CSP-COB를 기반으로 한 조정 가능한 LED 모듈
추상적인: 연구에 따르면 광원의 색상과 인간주기주기 사이의 상관 관계가 나타났습니다. 환경 요구에 대한 컬러 튜닝은 고품질 조명 응용 분야에서 점점 더 중요해졌습니다. 완벽한 빛의 스펙트럼은 CRI가 높은 햇빛에 가장 가까운 자질을 나타냅니다. 인간의 민감성에 맞춰졌습니다. 인간 중심등 (HCL)은 다용도 시설, 교실, 건강 관리 및 분위기와 미학을 만드는 변화 환경에 따라 설계해야합니다. 조정 가능한 LED 모듈은 칩 스케일 패키지 (CSP)와 칩 (COB) 기술을 결합하여 개발되었습니다. CSP는 COB 보드에 통합되어 높은 전력 밀도 및 색상 균일 성을 달성하는 동시에 색상 조정 성의 새로운 기능을 추가하면서 그 결과 광원은 낮에는 밝고 차가운 색상 조명에서 하루 종일 어두운 조명, 저녁에는 따뜻한 조명으로 지속적으로 조정할 수 있습니다. 이 논문은 LED 모듈의 설계, 프로세스 및 성능과 따뜻한 조화 LED 조명 및 펜던트 조명의 적용을 자세히 설명합니다.
핵심 단어 :HCL, 일주기 리듬, 조정 가능한 LED, 듀얼 CCT, 따뜻한 디밍, CRI
소개
우리가 알고있는 LED는 50 년 넘게 주변에있었습니다. 흰색 LED의 최근 발전은 다른 백색광 소스를 대체하기 위해 대중의 눈으로 가져 왔으며, 전통적인 광원에 대한 대체품으로, LED는 에너지 절약과 장기 수명의 장점을 제시 할뿐만 아니라 문을 열어줍니다. 디지털화 및 색상 튜닝을위한 새로운 설계 유연성. 고강도 흰색 빛을 생성하는 흰색광 방출 다이오드 (WED)를 생성하는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 레드, 녹색 및 파란색의 세 가지 기본 색상을 방출 한 다음 세 가지 색상을 혼합하여 흰색 표시등을 형성합니다. 다른 하나는 인포 자재를 사용하여 단색 파란색 또는 바이올렛 LED 조명을 넓은 스펙트럼 흰색광으로 변환하는 것입니다. 형광등 전구는 작동합니다. 생산 된 빛의 '백색'은 본질적으로 인간의 눈에 맞게 설계되어 있으며 상황에 따라 항상 흰색 빛으로 생각하는 것이 적절하지는 않습니다.
스마트 조명은 오늘날 스마트 빌딩과 스마트 시티의 핵심 영역입니다. 점점 더 많은 제조업체가 새로운 건축물의 스마트 조명의 설계 및 설치에 참여합니다. 결과는 다양한 브랜드의 제품에서 엄청난 양의 통신 패턴이 구현된다는 것입니다. knx) bacnetp ', dali, zigbee-zhazba', plc-lonworks 등과 같은 모든 제품에서 중요한 문제는 각각과 상호 작용할 수 없다는 것입니다. 다른 (즉, 낮은 호환성 및 확장 성).
SSL (Solid-State Lighting)의 초기부터 건축 조명 시장에 다양한 조명을 제공 할 수있는 LED Luminaires가 건축 조명 시장에 있습니다. 설치가 성공할 경우 Specifier. LED 등기구에는 흰색 튜닝, 희미한대로 및 풀 컬러 튜닝의 세 가지 기본 범주가 있습니다. 모든 범주는 Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth 또는 Bigbee를 사용하여 무선 송신기로 제어 할 수 있습니다. 다른 프로토콜은 전원을 구축하기 위해 고화되어 있습니다. 이러한 옵션을 통해 LED는 인간주기 리듬을 충족시키기 위해 색상 또는 CCT를 변경할 수있는 가능한 솔루션을 제공합니다.
