CSP-COB वर आधारित ट्यून करण्यायोग्य एलईडी मॉड्यूल
गोषवारा: संशोधनाने प्रकाश स्रोतांचा रंग आणि मानवी सर्केडियन चक्र यांच्यातील परस्परसंबंध दर्शविला आहे. उच्च गुणवत्तेच्या प्रकाशयोजनांमध्ये पर्यावरणीय गरजांनुसार रंगसंगती अधिकाधिक महत्त्वाची बनली आहे. प्रकाशाचा परिपूर्ण स्पेक्ट्रम उच्च CRI सह सूर्यप्रकाशाच्या सर्वात जवळचे गुण प्रदर्शित केले पाहिजे, परंतु आदर्शपणे मानवी संवेदनशीलतेशी सुसंगत.बहु-वापर सुविधा, वर्गखोल्या, आरोग्य सेवा, आणि वातावरण आणि सौंदर्यशास्त्र निर्माण करण्यासाठी बदलत्या वातावरणानुसार मानवी केंद्रित प्रकाश (HCL) तयार करणे आवश्यक आहे.ट्यूनेबल एलईडी मॉड्यूल्स चिप स्केल पॅकेजेस (CSP) आणि चिप ऑन बोर्ड (COB) तंत्रज्ञान एकत्र करून विकसित केले गेले.उच्च उर्जा घनता आणि रंग एकसमानता प्राप्त करण्यासाठी CSPs एका COB बोर्डवर एकत्रित केले जातात, ज्यात रंग ट्यूनेबिलिटीचे नवीन कार्य जोडले जाते. परिणामी प्रकाश स्रोत दिवसा चमकदार, थंड रंगीत प्रकाशापासून मंद, संध्याकाळी उबदार प्रकाश, सतत ट्यून केला जाऊ शकतो. हा पेपर एलईडी मॉड्यूल्सची रचना, प्रक्रिया आणि कार्यप्रदर्शन आणि उबदार-मंद होणारा LED डाउन लाईट आणि पेंडंट लाइटमध्ये वापरण्याचा तपशील देतो.
मुख्य शब्द:एचसीएल, सर्केडियन रिदम्स, ट्यूनेबल एलईडी, ड्युअल सीसीटी, वार्म डिमिंग, सीआरआय
परिचय
LED 50 वर्षांहून अधिक काळापासून आहे.पांढऱ्या LEDs च्या अलीकडील विकासामुळे ते इतर पांढऱ्या प्रकाश स्रोतांच्या बदली म्हणून लोकांच्या नजरेत आले आहे. पारंपारिक प्रकाश स्रोतांशी तुलना केल्यास, LED केवळ ऊर्जा बचत आणि दीर्घ आयुष्याचे फायदेच देत नाही, तर त्याचे दरवाजे देखील उघडते. डिजिटायझेशन आणि कलर ट्यूनिंगसाठी नवीन डिझाइन लवचिकता. पांढरे प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (WLEDs) तयार करण्याचे दोन प्राथमिक मार्ग आहेत जे उच्च-तीव्रतेचा पांढरा प्रकाश निर्माण करतात. एक म्हणजे स्वतंत्र एलईडी वापरणे जे तीन प्राथमिक रंग उत्सर्जित करतात- लाल, हिरवा आणि निळा —आणि नंतर पांढरा प्रकाश तयार करण्यासाठी तीन रंग मिसळा. दुसरे म्हणजे एक रंगीबेरंगी निळ्या किंवा व्हायलेट एलईडी प्रकाशाचे ब्रॉड-स्पेक्ट्रम पांढऱ्या प्रकाशात रूपांतर करण्यासाठी फॉस्फर सामग्री वापरणे，ज्याप्रमाणे फ्लोरोसेंट लाइट बल्ब कार्य करतो. हे लक्षात घेणे महत्वाचे आहे. की निर्माण झालेल्या प्रकाशाचा 'पांढरापणा' हा मानवी डोळ्यांना अनुकूल करण्यासाठी मूलत: तयार केलेला असतो, आणि परिस्थितीनुसार त्याला पांढरा प्रकाश समजणे नेहमीच योग्य नसते.
आजकाल स्मार्ट बिल्डिंग आणि स्मार्ट सिटीमध्ये स्मार्ट लाइटिंग हे एक महत्त्वाचे क्षेत्र आहे. नवीन बांधकामांमध्ये स्मार्ट लाइटिंग्जच्या डिझाइन आणि स्थापनेमध्ये उत्पादकांची वाढती संख्या भाग घेत आहे. याचा परिणाम असा आहे की विविध ब्रँडच्या उत्पादनांमध्ये मोठ्या प्रमाणात संप्रेषण पद्धती लागू केल्या जातात. ，जसे की KNx ) BACnetP',DALI，ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks, इ. या सर्व उत्पादनांमध्ये एक गंभीर समस्या अशी आहे की ते एकमेकांशी इंटरऑपरेट करू शकत नाहीत (म्हणजे, कमी सुसंगतता आणि विस्तारक्षमता).
