CSP-COB پر مبنی ٹیون ایبل ایل ای ڈی ماڈیولز
خلاصہ: تحقیق نے روشنی کے ذرائع کے رنگ اور انسانی سرکیڈین سائیکل کے درمیان تعلق کی نشاندہی کی ہے۔ اعلیٰ معیار کے لائٹنگ ایپلی کیشنز میں ماحولیاتی ضروریات کے مطابق رنگوں کی تشکیل زیادہ سے زیادہ اہم ہوتی گئی ہے۔ روشنی کا ایک کامل سپیکٹرم اعلی CRI کے ساتھ سورج کی روشنی کے قریب ترین خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے، لیکن مثالی طور پر انسانی حساسیت سے ہم آہنگ۔ایک ہیومن سینٹرک لائٹ (HCL) کو بدلتے ہوئے ماحول کے مطابق انجینئر کرنے کی ضرورت ہے جیسے کہ کثیر استعمال کی سہولیات، کلاس روم، صحت کی دیکھ بھال، اور ماحول اور جمالیات پیدا کرنے کے لیے۔ٹیون ایبل ایل ای ڈی ماڈیولز چپ اسکیل پیکجز (CSP) اور چپ آن بورڈ (COB) ٹیکنالوجی کو ملا کر تیار کیے گئے تھے۔CSPs کو ایک COB بورڈ پر مربوط کیا جاتا ہے تاکہ اعلی طاقت کی کثافت اور رنگ کی یکسانیت حاصل کی جا سکے، جس کے ساتھ ساتھ کلر ٹیون ایبلٹی کے نئے فنکشن کو شامل کیا جاتا ہے۔ نتیجے میں روشنی کے منبع کو دن کے وقت روشن، ٹھنڈی رنگ کی روشنی سے مدھم، شام کے وقت گرم روشنی، کو مسلسل ٹیون کیا جا سکتا ہے۔ یہ کاغذ ایل ای ڈی ماڈیولز کے ڈیزائن، عمل، اور کارکردگی اور ایل ای ڈی ڈاؤن لائٹ اور پینڈنٹ لائٹ کو گرم کرنے میں اس کے اطلاق کی تفصیلات دیتا ہے۔
کلیدی الفاظ:ایچ سی ایل، سرکیڈین تال، ٹیون ایبل ایل ای ڈی، ڈوئل سی سی ٹی، وارم ڈمنگ، سی آر آئی
تعارف
ایل ای ڈی جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ یہ 50 سال سے زیادہ عرصے سے ہے۔سفید ایل ای ڈی کی حالیہ ترقی نے اسے سفید روشنی کے دیگر ذرائع کے متبادل کے طور پر عوام کی نظروں میں لایا ہے۔روایتی روشنی کے ذرائع سے موازنہ کرتے ہوئے، ایل ای ڈی نہ صرف توانائی کی بچت اور طویل زندگی کے فوائد پیش کرتی ہے بلکہ اس کے لیے دروازے بھی کھولتی ہے۔ ڈیجیٹائزنگ اور کلر ٹیوننگ کے لیے نئے ڈیزائن کی لچک۔ سفید روشنی خارج کرنے والے ڈایڈس (WLEDs) پیدا کرنے کے دو بنیادی طریقے ہیں جو کہ زیادہ شدت والی سفید روشنی پیدا کرتے ہیں۔ ایک انفرادی LEDs کا استعمال کرنا ہے جو تین بنیادی رنگوں کو خارج کرتے ہیں—سرخ، سبز اور نیلا اور پھر سفید روشنی بنانے کے لیے تین رنگوں کو ملا دیں۔ دوسرا فاسفر مواد کا استعمال ایک رنگی نیلی یا بنفشی ایل ای ڈی لائٹ کو وسیع اسپیکٹرم سفید روشنی میں تبدیل کرنے کے لیے ہے، بالکل اسی طرح جس طرح فلوروسینٹ لائٹ بلب کام کرتا ہے۔ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے۔ کہ پیدا ہونے والی روشنی کی 'سفیدیت' بنیادی طور پر انسانی آنکھ کے مطابق بنائی گئی ہے، اور صورت حال پر منحصر ہے کہ اسے سفید روشنی سمجھنا ہمیشہ مناسب نہیں ہوگا۔