일주기 리듬
식물과 동물은 약 24 시간 사이클주기에 걸쳐 행동 및 생리 학적 변화의 패턴을 나타내며, 이는 일주기 리듬입니다. 카카 디아 리듬은 외인성과 내인성 리듬에 의해 영향을받습니다.
일주기 리듬은 뇌에서 생성 된 주요 호르몬 중 하나 인 멜라토닌에 의해 제어됩니다. 멜라노 신 수용체 멜라토닌 생산을 종료하여 푸른 빛으로 푸른 빛으로 일주기 단계를 설정합니다. " 다양한 수면 단계에 완전히 들어가는데, 이는 인체의 중요한 회복 시간입니다. 일주기 중단의 영향은 마음을 넘어서 하루 종일 잠을 자고 잠을 자게됩니다.
인간의 생물학적 리듬에 대해서는 수면/웨이크 사이클, 핵심 체온, 멜라 토노 컨테이션, 코티솔 농도 및 알파 아밀라제 농도 8. 그러나 빛은 지구상의 일주기 리듬의 주요 동기화 자입니다. 조명 강도, 스펙트럼 분포, 타이밍 및 지속 시간은 일일 내부 시계에도 영향을 미치는 인간 일주기 시스템에 영향을 줄 수 있습니다. 조명 노출 시간은 내부 시계를 전진 시키거나 지연시킬 수 있습니다. "일주기 리듬은 인간의 성능과 편안함에 영향을 미칩니다. 555nm (녹색 영역) 따라서 삶의 질을 향상시키기 위해 조정 가능한 CCT를 사용하는 방법. 통합 감지 및 제어 시스템이있는 LED는 이러한 고성능의 건강한 조명 요구 사항을 충족시키기 위해 개발할 수 있습니다.
그림 1 빛은 24 시간 멜라토닌 프로파일, 급성 효과 및 위상 변화 효과에 이중 효과를 갖습니다.
패키지 디자인
기존의 할로겐의 밝기를 조정할 때
램프, 색상이 변경됩니다. 그러나 기존의 LED는 밝기를 바꾸는 동안 색상 온도를 조정할 수 없으며 일부 기존 조명의 동일한 변화를 모방합니다. 초기에는 많은 전구가 PCB 보드 토에 결합 된 다른 CCT LED와 함께 LED를 사용합니다.
운전 전류를 변경하여 조명 색상을 변경하십시오. CCT를 제어하려면 복잡한 회로 조명 모듈 디자인이 필요합니다. CCT는 조명기구 제조업체에게는 쉬운 일이 아닙니다. 조명 설계가 발전 할 때 스팟 라이트 및 다운 조명과 같은 소형 조명 고정 장치는 포스 볼 크기, 고밀도 LED 모듈을 호출합니다. 색상 튜닝과 소형 광원 요구 사항을 모두 만족 시키면 조정 가능한 컬러 코브가 시장에 나타납니다.
색상 조정 유형의 세 가지 기본 구조가 있습니다. 첫 번째는 그림 2에 나와있는 PCB 보드의 따뜻한 CCT CSP 및 Cool CCT CSP 본딩을 사용합니다. 2에 나와있는 두 번째 유형 조정 가능한 코브는 여러 CCT 인의 여러 줄무늬로 채워져 있습니다. 실리콘은 그림에 표시되어 있습니다
3.이 작업에서, 따뜻한 CCT CSP LED와 함께 블루 플립 칩과 기판에 밀접하게 납땜된다 , 그것은 형광체로 채워진 실리코 네토에 그림 4에 도시 된 바와 같이 이중 컬러 코브 모듈을 완성한다.
그림 4 따뜻한 컬러 CSP 및 파란색 플립 칩 코브 (구조 3- 샤이노 개발)
구조 3과 비교하여 구조 1에는 세 가지 단점이 있습니다.
(a) 다른 CCT에서 상이한 CSP 광원들 사이의 컬러 혼합은 CSP 광원의 칩에 의해 야기 된 형광체 실리콘의 분리로 인해 균일하지 않다;
(b) CSP 광원은 물리적 인 터치로 쉽게 손상됩니다.
