सीएसपी-सीओबी पर आधारित ट्यून करने योग्य एलईडी मॉड्यूल
अमूर्त: अनुसंधान ने प्रकाश स्रोतों के रंग और मानव सर्कैडियन चक्र के बीच संबंध का संकेत दिया है। उच्च गुणवत्ता वाले प्रकाश अनुप्रयोगों में पर्यावरणीय आवश्यकताओं के अनुसार रंग ट्यूनिंग अधिक से अधिक महत्वपूर्ण हो गई है। प्रकाश के एक आदर्श स्पेक्ट्रम को उच्च सीआरआई के साथ सूर्य के प्रकाश के निकटतम गुणों का प्रदर्शन करना चाहिए, लेकिन आदर्श रूप से यह है मानवीय संवेदना के अनुरूप।एक मानव केंद्रित प्रकाश (एचसीएल) को बहु-उपयोग सुविधाओं, कक्षाओं, स्वास्थ्य देखभाल जैसे बदलते परिवेश के अनुसार और माहौल और सौंदर्यशास्त्र बनाने के लिए इंजीनियर करने की आवश्यकता है।ट्यून करने योग्य एलईडी मॉड्यूल चिप स्केल पैकेज (सीएसपी) और चिप ऑन बोर्ड (सीओबी) तकनीक के संयोजन से विकसित किए गए थे।सीएसपी को उच्च शक्ति घनत्व और रंग एकरूपता प्राप्त करने के लिए एक सीओबी बोर्ड पर एकीकृत किया गया है, जबकि रंग ट्यूनेबिलिटी के नए फ़ंक्शन को जोड़ा गया है। परिणामी प्रकाश स्रोत को दिन के दौरान उज्ज्वल, ठंडे रंगीन प्रकाश से लेकर शाम को मंद, गर्म प्रकाश तक लगातार ट्यून किया जा सकता है। यह पेपर एलईडी मॉड्यूल के डिजाइन, प्रक्रिया और प्रदर्शन और वार्म-डिमिंग एलईडी डाउन लाइट और पेंडेंट लाइट में इसके अनुप्रयोग का विवरण देता है।
मुख्य शब्द:एचसीएल, सर्केडियन रिदम, ट्यूनेबल एलईडी, डुअल सीसीटी, वार्म डिमिंग, सीआरआई
परिचय
जैसा कि हम जानते हैं कि एलईडी लगभग 50 वर्षों से अधिक समय से मौजूद है।सफेद एल ई डी के हालिया विकास ने इसे अन्य सफेद प्रकाश स्रोतों के प्रतिस्थापन के रूप में लोगों की नजरों में ला दिया है। पारंपरिक प्रकाश स्रोतों की तुलना में, एलईडी न केवल ऊर्जा की बचत और लंबे जीवनकाल के फायदे पेश करती है, बल्कि भविष्य के लिए दरवाजे भी खोलती है। डिजिटलीकरण और रंग ट्यूनिंग के लिए नई डिजाइन लचीलापन। सफेद प्रकाश उत्सर्जक डायोड (डब्ल्यूएलईडी) के उत्पादन के दो प्राथमिक तरीके हैं जो उच्च तीव्रता वाली सफेद रोशनी उत्पन्न करते हैं। एक व्यक्तिगत एलईडी का उपयोग करना है जो तीन प्राथमिक रंगों का उत्सर्जन करते हैं - लाल, हरा और नीला -और फिर सफेद रोशनी बनाने के लिए तीन रंगों को मिलाएं। दूसरा मोनोक्रोमैटिक नीली या बैंगनी एलईडी लाइट को ब्रॉड-स्पेक्ट्रम सफेद रोशनी में बदलने के लिए फॉस्फोर सामग्री का उपयोग करना है, ठीक उसी तरह जैसे एक फ्लोरोसेंट लाइट बल्ब काम करता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है उत्पादित प्रकाश की 'सफेदी' अनिवार्य रूप से मानव आंख के अनुरूप बनाई गई है, और स्थिति के आधार पर इसे सफेद रोशनी के रूप में सोचना हमेशा उचित नहीं हो सकता है।
आजकल स्मार्ट बिल्डिंग और स्मार्ट सिटी में स्मार्ट लाइटिंग एक प्रमुख क्षेत्र है। निर्माताओं की बढ़ती संख्या नए निर्माणों में स्मार्ट लाइटिंग के डिजाइन और स्थापना में भाग लेती है। इसका परिणाम यह है कि उत्पादों के विभिन्न ब्रांडों में बड़ी मात्रा में संचार पैटर्न लागू किए जाते हैं। ，जैसे KNx ) BACnetP', DALI, ZigBee-ZHAZBA', PLC-Lonworks, आदि। इन सभी उत्पादों में एक महत्वपूर्ण समस्या यह है कि वे एक-दूसरे के साथ इंटरऑपरेट नहीं कर सकते हैं (यानी, कम अनुकूलता और विस्तारशीलता)।
