बन्दै गएको छ। एकीकृत सेन्सिङ र कन्ट्रोल प्रणाली भएका कलर ट्युनेबल एलईडीहरू यस्तो उच्च कार्यसम्पादन, स्वस्थ प्रकाश आवश्यकताहरू पूरा गर्न विकास गर्न सकिन्छ। ।
Fig.1 प्रकाशको 24-घण्टा मेलाटोनिन प्रोफाइल, तीव्र प्रभाव र चरण-शिफ्टिङ प्रभावमा दोहोरो प्रभाव हुन्छ।
प्याकेज डिजाइन
जब तपाइँ परम्परागत हलोजनको चमक समायोजन गर्नुहुन्छ
बत्ती, रंग परिवर्तन हुनेछ।यद्यपि, पारम्परिक एलईडीले चमक परिवर्तन गर्दा रङको तापक्रम ट्यून गर्न सक्षम हुँदैन, केही परम्परागत प्रकाशको समान परिवर्तनको अनुकरण गर्दै।पहिलेका दिनहरूमा, धेरै बल्बहरूले PCB बोर्डमा संयुक्त विभिन्न CCT LEDs सँग नेतृत्व प्रयोग गर्नेछन्।
ड्राइभिङ वर्तमान परिवर्तन गरेर प्रकाश रङ परिवर्तन गर्नुहोस्।यसलाई CCT नियन्त्रण गर्न जटिल सर्किट लाइट मोड्युल डिजाइन चाहिन्छ, जुन लुमिनेयर निर्माताका लागि सजिलो काम होइन। प्रकाश डिजाइनको प्रगतिको रूपमा, कम्प्याक्ट प्रकाश फिक्स्चर जस्तै स्पट लाइट र डाउन लाइटहरू, साना आकार, उच्च घनत्व एलईडी मोड्युलहरू, कल गर्नका लागि। रङ ट्युनिङ र कम्प्याक्ट लाइट स्रोत आवश्यकताहरू पूरा गर्नुहोस्, बजारमा ट्युनेबल रङ COB हरू देखा पर्छन्।
कलर ट्युनिङ प्रकारका तीनवटा आधारभूत संरचनाहरू छन्, पहिलो, यसले PCB बोर्डमा न्यानो CCT CSP र कूल CCT CsP बन्डिङ प्रयोग गर्छ जसलाई चित्र 2 मा चित्रण गरिएको छ। दोस्रो प्रकारको ट्युनेबल COB LES सहित विभिन्न CCT फस्फरका धेरै स्ट्रिपहरूले भरिएको छ। चित्रमा देखाइएको siliconesas
3. यस कार्यमा, तेस्रो दृष्टिकोणले न्यानो CCT CSP LEDs लाई नीलो फ्लिप-चिप्स र सब्सट्रेटमा नजिकबाट जोडिएको सोल्डर मिसाएर लिइरहेको छ। त्यसपछि न्यानो-सेतो CSPs र नीलो फ्लिप-चिप्सलाई घेरेर सेतो रिफ्लेक्टिभ सिलिकन बाँध पठाइन्छ। अन्तमा। ,चित्र ४ मा देखाइए अनुसार दोहोरो रंगको COB मोड्युल पूरा गर्नका लागि यो फस्फर युक्त सिलिकोनले भरिएको छ।
Fig.4 न्यानो रंग CSP र नीलो फ्लिप चिप COB (संरचना 3- ShineOn विकास)
संरचना 3 सँग तुलना गर्दा, संरचना 1 का तीन बेफाइदाहरू छन्:
(a) विभिन्न सीसीटीहरूमा विभिन्न CSP प्रकाश स्रोतहरू बीचको रंग मिश्रण CSP प्रकाश स्रोतहरूको चिप्सको कारणले गर्दा फस्फोर सिलिकनको पृथकीकरणको कारणले समान छैन;
(b) CSP प्रकाश स्रोत सजिलैसँग भौतिक स्पर्शले क्षतिग्रस्त हुन्छ;
(c) प्रत्येक CSP प्रकाश स्रोतको अन्तरलाई COB लुमेन घटाउनको लागि धूलो फसाउन सजिलो छ;
संरचना 2 का पनि यसको बेफाइदाहरू छन्:
(a) निर्माण प्रक्रिया नियन्त्रण र CIE नियन्त्रणमा कठिनाई;
