Modiwlau LED tunable yn seiliedig ar CSP-COB
Haniaethol: Mae ymchwil wedi nodi'r gydberthynas rhwng lliw ffynonellau golau a chylch circadaidd dynol. Mae tiwnio color i anghenion amgylcheddol wedi dod yn fwy a mwy pwysig mewn cymwysiadau goleuadau o ansawdd uchel. Dylai sbectrwm perffaith o olau arddangos rhinweddau agosaf at olau haul gyda CRI uchel, ond mae'n ddelfrydol ei fod yn ddelfrydol yn gysylltiedig â sensitifrwydd dynol. Mae angen peiriannu golau canolog dynol (HCL) yn unol ag amgylchedd newid fel cyfleusterau aml-ddefnydd, ystafelloedd dosbarth ， gofal iechyd ， ac i greu awyrgylch ac estheteg. Datblygwyd modiwlau LED tunable trwy gyfuno pecynnau graddfa sglodion (CSP) a thechnoleg sglodion ar fwrdd (COB). Mae CSPs wedi'u hintegreiddio ar fwrdd COB i gyflawni dwysedd pŵer uchel ac unffurfiaeth lliw ， wrth ychwanegu swyddogaeth newydd tiwniadwyedd lliw. Gellir tiwnio'r ffynhonnell golau sy'n deillio o hyn yn barhaus o oleuadau lliw llachar, oerach yn ystod y dydd i oleuadau pylu ， cynhesach gyda'r nos, Mae'r papur hwn yn manylu ar ddyluniad, proses a pherfformiad y modiwlau LED a'i gymhwysiad mewn pylu cynnes LED i lawr golau a golau tlws crog.
Geiriau allweddol:HCl, rhythmau circadian, LED tunable, CCT deuol, pylu cynnes, CRI
Cyflwyniad
Y LED fel y gwyddom ei fod wedi bod o gwmpas ers dros 50 mlynedd. Datblygiad diweddar LEDau Gwyn yw'r hyn sydd wedi dod ag ef i lygad y cyhoedd yn lle ffynonellau golau gwyn eraill. Mae cymhariaeth â'r ffynonellau golau traddodiadol ， LED nid yn unig yn cyflwyno manteision arbed ynni ac oes hir, ond hefyd yn agor y drws i hyblygrwydd dylunio newydd ar gyfer digideiddio a thiwnio lliw. Mae dwy ffordd sylfaenol o gynhyrchu deuodau allyrru golau gwyn (WEDs) sy'n cynhyrchu golau gwyn dwyster uchel. Un yw defnyddio LEDs unigol sy'n allyrru tri lliw cynradd-coch, gwyrdd a glas-ac yna cymysgu tri lliw i ffurfio golau gwyn. Yr llall yw defnyddio deunyddiau ffosffor i drosi golau LED glas monocromatig neu fioled i olau gwyn sbectrwm eang ，, llawer yn yr un peth ffordd mae bwlb golau fflwroleuol yn gweithio. Mae'n bwysig nodi bod 'gwynder' y golau a gynhyrchir yn cael ei beiriannu yn y bôn i weddu i'r llygad dynol ， ac yn dibynnu ar y sefyllfa efallai na fydd bob amser yn briodol meddwl amdani fel golau gwyn.
Mae goleuadau craff yn faes allweddol yn yr adeilad craff a dinas glyfar y dyddiau hyn. Mae nifer cynyddol o weithgynhyrchwyr yn cymryd rhan wrth ddylunio a gosod goleuadau craff mewn cystrawennau newydd. Canlyniad yw bod llawer iawn o batrymau cyfathrebu yn cael eu gweithredu mewn gwahanol frandiau o gynhyrchion ， Fel knx) bacnetp ', dali ， zigbee-zhazba' ， plc-lonworks, ac ati. Un broblem hanfodol yn yr holl gynhyrchion hyn yw na allant Cydweithrediad â'i gilydd (h.y., cydnawsedd isel ac estynadwyedd).