सॉलिड-स्टेट लाइटिंग (एसएसएल) के शुरुआती दिनों से ही अलग-अलग हल्के रंग देने की क्षमता वाले एलईडी ल्यूमिनेयर आर्किटेक्चरल लाइटिंग बाजार में हैं। हालांकि, रंग-ट्यून करने योग्य लाइटिंग का काम प्रगति पर है और इसके लिए एक निश्चित मात्रा में होमवर्क की आवश्यकता होती है। यदि इंस्टॉलेशन सफल होना है तो निर्दिष्ट करें।एलईडी ल्यूमिनेयरों में रंग-ट्यूनिंग प्रकारों की तीन बुनियादी श्रेणियां हैं: सफेद ट्यूनिंग, मंद-से-गर्म, और पूर्ण-रंग-ट्यूनिंग। सभी तीन श्रेणियों को ज़िगबी, वाई-फाई, ब्लूटूथ या का उपयोग करके एक वायरलेस ट्रांसमीटर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। अन्य प्रोटोकॉल, और शक्ति निर्माण के लिए हार्डवायर्ड हैं। इन विकल्पों के कारण, एलईडी मानव सर्कैडियन लय को पूरा करने के लिए रंग या सीसीटी बदलने के लिए संभावित समाधान प्रदान करता है।
स्पंदन पैदा करनेवाली लय
पौधे और जानवर लगभग 24 घंटे के चक्र में व्यवहार और शारीरिक परिवर्तनों के पैटर्न प्रदर्शित करते हैं जो लगातार दिनों में दोहराए जाते हैं - ये सर्कैडियन लय हैं। सर्कैडियन लय बहिर्जात और अंतर्जात लय से प्रभावित होते हैं।
सर्कैडियन लय को मेलाटोनिन द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो मस्तिष्क में उत्पादित प्रमुख हार्मोनों में से एक है।और यह नींद को भी प्रेरित करता है। मेलानोप्सिन रिसेप्टर्स मेलाटोनिन उत्पादन को बंद करके जागने पर नीली रोशनी के साथ सर्कैडियन चरण निर्धारित करते हैं। शाम को प्रकाश की समान नीली तरंग दैर्ध्य के संपर्क में आने से नींद में बाधा आएगी और सर्कैडियन लय बाधित होगी। सर्कैडियन डीसिंक्रनाइज़ेशन शरीर को रोकता है पूरी तरह से नींद के विभिन्न चरणों में प्रवेश कर रहा है, जो मानव शरीर के लिए एक महत्वपूर्ण पुनर्स्थापना समय है। इसके अलावा, सर्कैडियन व्यवधान का प्रभाव दिन के दौरान दिमागीपन और रात में नींद से परे फैलता है।
मनुष्यों में जैविक लय को आमतौर पर कई तरीकों से मापा जा सकता है, नींद/जागने का चक्र, शरीर का मुख्य तापमान, मेलाटोनिन एकाग्रता, कोर्टिसोल एकाग्रता, और अल्फा एमाइलेज एकाग्रता8। लेकिन प्रकाश पृथ्वी पर स्थानीय स्थिति के लिए सर्कैडियन लय का प्राथमिक सिंक्रनाइज़र है, क्योंकि प्रकाश की तीव्रता, स्पेक्ट्रम वितरण, समय और अवधि मानव सर्कैडियन प्रणाली को प्रभावित कर सकती है। यह दैनिक आंतरिक घड़ी को भी प्रभावित करती है।प्रकाश एक्सपोज़र का समय या तो आंतरिक घड़ी को आगे बढ़ा सकता है या विलंबित कर सकता है। सर्कैडियन लय मानव के प्रदर्शन और आराम आदि को प्रभावित करेगी। मानव सर्कैडियन प्रणाली 460 एनएम (दृश्यमान स्पेक्ट्रम का नीला क्षेत्र) पर प्रकाश के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील है, जबकि दृश्य प्रणाली सबसे अधिक संवेदनशील है। 555एनएम (हरित क्षेत्र) तक। इसलिए जीवन की गुणवत्ता में सुधार के लिए ट्यून करने योग्य सीसीटी और तीव्रता का उपयोग कैसे किया जाए यह अधिक से अधिक महत्वपूर्ण होता जा रहा है। ऐसे उच्च प्रदर्शन, स्वस्थ प्रकाश आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एकीकृत सेंसिंग और नियंत्रण प्रणाली के साथ रंगीन ट्यून करने योग्य एलईडी विकसित किए जा सकते हैं। .