(b) विभिन्न CCT खण्डहरू बीचको रङ मिश्रण एकरूप हुँदैन, विशेष गरी नजिकको क्षेत्र ढाँचाको लागि।
चित्र 5 ले संरचना 3 (बायाँ) र संरचना 1 (दायाँ) को प्रकाश स्रोत संग निर्मित MR 16 बत्ती तुलना गर्दछ।तस्विरबाट, हामीले संरचना 1 को उत्सर्जन क्षेत्रको केन्द्रमा हल्का छाया छ, जबकि संरचना 3 को प्रकाश तीव्रता वितरण अधिक समान छ।
अनुप्रयोगहरू
संरचना 3 प्रयोग गर्ने हाम्रो दृष्टिकोणमा, हल्का रङ र चमक ट्युनिङका लागि दुई फरक सर्किट डिजाइनहरू छन्।साधारण ड्राइभरको आवश्यकता भएको एकल च्यानल सर्किटमा, सेतो CSP स्ट्रिङ र नीलो फ्लिप-चिप स्ट्रिङ समानान्तरमा जोडिएको हुन्छ। CSP स्ट्रिङमा एक निश्चित रेसिस्टोरिन हुन्छ।रेसिस्टरको साथ, ड्राइभिङ करन्टलाई CSPs र नीलो चिपहरू बीच विभाजन गरिएको छ जसको परिणामस्वरूप रङ र चमक परिवर्तन हुन्छ। विस्तृत ट्युनिङ परिणामहरू तालिका 1 र चित्र 6 मा देखाइएको छ। चित्र 7 मा देखाइएको एकल-च्यानल सर्किटको रंग ट्युनिङ कर्भ।CCT ले ड्राइभिङ करन्ट बढाउँछ।हामीले पारम्परिक हलोजन बल्ब्यान्डको अनुकरण गर्ने अर्को रैखिक ट्युनिङसँग दुईवटा ट्युनिङ व्यवहार महसुस गरेका छौं।ट्युनेबल CCT दायरा 1800K देखि 3000K सम्म छ।
टेबल 1।ShineOn एकल-च्यानल COB मोडेल 12SA को ड्राइभिङ वर्तमान संग फ्लक्स र CCT परिवर्तन
Fig.7CCT ट्युनिङ र ब्ल्याकबडी कर्भको साथमा एकल-च्यानल सर्किट नियन्त्रित COB(7a) र दुईमा ड्राइभिङ करेन्ट
हलोजन बत्ती (7b) को सन्दर्भमा सापेक्ष चमक संग व्यवहार ट्यूनिंग
अर्को डिजाइनमा डुअल च्यानल सर्किट प्रयोग गरिएको छ जहाँ सीसीटी ट्युनेबल एरेन्ज सिंगल च्यानल सर्किट भन्दा फराकिलो हुन्छ। CSP स्ट्रिङ र नीलो फ्लिप-चिप स्ट्रिङ सब्सट्रेटमा विद्युतीय रूपमा अलग हुन्छ र यसरी यसलाई विशेष पावर आपूर्ति चाहिन्छ। दुई सर्किटहरू इच्छित वर्तमान स्तर र अनुपातमा ड्राइभ गर्दै।यो ShineOn डुअल-च्यानल COB मोडेल 20DA को चित्र 8 मा देखाइएको 3000k देखि 5700Kas सम्म ट्युन गर्न सकिन्छ। तालिका 2 ले विस्तृत ट्युनिङ परिणामहरू सूचीबद्ध गरेको छ जसले बिहानदेखि साँझसम्म दिनको प्रकाश परिवर्तनलाई नजिकबाट अनुकरण गर्न सक्छ। अधिभोग सेन्सर र नियन्त्रणको प्रयोगलाई संयोजन गरेर। सर्किटहरू, यो ट्युनेबल प्रकाश स्रोतले दिनको समयमा नीलो प्रकाशको जोखिम बढाउन र रातको समयमा नीलो प्रकाशको जोखिम कम गर्न मद्दत गर्दछ, मानिसहरूको कल्याण र मानव कार्यसम्पादन, साथै स्मार्ट प्रकाश कार्यहरू प्रवर्द्धन गर्दछ।
सारांश
Tunable LED मोड्युलहरू संयोजन गरेर विकसित गरिएको थियो