Mae luminaires LED sydd â'r gallu i ddarparu lliw golau amrywiol wedi bod ar y farchnad Goleuadau Pensaernïol ers dyddiau cynnar goleuadau cyflwr solid (SSL). Er bod goleuadau lliw-tunable yn parhau i fod yn waith ar y gweill ac mae angen rhywfaint o waith cartref ar y Manylebwr os yw'r gosodiad i fod yn llwyddiannus. Mae tri chategori sylfaenol o fathau tiwnio lliw mewn luminaires LED: tiwnio gwyn, dim-i-gynnes, a thunio lliw-llawn. Gellir rheoli'r tri chategori gan drosglwyddydd diwifr gan ddefnyddio zigbee ， wi-fi, bluetooth neu Protocolau eraill ， ac maent yn galed i adeiladu pŵer. Ar ôl yr opsiynau hyn, mae LED yn darparu atebion posibl i newid lliw neu CCT i gwrdd â'r rhythmau circadian dynol.
Rhythmau circadian
Mae planhigion ac anifeiliaid yn arddangos patrymau o newidiadau ymddygiadol a ffisiolegol dros gylch oddeutu 24 awr sy'n ailadrodd dros ddiwrnodau olynol-mae'r rhain yn rhythmau circadian. Mae rhythmau Cylchdia yn cael eu dylanwadu gan rythmau alldarddol ac mewndarddol.
Mae'r rhythm circadian yn cael ei reoli gan melatonin sy'n un o'r prif hormonau a gynhyrchir yn yr ymennydd. Ac mae'n cymell cysgadrwydd hefyd. Mae derbynyddion melanopsin yn gosod y cyfnod circadaidd gyda golau glas wrth -wylio trwy gau cynhyrchu melatonin ". Bydd yr un o'r un tonfeddi glas o olau gyda'r nos yn ymyrryd â chysgu ac yn tarfu ar y rhythm circadian. mynd i mewn i wahanol gyfnodau cwsg ， sy'n amser adferol hanfodol i'r dynol Body.FurtherMore ， Mae effaith aflonyddwch circadian yn ymestyn y tu hwnt i ymwybyddiaeth ofalgar y dydd ac yn cysgu yn y nos.
Ynglŷn â'r rhythmau biolegol mewn bodau dynol gellir eu mesur mewn sawl ffordd fel arfer, cylch cysgu/deffro, tymheredd craidd y corff, melatonincencentration, crynodiad cortisol, a chrynodiad amylas alffa8. ond golau yw prif gydamseryddion rhythmau circadian i safle lleol ar y ddaear ， oherwydd bod y ddaear yn cael ei Dwysedd Ysgafn ， Gall Dosbarthu, Amseru a Hyd Sbectrwm ddylanwadu ar y System Circadian Dynol. Mae hynny'n effeithio ar y cloc mewnol dyddiol hefyd. Gall amser yr amlygiad golau naill ai symud ymlaen neu oedi cloc yinternal ". Bydd y rhythmau circadaidd yn dylanwadu ar berfformiad a chysur y dynol ac ati. Y system circadian dynol yw'r tolight mwyaf sensitif ar 460nm (rhanbarth glas y visiblespectrum), ond mae'r system weledol yn fwyafsensitif i 555nm (Rhanbarth Gwyrdd). Felly mae sut i ddefnyddio'r CCT tunadwy a dwyster i wella ansawdd bywyd yn dod yn fwy a mwy pwysig.Color Gellir datblygu LEDau tunable gyda system synhwyro a rheoli integredig i fodloni gofynion goleuo iach, perfformiad mor uchel.
Ffig.1 Mae golau yn cael effaith ddeuol ar y proffil melatonin 24 awr, effaith acíwt ac effaith newid cam.
Dyluniad Pecyn
Pan fyddwch chi'n addasu disgleirdeb halogen confensiynol
Lamp, bydd y lliw yn cael ei newid. Fodd bynnag, nid yw LED confensiynol yn gallu tiwnio tymheredd lliw wrth newid disgleirdeb ， efelychu'r un newid mewn rhai goleuadau confensiynol. Yn y dyddiau cynharach, bydd llawer o fylbiau yn defnyddio LED gyda gwahanol LEDau CCT wedi'u cyfuno ar y PCB BoardTo
Newid y lliw goleuo trwy newid cerrynt gyrru. Mae angen dyluniad modiwl golau cylched cymhleth arno i reoli CCT, nad yw'n dasg hawdd ar gyfer gwneuthurwr luminaire. Fel y dyluniad goleuadau ymlaen llaw ， y gosodiad goleuadau cryno fel goleuadau sbot a goleuadau i lawr, yn galw maint forsmall, modiwlau LED dwysedd uchel, er mwyn Bodloni gofynion tiwnio lliw a ffynhonnell golau cryno, mae cobiau lliw tiwniadwy yn ymddangos yn y farchnad.