(c) 각 CSP 광원의 간격은 먼지를 쉽게 포획하여 COB 루멘 감소를 유발합니다.
구조 2는 또한 단점이 있습니다.
(a) 제조 공정 제어 및 CIE 제어의 어려움;
(b) 다른 CCT 섹션 간의 색 혼합은 특히 근거리 패턴에 대해 균일하지 않습니다.
그림 5는 구조 3 (왼쪽) 및 구조 1 (오른쪽)의 광원으로 제작 된 MR 16 램프를 비교합니다. 그림에서, 우리는 구조 1이 방출 영역 중심에 밝은 그늘을 가지고 있고, 구조 3의 theluminous 강도 분포는 더 균일하다는 것을 발견 할 수 있습니다.
응용 프로그램
구조 3을 사용한 우리의 접근에는 밝은 색과 밝기 튜닝을위한 두 가지 다른 회로 설계가 있습니다. 간단한 드라이버 요구 사항이있는 단일 채널 회로에서 흰색 CSP 문자열과 파란색 플립 칩 스트링은 평행하게 연결됩니다. CSP 스트링의 고정 저항이 있습니다. 저항을 사용하면 구동 전류가 CSP와 파란색 칩으로 나뉘어져 색상과 밝기가 변경됩니다. 자세한 튜닝 결과는 표 1과 그림 6에 나와 있습니다. 그림 7에 표시된 단일 채널 회로의 색상 튜닝 곡선. CCT는 주행 전류를 증가시킵니다. 우리는 하나의 전통적인 할로겐 구절 밴드를 더 선형 튜닝으로 모방 한 두 튜닝 동작을 깨달았습니다. 조정 가능한 CCT 범위는 1800K에서 3000K입니다.
표 1. Shineon 단일 채널 코브 모델 12SA의 운전 전류로 플럭스 및 CCT 변경
단일 채널 회로 제어 COB (7A) 및 두 가지에서 구동 전류가있는 흑체 곡선과 함께 튜닝 튜닝 및
할로겐 램프와 관련하여 상대적인 휘도를 가진 튜닝 동작 (7b)
다른 디자인은 CCT Tunable 배열이 단일 채널 교회보다 넓은 듀얼 채널 회로를 사용합니다. CSP 스트링과 파란색 플립 칩 스트링 are는 기판에서 전기적으로 분리되어 특수 전원 공급 장치가 필요합니다. 색상과 밝기는 두 회로를 원하는 전류 수준 및 비율로 구동합니다. Shineon 듀얼 채널 코브 모델 20DA.Table 2의 그림 8에 표시된 3000K에서 5700kas로 조정할 수 있습니다. TABLE 2는 아침부터 저녁까지 일일 조명 변화를 밀접하게 시뮬레이션 할 수있는 세부적인 튜닝 결과를 나열했습니다. 점유 센서 및 제어의 사용을 결합함으로써. 회로,이 조정 가능한 빛의 소스 헬프는 낮 동안 푸른 빛에 대한 노출을 증가시키고 밤 동안 푸른 빛에 대한 노출을 줄이고 사람들의 복지와 인간의 성능을 촉진합니다. 스마트 조명 기능.
요약
조정 가능한 LED 모듈은 결합하여 개발되었습니다
칩 스케일 패키지 (CSP) 및 칩 탑승 (COB) 기술. CSPSand Blue Flip Chip은 COB 보드에 통합되어 고전력 밀도 및 색상 균일 성을 달성하기 위해 듀얼 채널 구조는 상용 조명과 같은 응용 분야에서 더 넓은 CCT 튜닝을 달성하는 데 사용됩니다. 단일 채널 구조는 가정 및 환대와 같은 응용 분야에서 할로겐 램프를 모방하는 희미한 여성 기능을 달성하는 데 사용됩니다.
978-1-5386-4851-3/17/$ 31.00 02017 IEEE
승인
저자는 National Key Research and Development의 자금을 인정하고 싶습니다.
중국 프로그램 (No. 2016YFB0403900). 또한 Shineon (Beijing)의 동료들의 지원
Technology Co는 또한 감사하게 인정됩니다.
참조
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