चिप स्केल प्याकेजहरू (CSP) र चिप अन बोर्ड (COB) प्रविधि।CSPs र नीलो फ्लिप चिप उच्च शक्ति घनत्व र रंग एकरूपता प्राप्त गर्न COB बोर्डमा एकीकृत छन्, दोहोरो-च्यानल संरचना व्यावसायिक प्रकाश जस्तै अनुप्रयोगहरूमा फराकिलो CCT ट्युनिङ प्राप्त गर्न प्रयोग गरिन्छ।एकल-च्यानल संरचना घर र आतिथ्य जस्ता अनुप्रयोगहरूमा हलोजन बत्ती इमुलेटिङ डिम-टु-वार्म प्रकार्य प्राप्त गर्न प्रयोग गरिन्छ।
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
स्वीकृति
लेखकहरू राष्ट्रिय कुञ्जी अनुसन्धान र विकासबाट कोष स्वीकार गर्न चाहन्छन्
चीनको कार्यक्रम (No. 2016YFB0403900)।थप रूपमा, ShineOn (Beijing) मा सहकर्मीहरूबाट समर्थन
टेक्नोलोजी कम्पनी, पनि कृतज्ञ छ।
सन्दर्भहरू
[१] हान, एन, वू, वाई-एच।र Tang, Y,"KNX उपकरणको अनुसन्धान
बस इन्टरफेस मोड्युलमा आधारित नोड र विकास, 29 औं चिनियाँ नियन्त्रण सम्मेलन (CCC), 2010, 4346 -4350।
[२] पार्क, टी. र हङ, एसएच, "BACnet र यसको सन्दर्भ मोडेलको लागि नेटवर्क व्यवस्थापन प्रणालीको नयाँ प्रस्ताव", औद्योगिक सूचना विज्ञान (INDIN), 2010, 28-33 मा 8th IEEE अन्तर्राष्ट्रिय सम्मेलन।
[३] Wohlers I, Andonov R. and Klau GW, "DALIX: इष्टतम DALI प्रोटीन संरचना संरेखण", IEEE/ACM लेनदेन कम्प्युटेशनल जीवविज्ञान र बायोइन्फर्मेटिक्स, 10, 26-36।
[४]डोमिन्गुएज, एफ, तोहाफी, ए., टाइटे, जे. र स्टीन हाउट, के.,
"घर स्वचालन ZigBee उत्पादनको लागि वाइफाइसँग सहअस्तित्व", बेनेलक्स (SCVT), 2012, 1-6 मा सञ्चार र सवारी साधन प्रविधिमा IEEE 19th सिम्पोजियम।
[५]Lin, WJ, Wu, QX र Huang, YW,"LonWorks को पावर लाइन संचारमा आधारित स्वचालित मिटर रिडिङ प्रणाली", प्रविधि र नवप्रवर्तन (ITIC 2009) मा अन्तर्राष्ट्रिय सम्मेलन, 2009,1-5।
[६] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "एलईडीसँग अटो ट्युनिङ डेलाइट: स्वास्थ्य र कल्याणका लागि दिगो प्रकाश", 2013 ARCC वसन्त अनुसन्धान सम्मेलनको कार्यवाही, मार्च, 2013
[७] प्रकाश विज्ञान समूह श्वेत पत्र, "प्रकाश: स्वास्थ्य र उत्पादकता को बाटो", अप्रिल 25, 2016।
[८] फिगुइरो, एमजी, बुलो, जेडी, एट अल, "रातमा सर्काडियन प्रणालीको वर्णक्रमीय संवेदनशीलतामा परिवर्तनको लागि प्रारम्भिक प्रमाण", जर्नल अफ सर्काडियन रिदम्स ३:१४।फेब्रुअरी 2005।
[९]इनानीकी, एम,ब्रेनन,एम, क्लार्क, ई,"स्पेक्ट्रल डेलाइटिंग
सिमुलेशन: कम्प्युटिङ सर्काडियन लाइट, इन्टरनेशनल बिल्डिङ पर्फमेन्स सिमुलेशन एसोसिएसन, हैदराबाद, भारत, डिसेम्बर २०१५ को १४औँ सम्मेलन।