Modules LED accordables basés sur CSP-COB
Abstrait: La recherche a indiqué que la corrélation entre la couleur des sources lumineuses et le cycle circadien humain. L'un réglage des besoins environnementaux est devenu de plus en plus important dans les applications d'éclairage de haute qualité. Un spectre parfait de lumière devrait présenter des qualités les plus proches du soleil avec un IRC élevé, mais est idéalement adapté à la sensibilité humaine. Un feu central humain (HCL) doit être conçu selon un environnement de changement tel que les installations multi-usages, les salles de classe ， les soins de santé ， et pour créer l'ambiance et l'esthétique. Des modules LED accordables ont été développés en combinant la technologie des packages d'échelle de puce (CSP) et CHIP à bord (COB). Les CSP sont intégrés sur une planche COB pour obtenir une densité de puissance élevée et une uniformité des couleurs ， tout en ajoutant une nouvelle fonction de l'accordabilité des couleurs.
Mots clés:HCl, rythmes circadiens, LED réglable, double CCT, gradation chaude, CRI
Introduction
Le LED tel que nous le savons existe depuis plus de 50 ans. Le développement récent des LED blancs est ce qui l'a introduit dans l'œil du public en remplacement d'autres sources de lumière blanche. Émettre trois couleurs primaires - rouge, vert et bleu - puis mélangez trois couleurs pour former la lumière blanche. L'autre consiste à utiliser des matériaux de phosphore pour convertir la lumière monochromatique bleu ou violet à la lumière blanche à large spectre `` blanche '' de la même manière que la lumière fluorescente fonctionne.
L'éclairage intelligent est un domaine clé du bâtiment intelligent et de la ville intelligente de nos jours. (c'est-à-dire, faible compatibilité et extensibilité).
Les luminaires LED ayant la capacité de fournir des couleurs lumineuses variables ont été sur le marché de l'éclairage architectural depuis les premiers jours de l'éclairage à semi-conducteurs (SSL). Bien que l'éclairage tunable de couleur reste un travail en cours et nécessite une certaine quantité de devoirs par le spécificateur si l'installation doit réussir. Il existe trois catégories de base de types de couleurs dans les luminaires LED: le réglage blanc, le faible-chaleur et le réglage de la couleur. Toutes les trois catégories peuvent être contrôlées par un émetteur sans fil utilisant Zigbee ， Wi-Fi, Bluetooth ou d'autres protocoles ， et sont durs à câbler la puissance.
Rythmes circadiens
Les plantes et les animaux présentent des schémas de changements comportementaux et physiologiques sur un cycle d'environ 24 heures qui se répètent au cours des jours successifs, ce sont des rythmes circadiens. Les rythmes circadiens sont influencés par des rythmes exogènes et endogènes.
Le rythme circadien est contrôlé par la mélatonine qui est l'une des principales hormones produites dans le cerveau. Et cela induit également la somnolence. L'impact de la perturbation circadienne s'étend au-delà de la pleine conscience de la journée et du sommeil la nuit.
À propos des rythmes biologiques chez l'homme peut être mesuré de plusieurs manières généralement, le cycle de sommeil / sillage, la température corporelle centrale, la mélatoninconcentration, la concentration du cortisol et la concentration alpha amylase8.Mais la lumière est le principal synchroniseur de rythmes circadiens à la position locale sur Terre ， Parce que l'intensité de la lumière affecte l'intervalle quotidien, le timage et la durée aussi. Le temps de l'exposition à la lumière peut avancer ou retarder l'horloge interne ". Les rythmes circadiens influenceront les performances et le confort de l'homme, etc. Des LED accordables avec un système de détection et de contrôle intégrée peuvent être développés pour répondre à de telles exigences d'éclairage saines.
Fig.1 La lumière a un double effet sur le profil de mélatonine 24 heures sur 24, l'effet aigu et l'effet de décalage de phase.
Conception de forfait
Lorsque vous ajustez la luminosité de l'halogène conventionnel
lampe, la couleur sera modifiée. Cependant, la LED conventionnelle n'est pas en mesure de régler la température de la couleur tout en changeant la luminosité, émulant le même changement d'un éclairage conventionnel. Dans les premiers jours, de nombreuses ampoules utiliseront LED avec différentes LED CCT combinées sur la carte PCB
Changez la couleur de l'éclairage en changeant le courant de conduite. Il a besoin d'une conception complexe du module de lumière de circuit pour contrôler le CCT, ce qui n'est pas une tâche facile pour le fabricant de luminaires. Au fur et à mesure que la conception de l'éclairage avance ， le luminaire d'éclairage compact tel que les feux de spot et les feux à bas, appelle la taille de la source d'éclairage, les modules LED à haute densité, afin de satisfaire à la fois l'ajustement des couleurs et les exigences de source d'éclairage compacte, les cobs de couleur accordés apparaissent sur le marché.