Mae yna dri strwythur sylfaenol o fathau tiwnio lliw, y cyntaf, mae'n defnyddio'r CSP CCT cynnes a bondio CSP CCT cŵl ar y bwrdd PCB a ddangosir yn uniongyrchol yn Ffigur 2. Y cob tiwniadwy ail fath gyda LES wedi'i lenwi â streipiau lluosog o wahanol ffosffor CCT siliconesas a ddangosir yn y ffigur
3. Yn y gwaith hwn, mae trydydd dull yn cymryd trwy gymysgu CSP CCC cynnes Ledswith Blue Flip-sglodion a sodr agos ynghlwm ar swbstrad. Yna mae argae silicon adlewyrchol gwyn yn cael ei ddosbarthu i amgylchynu'r PSPs cynnes gwyn a'r fflip-sglodion glas. , mae'n llawn ffosffor sydd wedi'i gynnwys siliconeto, cwblhewch y modiwl COB lliw deuol fel y dangosir yn Ffig.4.
Ffig.4 CSP lliw cynnes a chob sglodion fflip glas (Strwythur 3- Datblygiad Shineon)
O gymharu â'r Strwythur 3, mae gan Strwythur 1 dri anfantais:
(a) nid yw cymysgu lliwiau ymhlith y gwahanol ffynonellau golau CSP mewn gwahanol CCTs yn unffurf oherwydd gwahanu silicon ffosffor a achosir gan sglodion ffynonellau golau CSP;
(b) Mae ffynhonnell golau CSP wedi'i difrodi'n hawdd gyda chyffyrddiad corfforol;
(c) mae bwlch pob ffynhonnell golau CSP yn hawdd trapio'r llwch i achosi gostyngiad cob lumen;
Mae gan Strwythur2 hefyd ei anfanteision:
(a) anhawster wrth reoli prosesau gweithgynhyrchu a rheoli CIE;
(b) Nid yw cymysgu lliwiau ymhlith y gwahanol adrannau CCT yn unffurf, yn enwedig ar gyfer y patrwm cae agos.
Mae Ffigur 5 yn cymharu lampau MR 16 a adeiladwyd â ffynhonnell golau strwythur 3 (chwith) a strwythur 1 (dde). O'r llun, gallwn ddod o hyd i'r strwythur 1 â chysgod ysgafn yng nghanol yr ardal allyrru, tra bod dosbarthiad dwyster y glymog yn strwythur 3 yn fwy unffurf.
Ngheisiadau
Yn ein dull gan ddefnyddio Strwythur 3, mae dau ddyluniad cylched gwahanol ar gyfer y lliw golau a'r tiwnio disgleirdeb. Mewn cylched un sianel sydd â gofyniad gyrrwr syml, mae'r llinyn PDC gwyn a'r llinyn fflip-sglodyn glas wedi'u cysylltu yn gyfochrog. Mae gwrthydd sefydlog y llinyn PDC. Gyda'r gwrthydd, mae'r cerrynt gyrru wedi'i rannu rhwng PSPau a sglodion glas sy'n arwain at newid y lliw a'r disgleirdeb. Dangosir y canlyniadau tiwnio manwl yn Nhabl 1 a Ffigur 6. Cromlin tiwnio lliw cylchedis un sianel a ddangosir yn Ffigur7. Mae'r CCT yn cynyddu'r cerrynt gyrru. Rydym wedi sylweddoli dau ymddygiad tiwnio gydag un yn efelychu Bulband Halogen confensiynol y llall yn tiwnio mwy llinol. Mae'r ystod CCT tunable rhwng 1800K a 3000K.
Tabl 1. Newid fflwcs a cct gyda cherrynt gyrru model cob un sianel shineon 12sa
Ffig.7cct Tiwnio ynghyd â chromlin Blackbody gyda cherrynt gyrru yn y COB un-sianel-gylched (7A) a'r ddau
Ymddygiadau tiwnio â goleuedd cymharol gan gyfeirio at lamp halogen (7b)
Mae'r dyluniad arall yn defnyddio cylched sianel ddeuol lle mae'r trefniant tiwniadwy CCT yn ehangach na'r cylched sianel sengl. Mae straen fflip-sglodion glas y CSP yn ar wahân yn drydanol ar y swbstrad ac felly mae angen cyflenwad pŵer arbennig arno. Mae'r lliw a'r disgleirdeb yn cael ei diwnio gan Gyrru'r ddau gylched ar y lefel a'r gymhareb gyfredol a ddymunir. Gellir ei diwnio o 3000K i 5700KAs a ddangosir yn Ffigur 8 o Model Cob Sianel Deuol Shineon 20DA.Table 2 Rhestrwyd y canlyniad tiwnio manwl a all efelychu newid golau dydd yn agos o fore i nos. Gan gyfuno'r defnydd o synhwyrydd deiliadaeth a rheolaeth Cylchedau ， Mae'r sesiynau ffynhonnell golau tiwniadwy hwn yn cynyddu amlygiad i olau glas yn ystod y dydd ac yn lleihau amlygiad i olau glas yn ystod y nos ， hyrwyddo lles pobl a pherfformiad dynol, fel yn ogystal â swyddogaethau goleuo craff.