सॉलिड-स्टेट लाइटिंग (SSL) च्या सुरुवातीच्या दिवसांपासून विविध हलके रंग वितरित करण्याची क्षमता असलेले LED ल्युमिनेअर्स आर्किटेक्चरल लाइटिंग मार्केटमध्ये आहेत. तरीही, रंग-ट्यून करण्यायोग्य प्रकाशाचे काम चालू आहे आणि त्यासाठी विशिष्ट प्रमाणात गृहपाठ आवश्यक आहे. प्रतिष्ठापन यशस्वी व्हायचे असल्यास निर्दिष्टकर्ता.एलईडी ल्युमिनेअर्समध्ये रंग-ट्यूनिंग प्रकारांच्या तीन मूलभूत श्रेणी आहेत: पांढरा ट्युनिंग, मंद-ते-उबदार आणि पूर्ण-रंग-ट्यूनिंग. सर्व तीन श्रेणी Zigbee，वाय-फाय, ब्लूटूथ वापरून वायरलेस ट्रान्समीटरद्वारे नियंत्रित केल्या जाऊ शकतात. इतर प्रोटोकॉल，आणि पॉवर तयार करण्यासाठी कठोर आहेत. या पर्यायांमुळे, LED मानवी सर्कॅडियन लय पूर्ण करण्यासाठी रंग किंवा CCT बदलण्यासाठी संभाव्य उपाय प्रदान करते.
चांगला ताल
वनस्पती आणि प्राणी वर्तणुकीतील आणि शारीरिक बदलांचे नमुने दर्शवतात जे साधारण 24-तासांच्या चक्रामध्ये सलग दिवसांमध्ये पुनरावृत्ती होते - या सर्कॅडियन लय आहेत. सर्केडियन लय बाह्य आणि अंतर्जात लयांवर प्रभाव टाकतात.
सर्कॅडियन लय मेलाटोनिनद्वारे नियंत्रित केली जाते जी मेंदूमध्ये तयार होणारे एक प्रमुख हार्मोन आहे.आणि ते झोपेला देखील प्रवृत्त करते. मेलाटोनिनचे उत्पादन बंद करून मेलानोप्सिन रिसेप्टर्स जागे झाल्यावर निळ्या प्रकाशासह सर्केडियन टप्पा सेट करतात. संध्याकाळी त्याच निळ्या तरंगलांबीच्या प्रकाशाच्या प्रदर्शनामुळे झोपेमध्ये व्यत्यय येतो आणि सर्कॅडियन लयमध्ये व्यत्यय येतो. सर्कॅडियन डिसिंक्रोनाइझेशन शरीराला प्रतिबंधित करते. झोपेच्या विविध टप्प्यांमध्ये पूर्णपणे प्रवेश करणे, जी मानवी शरीरासाठी एक गंभीर पुनर्संचयित वेळ आहे. शिवाय, सर्कॅडियन व्यत्ययाचा प्रभाव दिवसा आणि रात्री झोपेदरम्यान जागरूकतेच्या पलीकडे वाढतो.
मानवातील जैविक लय बद्दल सामान्यत: झोपे/जागेचे चक्र, मुख्य शरीराचे तापमान, मेलाटोनिनकेंद्रितता, कॉर्टिसोल एकाग्रता आणि अल्फा अमायलेस एकाग्रता 8. परंतु प्रकाश हे पृथ्वीवरील स्थानिक स्थितीशी सर्कॅडियन लयांचे प्राथमिक समक्रमक आहे，कारण प्रकाशाची तीव्रता, स्पेक्ट्रम वितरण, वेळ आणि कालावधी मानवी सर्कॅडियन प्रणालीवर परिणाम करू शकतात. याचा परिणाम दैनंदिन अंतर्गत घड्याळावर देखील होतो.प्रकाशाच्या प्रदर्शनाची वेळ अंतर्गत घड्याळ एकतर पुढे जाऊ शकते किंवा विलंब करू शकते. सर्कॅडियन लय मानवी कार्यप्रदर्शन आणि आराम इ.वर प्रभाव टाकतील. मानवी सर्कॅडियन प्रणाली 460nm (दृश्य स्पेक्ट्रमचा निळा प्रदेश) वर सर्वात संवेदनशील आहे, तर दृश्य प्रणाली सर्वात संवेदनशील आहे. 555nm (हिरवा प्रदेश) पर्यंत. त्यामुळे जीवनाचा दर्जा सुधारण्यासाठी ट्यूनेबल सीसीटी आणि तीव्रता कशी वापरायची हे दिवसेंदिवस महत्त्वाचे होत आहे. अशा उच्च कार्यक्षमता, निरोगी प्रकाश आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी इंटिग्रेटेड सेन्सिंग आणि कंट्रोल सिस्टमसह कलर ट्यूनेबल एलईडी विकसित केले जाऊ शकतात. .