Il existe trois structures de base de types de couleurs, le premier, il utilise le CCT CCT chaud et la liaison CCT CCT cool sur la carte PCB directement illustrée dans la figure 2. Le deuxième type de COB réglable avec les LES remplies de plusieurs bandes de silicones de phosphore CCT différentes illustrées à la figure illustrée
3. dans le travail, une troisième approche est adoptée en mélangeant CCT CCT CCT WarmSwith Blue Flipphips et en soudure étroitement attachée sur un substrat. Puis un barrage en silicone réfléchissant blanc est distribué pour entourer les CSP blancs chauds et les flip-chips bleus.
Fig.4 Couleur chaude CSP et COB BLUE FLIP COB (Structure 3- Shineon Development)
Par rapport à la structure 3, la structure 1 présente trois inconvénients:
(a) Le mélange de couleurs entre les différentes sources de lumière CSP dans différents CCT n'est pas uniforme en raison de la ségrégation du silicone au phosphore causée par les puces des sources de lumière CSP;
(b) La source de lumière CSP est facilement endommagée avec une touche physique;
(c) L'espace de chaque source de lumière CSP est facile à piéger la poussière pour provoquer une réduction de la lumière de COB;
Structure2 a également ses inconvénients:
a) difficulté à fabriquer le contrôle des processus et le contrôle de la CIE;
(b) Le mélange de couleurs entre les différentes sections CCT n'est pas uniforme, en particulier pour le motif de champ proche.
La figure 5 compare les lampes MR 16 construites avec la source lumineuse de la structure 3 (à gauche) et la structure 1 (à droite). Depuis l'image, nous pouvons trouver la structure 1 a une teinte claire au centre de la zone d'émission, tandis que la distribution de l'intensité élumineuse de la structure 3 est plus uniforme.
Applications
Dans notre approche utilisant la structure 3, il existe deux conceptions de circuits différentes pour le réglage de la couleur lumineuse et de la luminosité. Dans un circuit à canal unique qui a une simple exigence de pilote, la chaîne CSP blanche et la chaîne de feuille de feuille bleue sont connectées en parallèle. Il existe une résistance fixe de la chaîne CSP. Avec la résistance, le courant de conduite est divisé entre les CSP et les puces bleues résultant de la couleur et de la luminosité. Les résultats de réglage détaillé sont présentés dans les tableaux 1 et 6. La courbe de réglage de la couleur des circuits à canal unique illustré à la figure7. Le CCT augmente le courant de conduite. Nous avons réalisé deux comportements de réglage avec un bulbran halogène conventionnel émulant l'autre réglage plus linéaire. La plage de CCT accordable est de 1800k à 3000K.
Tableau 1. Le flux et le CCT changent avec le courant de conduite de Shineon Model 12SA de COB mono-canal
Fig.
Comportements de réglage avec luminance relative en référence à la lampe halogène (7b)
L'autre conception utilise un circuit à double canal où l'arrangement accordable CCT est plus large que le circuit à canal unique. La chaîne CSP et la file-plipare bleu se séparent électriquement sur le substrat et nécessite donc une alimentation électrique spéciale. La couleur et la luminosité sont réglées en conduisant les deux circuits au niveau actuel et au rapport actuels souhaités. Il peut être réglé de 3000K à 5700kas illustré à la figure 8 du modèle de Cob à double canal Shineon 20da.Table 2 a énuméré le résultat détaillé qui peut simuler de près le changement de lumière du matin au soir. ainsi que les fonctions d'éclairage intelligentes.
Résumé
Des modules LED accordables ont été développés en combinant
Packages à échelle de puce (CSP) et technologie de carton à bord (COB). La puce de flip bleu CSPSand est intégrée sur une carte COB pour obtenir une densité élevée et une uniformité des couleurs, la structure à double canal est utilisée pour obtenir un réglage CCT plus large dans des applications comme l'éclairage commercial. La structure à canal unique est utilisée pour atteindre la fonction de faible teneur en matière de chaleur émulant la lampe halogène dans des applications comme la maison et l'hospitalité.
978-1-5386-4851-3 / 17 / 31,00 $ 02017 IEEE
Reconnaissance
Les auteurs tiennent à remercier le financement de la recherche et du développement clés nationaux
Programme de Chine (n ° 2016YFB0403900). De plus, le soutien des collègues de Shineon (Pékin)
Technology Co, est également très apprécié.
Références
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