चित्र.1 प्रकाश का 24 घंटे के मेलाटोनिन प्रोफ़ाइल पर दोहरा प्रभाव पड़ता है, तीव्र प्रभाव और चरण-स्थानांतरण प्रभाव।
पैकेज का डिज़ाइन
जब आप पारंपरिक हैलोजन की चमक को समायोजित करते हैं
दीपक, रंग बदल जाएगा.हालाँकि, पारंपरिक एलईडी चमक बदलते समय रंग तापमान को समायोजित करने में सक्षम नहीं है, जो कुछ पारंपरिक प्रकाश व्यवस्था के समान परिवर्तन का अनुकरण करता है।शुरुआती दिनों में, कई बल्ब पीसीबी बोर्डटो पर संयुक्त विभिन्न सीसीटी एलईडी के साथ एलईडी का उपयोग करेंगे
ड्राइविंग करंट को बदलकर प्रकाश का रंग बदलें।सीसीटी को नियंत्रित करने के लिए इसे जटिल सर्किट लाइट मॉड्यूल डिज़ाइन की आवश्यकता होती है, जो ल्यूमिनेयर निर्माता के लिए आसान काम नहीं है। जैसे-जैसे लाइटिंग डिज़ाइन आगे बढ़ता है, स्पॉट लाइट और डाउन लाइट जैसी कॉम्पैक्ट लाइटिंग स्थिरता, छोटे आकार, उच्च घनत्व वाले एलईडी मॉड्यूल की मांग करती है, ताकि रंग ट्यूनिंग और कॉम्पैक्ट प्रकाश स्रोत दोनों आवश्यकताओं को पूरा करें, ट्यून करने योग्य रंग सीओबी बाजार में दिखाई देते हैं।
रंग-ट्यूनिंग प्रकारों की तीन बुनियादी संरचनाएं हैं, पहला, यह सीधे पीसीबी बोर्ड पर गर्म सीसीटी सीएसपी और कूल सीसीटी सीएसपी बॉन्डिंग का उपयोग करता है जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। दूसरे प्रकार का ट्यून करने योग्य सीओबी जिसमें एलईएस विभिन्न सीसीटी फॉस्फर की कई धारियों से भरा होता है। सिलिकॉन जैसा कि चित्र में दिखाया गया है
3. इस कार्य में, गर्म सीसीटी सीएसपी एल ई डी को नीले फ्लिप-चिप्स और एक सब्सट्रेट पर बारीकी से जुड़े सोल्डर के साथ मिलाकर एक तीसरा तरीका अपनाया जा रहा है। फिर गर्म-सफेद सीएसपी और नीले फ्लिप-चिप्स को घेरने के लिए एक सफेद परावर्तक सिलिकॉन बांध निकाला जाता है। अंत में जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, दोहरे रंग के सीओबी मॉड्यूल को पूरा करने के लिए इसे फॉस्फोर युक्त सिलिकॉन से भरा गया है।
चित्र.4 गर्म रंग सीएसपी और नीली फ्लिप चिप सीओबी (संरचना 3- शाइनऑन विकास)
संरचना 3 की तुलना में, संरचना 1 के तीन नुकसान हैं:
(ए) सीएसपी प्रकाश स्रोतों के चिप्स के कारण फॉस्फोर सिलिकॉन के पृथक्करण के कारण विभिन्न सीसीटी में विभिन्न सीएसपी प्रकाश स्रोतों के बीच रंग मिश्रण एक समान नहीं है;
(बी) सीएसपी प्रकाश स्रोत भौतिक स्पर्श से आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाता है;
(सी) प्रत्येक सीएसपी प्रकाश स्रोत के अंतराल में सीओबी लुमेन में कमी के कारण धूल को फंसाना आसान है;
संरचना2 के भी अपने नुकसान हैं:
(ए) विनिर्माण प्रक्रिया नियंत्रण और सीआईई नियंत्रण में कठिनाई;
(बी) विभिन्न सीसीटी अनुभागों के बीच रंग मिश्रण एक समान नहीं है, खासकर निकट क्षेत्र पैटर्न के लिए।
चित्र 5 संरचना 3 (बाएं) और संरचना 1 (दाएं) के प्रकाश स्रोत के साथ निर्मित एमआर 16 लैंप की तुलना करता है।चित्र से, हम पा सकते हैं कि संरचना 1 में उत्सर्जक क्षेत्र के केंद्र में एक प्रकाश छाया है, जबकि संरचना 3 की चमकदार तीव्रता वितरण अधिक समान है।
अनुप्रयोग