Fig.1 प्रकाशाचा 24-तास मेलाटोनिन प्रोफाइल, तीव्र प्रभाव आणि फेज-शिफ्टिंग प्रभावावर दुहेरी प्रभाव असतो.
पॅकेज डिझाइन
जेव्हा आपण पारंपारिक हॅलोजनची चमक समायोजित करता
दिवा, रंग बदलला जाईल.तथापि, पारंपारिक एलईडी ब्राइटनेस बदलताना रंग तापमान ट्यून करण्यास सक्षम नाही, काही पारंपारिक प्रकाशाच्या समान बदलाचे अनुकरण करते.पूर्वीच्या दिवसांमध्ये, अनेक बल्ब पीसीबी बोर्डवर एकत्रित वेगवेगळ्या सीसीटी एलईडीसह एलईडी वापरतील.
ड्रायव्हिंग करंट बदलून प्रकाशाचा रंग बदला.सीसीटी नियंत्रित करण्यासाठी जटिल सर्किट लाइट मॉड्यूल डिझाइनची आवश्यकता आहे, जे ल्युमिनेअर उत्पादकासाठी सोपे काम नाही. प्रकाश डिझाइन जसजसे पुढे जाईल, कॉम्पॅक्ट लाइटिंग फिक्स्चर जसे की स्पॉट लाइट्स आणि डाउन लाइट्स, लहान आकाराचे, उच्च घनतेचे एलईडी मॉड्यूल म्हणतात. कलर ट्यूनिंग आणि कॉम्पॅक्ट लाईट सोर्स या दोन्ही गरजा पूर्ण करा, ट्युनेबल कलर COB बाजारात दिसतात.
कलर-ट्यूनिंग प्रकारांच्या तीन मूलभूत संरचना आहेत, पहिले, ते PCB बोर्डवर उबदार CCT CSP आणि थंड CCT CsP बाँडिंग वापरते, जसे चित्र 2 मध्ये स्पष्ट केले आहे. दुसरा प्रकार LES सह ट्यून करण्यायोग्य COB विविध सीसीटी फॉस्फरच्या अनेक पट्ट्यांनी भरलेला आहे. आकृतीमध्ये दर्शविलेले सिलिकोनास
3. या कामात, निळ्या फ्लिप चिप्ससह उबदार सीसीटी सीएसपी एलईडी आणि सब्सट्रेटवर बारकाईने जोडलेले सोल्डर मिसळून तिसरा दृष्टीकोन घेतला जात आहे. नंतर उबदार-पांढर्या CSP आणि निळ्या फ्लिप-चिप्सभोवती पांढरा परावर्तित सिलिकॉन डॅम वितरीत केला जातो. शेवटी ,चित्र 4 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे ड्युअल कलर COB मॉड्यूल पूर्ण करण्यासाठी ते फॉस्फर असलेल्या सिलिकॉनने भरलेले आहे.
Fig.4 उबदार रंग CSP आणि निळा फ्लिप चिप COB (रचना 3- ShineOn विकास)
स्ट्रक्चर 3 च्या तुलनेत, स्ट्रक्चर 1 चे तीन तोटे आहेत:
(a) CSP प्रकाश स्रोतांच्या चिप्समुळे फॉस्फर सिलिकॉनच्या पृथक्करणामुळे भिन्न CCT मध्ये भिन्न CSP प्रकाश स्रोतांमध्ये रंगांचे मिश्रण एकसमान नसते;
(b) CSP प्रकाश स्रोत भौतिक स्पर्शाने सहजपणे खराब होतो;
(c) प्रत्येक CSP प्रकाश स्रोताचे अंतर COB लुमेन कमी करण्यासाठी धूळ अडकणे सोपे आहे;
स्ट्रक्चर 2 चे त्याचे तोटे देखील आहेत:
(a) उत्पादन प्रक्रिया नियंत्रण आणि CIE नियंत्रणामध्ये अडचण;
(b) वेगवेगळ्या सीसीटी विभागांमध्ये रंग मिसळणे एकसमान नसते, विशेषत: जवळच्या फील्ड पॅटर्नसाठी.