سمارٹ لائٹنگ آج کل سمارٹ بلڈنگ اور سمارٹ سٹی میں ایک اہم شعبہ ہے۔ مینوفیکچررز کی بڑھتی ہوئی تعداد نئی تعمیرات میں سمارٹ لائٹنگ کے ڈیزائن اور انسٹالیشن میں حصہ لے رہی ہے۔ نتیجہ یہ ہے کہ مختلف برانڈز کی مصنوعات میں کمیونیکیشن پیٹرن کی ایک بڑی مقدار لاگو ہوتی ہے۔ ，جیسے KNx ) BACnetP',DALI，ZigBee-ZHAZBA'，PLC-Lonworks، وغیرہ۔ ان تمام مصنوعات میں ایک اہم مسئلہ یہ ہے کہ وہ ایک دوسرے کے ساتھ مداخلت نہیں کر سکتے ہیں (یعنی کم مطابقت اور توسیع پذیری)۔
مختلف ہلکے رنگ فراہم کرنے کی صلاحیت کے ساتھ ایل ای ڈی روشنیاں سالڈ سٹیٹ لائٹنگ (SSL) کے ابتدائی دنوں سے ہی آرکیٹیکچرل لائٹنگ مارکیٹ میں موجود ہیں۔ اگر تنصیب کامیاب ہونا ہے تو وضاحت کنندہ۔ایل ای ڈی لیومینیئرز میں کلر ٹیوننگ کی تین بنیادی اقسام ہیں: سفید ٹیوننگ، مدھم ٹو وارم، اور فل کلر ٹیوننگ۔ تینوں کیٹیگریز کو وائرلیس ٹرانسمیٹر کے ذریعے Zigbee，Wi-Fi، بلوٹوتھ یا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ دوسرے پروٹوکول، اور طاقت بنانے کے لیے سخت ہیں۔ ان اختیارات کی وجہ سے، ایل ای ڈی انسانی سرکیڈین تال کو پورا کرنے کے لیے رنگ یا سی سی ٹی کو تبدیل کرنے کے ممکنہ حل فراہم کرتا ہے۔
سرکیڈین تال
پودے اور جانور تقریباً 24 گھنٹے کے چکر میں طرز عمل اور جسمانی تبدیلیوں کے نمونوں کی نمائش کرتے ہیں جو یکے بعد دیگرے دنوں میں دہرائی جاتی ہیں- یہ سرکیڈین تال ہیں۔
سرکیڈین تال میلاٹونن کے ذریعہ کنٹرول کیا جاتا ہے جو دماغ میں پیدا ہونے والے بڑے ہارمونز میں سے ایک ہے۔اور یہ نیند کو بھی آمادہ کرتا ہے۔ میلانوپسن ریسیپٹرز میلاٹونن کی پیداوار کو بند کر کے جاگتے وقت نیلی روشنی کے ساتھ سرکیڈین مرحلے کا تعین کرتے ہیں۔ شام کے وقت روشنی کی اسی نیلی طول موج کی نمائش نیند میں خلل ڈالتی ہے اور سرکیڈین تال میں خلل ڈالتی ہے۔ نیند کے مختلف مراحل میں مکمل طور پر داخل ہونا، جو انسانی جسم کے لیے بحالی کا ایک اہم وقت ہے۔ مزید برآں، سرکیڈین خلل کا اثر دن اور رات کی نیند کے دوران ذہن سازی سے آگے بڑھتا ہے۔
انسانوں میں حیاتیاتی تال کے بارے میں عام طور پر کئی طریقوں سے ماپا جا سکتا ہے، نیند/جاگنے کا چکر، بنیادی جسمانی درجہ حرارت، میلاٹونین ارتکاز، کورٹیسول کا ارتکاز، اور الفا امیلیز کی حراستی روشنی کی شدت، سپیکٹرم کی تقسیم، وقت اور دورانیہ انسانی سرکیڈین نظام کو متاثر کر سکتا ہے۔ اس سے روزانہ کی اندرونی گھڑی بھی متاثر ہوتی ہے۔روشنی کی نمائش کا وقت اندرونی گھڑی کو آگے بڑھا سکتا ہے یا تاخیر کر سکتا ہے۔ 555nm تک (سبز خطہ)۔ لہٰذا معیار زندگی کو بہتر بنانے کے لیے ٹیون ایبل سی سی ٹی اور شدت کو کس طرح استعمال کیا جائے، یہ دن بدن اہم ہوتا جا رہا ہے۔ مربوط سینسنگ اور کنٹرول سسٹم کے ساتھ کلر ٹیون ایبل ایل ای ڈیز ایسی اعلیٰ کارکردگی، صحت مند روشنی کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے تیار کی جا سکتی ہیں۔ .