संरचना 3 का उपयोग करने वाले हमारे दृष्टिकोण में, हल्के रंग और चमक ट्यूनिंग के लिए दो अलग-अलग सर्किट डिज़ाइन हैं।एक एकल-चैनल सर्किट में जिसमें एक साधारण ड्राइवर की आवश्यकता होती है, सफेद सीएसपी स्ट्रिंग और नीली फ्लिप-चिप स्ट्रिंग समानांतर में जुड़ी होती है। सीएसपी स्ट्रिंग में एक निश्चित अवरोधक होता है।अवरोधक के साथ, ड्राइविंग करंट को सीएसपी और नीले चिप्स के बीच विभाजित किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप रंग और चमक में परिवर्तन होता है। विस्तृत ट्यूनिंग परिणाम तालिका 1 और चित्र 6 में दिखाए गए हैं। एकल-चैनल सर्किट का रंग ट्यूनिंग वक्र चित्र 7 में दिखाया गया है।ड्राइविंग करंट के रूप में सीसीटी बढ़ती है।हमने दो ट्यूनिंग व्यवहार को महसूस किया है, एक पारंपरिक हैलोजन बल्ब का अनुकरण करता है और दूसरा अधिक रैखिक ट्यूनिंग का।ट्यून करने योग्य सीसीटी रेंज 1800K से 3000K तक है।
तालिका नंबर एक।शाइनऑन सिंगल-चैनल सीओबी मॉडल 12एसए के ड्राइविंग करंट के साथ फ्लक्स और सीसीटी बदलते हैं
एकल-चैनल सर्किट नियंत्रित COB(7a) और दो में ड्राइविंग करंट के साथ ब्लैकबॉडी कर्व के साथ चित्र 7CCT ट्यूनिंग
हैलोजन लैंप(7बी) के संदर्भ में सापेक्ष चमक के साथ ट्यूनिंग व्यवहार
अन्य डिज़ाइन एक दोहरे चैनल सर्किट का उपयोग करता है जहां सीसीटी ट्यून करने योग्य व्यवस्था एकल-चैनल सर्किट से अधिक व्यापक होती है। सीएसपी स्ट्रिंग और नीली फ्लिप-चिप स्ट्रिंग सब्सट्रेट पर विद्युत रूप से अलग होती है और इस प्रकार इसे विशेष बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है। रंग और चमक को ट्यून किया जाता है दो सर्किटों को वांछित वर्तमान स्तर और अनुपात पर चलाना।इसे शाइनऑन डुअल-चैनल COB मॉडल 20DA के चित्र 8 में दिखाए गए 3000k से 5700Kas तक ट्यून किया जा सकता है। तालिका 2 में विस्तृत ट्यूनिंग परिणाम सूचीबद्ध है जो सुबह से शाम तक दिन के प्रकाश परिवर्तन को बारीकी से अनुकरण कर सकता है। ऑक्यूपेंसी सेंसर और नियंत्रण के उपयोग को मिलाकर सर्किट, यह ट्यून करने योग्य प्रकाश स्रोत दिन के दौरान नीली रोशनी के संपर्क को बढ़ाने और रात के दौरान नीली रोशनी के जोखिम को कम करने में मदद करता है, लोगों की भलाई और मानव प्रदर्शन के साथ-साथ स्मार्ट प्रकाश कार्यों को बढ़ावा देता है।
सारांश
ट्यूनेबल एलईडी मॉड्यूल को मिलाकर विकसित किया गया
चिप स्केल पैकेज (सीएसपी) और चिप ऑन बोर्ड (सीओबी) तकनीक।उच्च शक्ति घनत्व और रंग एकरूपता प्राप्त करने के लिए सीएसपी और नीली फ्लिप चिप को सीओबी बोर्ड पर एकीकृत किया जाता है, वाणिज्यिक प्रकाश व्यवस्था जैसे अनुप्रयोगों में व्यापक सीसीटी ट्यूनिंग प्राप्त करने के लिए दोहरे चैनल संरचना का उपयोग किया जाता है।एकल-चैनल संरचना का उपयोग घर और आतिथ्य जैसे अनुप्रयोगों में हलोजन लैंप का अनुकरण करने वाले मंद-से-गर्म फ़ंक्शन को प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 आईईईई
पावती
लेखक राष्ट्रीय कुंजी अनुसंधान और विकास से वित्त पोषण को स्वीकार करना चाहेंगे
चीन का कार्यक्रम (नंबर 2016YFB0403900)।इसके अतिरिक्त, शाइनऑन (बीजिंग) में सहकर्मियों से समर्थन
टेक्नोलॉजी कंपनी का भी आभार व्यक्त किया जाता है।
संदर्भ
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