आकृती 5 रचना 3 (डावीकडे) आणि रचना 1 (उजवीकडे) च्या प्रकाश स्रोतासह तयार केलेल्या MR 16 दिवे यांची तुलना करते.चित्रावरून, आपण शोधू शकतो की रचना 1 च्या उत्सर्जन क्षेत्राच्या मध्यभागी हलकी सावली आहे, तर संरचना 3 चे प्रकाश तीव्रतेचे वितरण अधिक एकसमान आहे.
अर्ज
स्ट्रक्चर 3 वापरून आमच्या दृष्टिकोनात, हलका रंग आणि ब्राइटनेस ट्यूनिंगसाठी दोन भिन्न सर्किट डिझाइन आहेत.एकल-चॅनेल सर्किटमध्ये ज्याला साधी ड्रायव्हरची आवश्यकता असते, पांढरी CSP स्ट्रिंग आणि निळी फ्लिप-चिप स्ट्रिंग समांतर जोडलेली असते. CSP स्ट्रिंगमध्ये एक स्थिर रेझिस्टोरिन असते.रेझिस्टरच्या सहाय्याने, ड्रायव्हिंग करंट CSPs आणि ब्लू चिप्समध्ये विभागला जातो ज्यामुळे रंग आणि चमक बदलते. तपशीलवार ट्युनिंग परिणाम तक्ता 1 आणि आकृती 6 मध्ये दर्शविले आहेत. सिंगल-चॅनेल सर्किट्सचे कलर ट्यूनिंग वक्र आकृती 7 मध्ये दाखवले आहे.सीसीटी ड्रायव्हिंग करंट म्हणून वाढते.आम्हाला दोन ट्यूनिंग वर्तनाची जाणीव झाली आहे, एक अनुकरण करणारे पारंपारिक हॅलोजन बल्बँड आणि दुसरे अधिक रेखीय ट्यूनिंग.ट्यून करण्यायोग्य CCT श्रेणी 1800K ते 3000K पर्यंत आहे.
तक्ता1.ShineOn सिंगल-चॅनेल COB मॉडेल 12SA च्या ड्रायव्हिंग करंटसह फ्लक्स आणि सीसीटी बदलतात
Fig.7CCT ट्युनिंग आणि ब्लॅकबॉडी वक्र सह ड्रायव्हिंग करंट एकल-चॅनेल सर्किट नियंत्रित COB(7a) आणि दोन
हॅलोजन दिवा (7b) च्या संदर्भात सापेक्ष ल्युमिनन्ससह ट्यूनिंग वर्तन
इतर डिझाइनमध्ये ड्युअल-चॅनल सर्किटचा वापर केला जातो जेथे सीसीटी ट्यून करण्यायोग्य व्यवस्था सिंगल-चॅनेल सर्किटपेक्षा अधिक रुंद असते. CSP स्ट्रिंग आणि ब्लू फ्लिप-चिप स्ट्रिंग सब्सट्रेटवर इलेक्ट्रिकली वेगळी असते आणि त्यामुळे त्याला विशेष पॉवर सप्लाय आवश्यक असतो. रंग आणि ब्राइटनेस ट्यून केले जातात. दोन सर्किट्स इच्छित वर्तमान पातळी आणि गुणोत्तरावर चालवणे.हे ShineOn ड्युअल-चॅनेल COB मॉडेल 20DA च्या आकृती 8 मध्ये दर्शविलेल्या 3000k ते 5700Kas पर्यंत ट्यून केले जाऊ शकते. तक्ता 2 मध्ये तपशीलवार ट्युनिंग परिणाम सूचीबद्ध केले आहेत जे सकाळपासून संध्याकाळपर्यंत दिवसाच्या प्रकाशातील बदलाचे बारकाईने अनुकरण करू शकतात. भोगवटा सेन्सर आणि नियंत्रणाचा वापर एकत्र करून सर्किट्स，हे ट्यून करण्यायोग्य प्रकाश स्रोत दिवसा निळ्या प्रकाशाच्या संपर्कात वाढ करण्यास आणि रात्रीच्या वेळी निळ्या प्रकाशाच्या प्रदर्शनास कमी करण्यास मदत करते，लोकांचे कल्याण आणि मानवी कार्यप्रदर्शन तसेच स्मार्ट लाइटिंग कार्यांना प्रोत्साहन देते.