تصویر 1. روشنی کا 24 گھنٹے میلاٹونن پروفائل، شدید اثر اور فیز شفٹنگ اثر پر دوہرا اثر ہوتا ہے۔
پیکیج ڈیزائن
جب آپ روایتی ہالوجن کی چمک کو ایڈجسٹ کرتے ہیں۔
چراغ، رنگ بدل جائے گا.تاہم، روایتی ایل ای ڈی چمک کو تبدیل کرتے ہوئے رنگ کے درجہ حرارت کو ٹیون کرنے کے قابل نہیں ہے، کچھ روایتی روشنی کی اسی تبدیلی کی تقلید کرتے ہوئے.پہلے کے دنوں میں، بہت سے بلب پی سی بی بورڈ پر مل کر مختلف سی سی ٹی ایل ای ڈی کے ساتھ لیڈ کا استعمال کریں گے۔
ڈرائیونگ کرنٹ کو تبدیل کرکے روشنی کا رنگ تبدیل کریں۔اسے CCT کو کنٹرول کرنے کے لیے پیچیدہ سرکٹ لائٹ ماڈیول ڈیزائن کی ضرورت ہے، جو کہ luminaire بنانے والے کے لیے آسان کام نہیں ہے۔ جیسے جیسے لائٹنگ ڈیزائن آگے بڑھتا ہے، کمپیکٹ لائٹنگ فکسچر جیسے اسپاٹ لائٹس اور ڈاؤن لائٹس، چھوٹے سائز، ہائی ڈینسٹی ایل ای ڈی ماڈیولز کو کال کرتی ہیں، تاکہ کلر ٹیوننگ اور کمپیکٹ لائٹ سورس کی ضروریات کو پورا کریں، ٹیون ایبل کلر COBs مارکیٹ میں ظاہر ہوتے ہیں۔
کلر ٹیوننگ کی اقسام کے تین بنیادی ڈھانچے ہیں، پہلا، یہ پی سی بی بورڈ پر گرم سی سی ٹی سی ایس پی اور ٹھنڈا سی سی ٹی سی ایس پی بانڈنگ کا استعمال کرتا ہے جیسا کہ تصویر 2 میں براہ راست دکھایا گیا ہے۔ دوسری قسم کی ٹیون ایبل COB جس میں ایل ای ایس کے ساتھ مختلف سی سی ٹی فاسفر کی متعدد پٹیوں سے بھرا ہوا ہے۔ سلیکوناساس کو شکل میں دکھایا گیا ہے۔
3. اس کام میں، ایک تیسرا طریقہ اختیار کیا جا رہا ہے گرم سی سی ٹی سی ایس پی ایل ای ڈی کو ملا کر نیلے فلپ چپس اور سبسٹریٹ پر قریب سے ٹانکا لگا کر۔ پھر گرم سفید سی ایس پیز اور نیلے فلپ چپس کو گھیرنے کے لیے ایک سفید عکاس سلیکون ڈیم تقسیم کیا جاتا ہے۔ ,یہ دوہری رنگ کے COB ماڈیول کو مکمل کرنے کے لیے فاسفور پر مشتمل سلیکونیٹ سے بھرا ہوا ہے جیسا کہ تصویر 4 میں دکھایا گیا ہے۔
تصویر 4 گرم رنگ کا CSP اور نیلی فلپ چپ COB (سٹرکچر 3- شائن آن ڈیولپمنٹ)
ساخت 3 کے مقابلے میں، ساخت 1 کے تین نقصانات ہیں:
(a) مختلف سی سی ٹی میں مختلف CSP روشنی کے ذرائع کے درمیان رنگوں کا اختلاط یکساں نہیں ہے کیونکہ CSP روشنی کے ذرائع کے چپس کی وجہ سے فاسفر سلیکون کی علیحدگی کی وجہ سے؛
(b) سی ایس پی لائٹ سورس کو جسمانی ٹچ سے آسانی سے نقصان پہنچا ہے۔
(c) ہر سی ایس پی لائٹ سورس کا خلا COB لیمن میں کمی کا سبب بننے کے لیے دھول کو پھنسانے میں آسان ہے۔
ساخت 2 کے بھی اپنے نقصانات ہیں:
(a) مینوفیکچرنگ پروسیس کنٹرول اور CIE کنٹرول میں دشواری؛
(b) مختلف سی سی ٹی سیکشنز کے درمیان رنگوں کا اختلاط یکساں نہیں ہے، خاص طور پر قریبی فیلڈ پیٹرن کے لیے۔
شکل 5 ساخت 3 (بائیں) اور سٹرکچر 1 (دائیں) کے روشنی کے منبع کے ساتھ بنائے گئے MR 16 لیمپ کا موازنہ کرتا ہے۔تصویر سے، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ سٹرکچر 1 میں ایمیٹنگ ایریا کے بیچ میں ہلکا سایہ ہے، جبکہ سٹرکچر 3 کی روشنی کی شدت کی تقسیم زیادہ یکساں ہے۔
ایپلی کیشنز