Nghryno
Datblygwyd modiwlau LED tunable trwy gyfuno
Pecynnau Graddfa Sglodion (CSP) a thechnoleg sglodion ar fwrdd (COB). Mae sglodyn fflip glas CSPSand wedi'u hintegreiddio ar fwrdd COB i sicrhau dwysedd pŵer uchel ac unffurfiaeth lliw, defnyddir strwythur sianel ddeuol i gyflawni tiwnio CCT ehangach mewn cymwysiadau fel goleuadau masnachol. Defnyddir strwythur un sianel i gyflawni swyddogaeth dim-i-gynnau sy'n efelychu lamp halogen mewn cymwysiadau fel cartref a lletygarwch.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31.00 02017 IEEE
Cydnabyddiaeth
Hoffai'r awduron gydnabod y cyllid gan yr ymchwil a datblygu allweddol cenedlaethol
Rhaglen Tsieina (Rhif 2016YFB0403900). Yn ogystal, cefnogaeth gan y cydweithwyr yn Shineon (Beijing)
Mae Technology Co, hefyd yn cael ei gydnabod yn ddiolchgar.
Cyfeiriadau
[1] Han, N., Wu, Y.-H. a Tang, Y, "Ymchwil i Ddyfais KNX
Nod a datblygiad yn seiliedig ar y modiwl rhyngwyneb bws ", 29ain Cynhadledd Rheoli Tsieineaidd (CCC), 2010, 4346 -4350.
[2] Park, T. a Hong, SH, “Cynnig newydd o system rheoli rhwydwaith ar gyfer Bacnet a'i fodel cyfeirio", 8fed Cynhadledd Ryngwladol IEEE ar wybodaeth ddiwydiannol (Indin), 2010, 28-33.
[3] Wohlers I, Andonov R. a Klau GW, "DALIX: Aliniad Strwythur Protein DALI Gorau", Trafodion IEEE/ACM ar Fioleg Gyfrifiadurol a Biowybodeg, 10, 26-36.
[4] Dominguez, F, Touhafi, A., Tiete, J. a Steen Haut, K.,
“Cydfodoli â WiFi ar gyfer Cynnyrch Zigbee Awtomeiddio Cartref” ， IEEE 19eg Symposiwm ar Gyfathrebu a Thechnoleg Cerbydau yn y Benelux (SCVT), 2012, 1-6.
[5] Lin, WJ ， Wu, QX a Huang, YW, "System Darllen Mesuryddion Awtomatig yn seiliedig ar gyfathrebu llinell bŵer LonWorks", Cynhadledd Ryngwladol ar Dechnoleg ac Arloesi (ITIC 2009), 2009,1-5.
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, “Golau Dydd Tiwnio Auto gyda LEDau: Goleuadau Cynaliadwy ar gyfer Iechyd a Lles", Trafodion Cynhadledd Ymchwil Gwanwyn ARCC 2013, MAR, 2013
[7] Papur Gwyn Grŵp Gwyddoniaeth Goleuadau, "Goleuadau: Y Ffordd i Iechyd a Chynhyrchedd", Ebrill 25, 2016.
[8] Figueiro, MG, Bullough, JD, et al, "Tystiolaeth ragarweiniol ar gyfer newid yn sensitifrwydd sbectrol y system circadian gyda'r nos", Journal of Circadian Rythms 3:14. Chwefror 2005.
[9] Inanici, M, Brennan, M, Clark, E, "Golau Dydd Sbectrol
Efelychiadau: Cyfrifiadura Golau Circadian ", 14eg Cynhadledd Cymdeithas Efelychu Perfformiad Adeiladu Rhyngwladol, Hyderabad, India, Rhagfyr.2015.