सारांश
ट्यून करण्यायोग्य एलईडी मॉड्यूल एकत्रित करून विकसित केले गेले
चिप स्केल पॅकेजेस (सीएसपी) आणि चिप ऑन बोर्ड (सीओबी) तंत्रज्ञान.उच्च उर्जा घनता आणि रंग एकसमानता प्राप्त करण्यासाठी CSPs आणि ब्लू फ्लिप चिप COB बोर्डवर एकत्रित केल्या आहेत, व्यावसायिक प्रकाशासारख्या अनुप्रयोगांमध्ये व्यापक CCT ट्यूनिंग प्राप्त करण्यासाठी ड्युअल-चॅनेल संरचना वापरली जाते.होम आणि हॉस्पिटॅलिटी सारख्या ऍप्लिकेशन्समध्ये हलोजन दिव्याचे अनुकरण करणारे मंद-ते-उबदार कार्य साध्य करण्यासाठी सिंगल-चॅनेल रचना वापरली जाते.
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
पोचपावती
लेखक द नॅशनल की रिसर्च अँड डेव्हलपमेंटकडून मिळालेल्या निधीची कबुली देऊ इच्छितात
चीनचा कार्यक्रम (क्रमांक 2016YFB0403900).याव्यतिरिक्त, ShineOn (Beijing) मधील सहकाऱ्यांचे समर्थन
टेक्नॉलॉजी को, देखील कृतज्ञतापूर्वक स्वीकारले जाते.
संदर्भ
[१] हान, एन., वू, वाई.-एच.आणि Tang, Y,"KNX डिव्हाइसचे संशोधन
बस इंटरफेस मॉड्यूलवर आधारित नोड आणि विकास, 29 वी चीनी नियंत्रण परिषद (CCC), 2010, 4346 -4350.
[२] पार्क, टी. आणि हाँग, एसएच, "बीएसीनेट आणि त्याच्या संदर्भ मॉडेलसाठी नेटवर्क मॅनेजमेंट सिस्टमचा नवीन प्रस्ताव", 8वी IEEE इंटरनॅशनल कॉन्फरन्स ऑन इंडस्ट्रियल इन्फॉर्मेटिक्स (INDIN), 2010, 28-33.
[३]वोहलर्स I, Andonov R. आणि Klau GW, "DALIX: इष्टतम DALI प्रोटीन स्ट्रक्चर अलाइनमेंट", IEEE/ACM व्यवहार ऑन कम्प्युटेशनल बायोलॉजी अँड बायोइन्फॉरमॅटिक्स, 10, 26-36.
[४]डोमिंग्वेझ, एफ, तोहाफी, ए., टिएटे, जे. आणि स्टीन हॉट, के.,
“होम ऑटोमेशन ZigBee उत्पादनासाठी WiFi सह सहअस्तित्व”, IEEE 19 वा सिम्पोजियम ऑन कम्युनिकेशन्स अँड व्हेइक्युलर टेक्नॉलॉजी इन द बेनेलक्स (SCVT), 2012, 1-6.
[५]लिन, डब्ल्यूजे，वू, क्यूएक्स आणि हुआंग, वाईडब्लू,"लॉनवर्क्सच्या पॉवर लाइन कम्युनिकेशनवर आधारित स्वयंचलित मीटर रीडिंग सिस्टम", तंत्रज्ञान आणि नवोपक्रमावरील आंतरराष्ट्रीय परिषद (ITIC 2009), 2009,1-5.
[६] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "एलईडीसह स्वयं-ट्यूनिंग डेलाइट: आरोग्य आणि आरोग्यासाठी शाश्वत प्रकाश", 2013 एआरसीसी स्प्रिंग रिसर्च कॉन्फरन्सची कार्यवाही, मार्च, 2013
[७] लाइटिंग सायन्स ग्रुप श्वेतपत्रिका,"प्रकाश: आरोग्य आणि उत्पादकतेचा मार्ग", 25 एप्रिल 2016.
[८] फिगेरो, एमजी, बुलो, जेडी, एट अल, "रात्रीच्या वेळी सर्कॅडियन सिस्टीमच्या वर्णक्रमीय संवेदनशीलतेतील बदलाचा प्राथमिक पुरावा", जर्नल ऑफ सर्कॅडियन रिदम्स ३:१४.फेब्रुवारी 2005.
[९]इनॅनिकी, एम,ब्रेनन,एम, क्लार्क, ई,"स्पेक्ट्रल डेलाइटिंग
सिम्युलेशन: कॉम्प्युटिंग सर्कॅडियन लाइट", 14वी कॉन्फरन्स ऑफ इंटरनॅशनल बिल्डिंग परफॉर्मन्स सिम्युलेशन असोसिएशन, हैदराबाद, भारत, डिसेंबर 2015.