سٹرکچر 3 کا استعمال کرتے ہوئے ہمارے نقطہ نظر میں، ہلکے رنگ اور برائٹنس ٹیوننگ کے لیے دو مختلف سرکٹ ڈیزائن ہیں۔ایک سنگل چینل سرکٹ میں جس میں ڈرائیور کی سادہ ضرورت ہوتی ہے، سفید CSP سٹرنگ اور نیلی فلپ چپ سٹرنگ متوازی طور پر جڑی ہوتی ہے۔ CSP سٹرنگ میں ایک فکسڈ ریزسٹورین ہوتا ہے۔ریزسٹر کے ساتھ، ڈرائیونگ کرنٹ کو CSPs اور بلیو چپس کے درمیان تقسیم کیا جاتا ہے جس کے نتیجے میں رنگ اور چمک میں تبدیلی آتی ہے۔ ٹیوننگ کے تفصیلی نتائج ٹیبل 1 اور شکل 6 میں دکھائے گئے ہیں۔ سنگل چینل سرکائٹس کا کلر ٹیوننگ وکر شکل 7 میں دکھایا گیا ہے۔CCT ڈرائیونگ کرنٹ کی طرح بڑھتا ہے۔ہم نے روایتی ہالوجن بلبینڈ کی تقلید کے ساتھ دو ٹیوننگ رویے کا احساس کیا ہے اور دوسرا زیادہ لکیری ٹیوننگ۔ٹیون ایبل CCT رینج 1800K سے 3000K تک ہے۔
ٹیبل 1۔ShineOn سنگل چینل COB ماڈل 12SA کے ڈرائیونگ کرنٹ کے ساتھ فلوکس اور سی سی ٹی میں تبدیلی
سنگل چینل سرکٹ کنٹرول شدہ COB(7a) اور دو میں ڈرائیونگ کرنٹ کے ساتھ بلیک باڈی وکر کے ساتھ تصویر 7 سی سی ٹی ٹیوننگ
ہالوجن لیمپ (7b) کے حوالے سے رشتہ دار روشنی کے ساتھ طرز عمل کو ٹیوننگ
دوسرے ڈیزائن میں ڈوئل چینل سرکٹ کا استعمال کیا گیا ہے جہاں سی سی ٹی ٹیون ایبل ارینج سنگل چینل سرکٹ سے زیادہ وسیع ہے۔ CSP سٹرنگ اور بلیو فلپ چپ سٹرنگ سبسٹریٹ پر برقی طور پر الگ ہوتے ہیں اور اس طرح اسے خصوصی پاور سپلائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ دو سرکٹس کو مطلوبہ موجودہ سطح اور تناسب پر چلانا۔اسے شائن آن ڈوئل چینل COB ماڈل 20DA کے شکل 8 میں دکھایا گیا 3000k سے 5700Kas تک ٹیون کیا جا سکتا ہے۔ ٹیبل 2 میں ٹیوننگ کا تفصیلی نتیجہ درج ہے جو صبح سے شام تک دن کی روشنی کی تبدیلی کو قریب سے نقل کر سکتا ہے۔ قبضے کے سینسر اور کنٹرول کے استعمال کو یکجا کر کے۔ سرکٹس ， یہ ٹیون ایبل لائٹ سورس دن کے وقت نیلی روشنی کی نمائش کو بڑھانے اور رات کے وقت نیلی روشنی کی نمائش کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے ， لوگوں کی فلاح و بہبود اور انسانی کارکردگی کو فروغ دینے کے ساتھ ساتھ سمارٹ لائٹنگ کے افعال کو بھی فروغ دیتا ہے۔
خلاصہ
ٹیون ایبل ایل ای ڈی ماڈیولز کو ملا کر تیار کیا گیا۔
چپ اسکیل پیکجز (CSP) اور چپ آن بورڈ (COB) ٹیکنالوجی۔سی ایس پی سینڈ بلیو فلپ چپ کو ایک COB بورڈ پر مربوط کیا جاتا ہے تاکہ اعلی طاقت کی کثافت اور رنگ کی یکسانیت حاصل کی جا سکے، دوہری چینل کا ڈھانچہ کمرشل لائٹنگ جیسی ایپلی کیشنز میں وسیع تر سی سی ٹی ٹیوننگ حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔سنگل چینل کا ڈھانچہ گھر اور مہمان نوازی جیسی ایپلی کیشنز میں ہالوجن لیمپ کی تقلید کرتے ہوئے مدھم سے گرم فنکشن حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
978-1-5386-4851-3/17/$31.00 02017 IEEE
اعتراف
مصنفین نیشنل کی ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ سے فنڈنگ کو تسلیم کرنا چاہیں گے۔
چین کا پروگرام (نمبر 2016YFB0403900)۔مزید برآں، شائن آن (بیجنگ) میں ساتھیوں کی حمایت
ٹیکنالوجی کمپنی، بھی شکر گزار ہے.
حوالہ جات
[1] ہان، این، وو، وائی-ایچ۔اور Tang, Y,"KNX ڈیوائس کی تحقیق
بس انٹرفیس ماڈیول پر مبنی نوڈ اور ترقی، 29ویں چینی کنٹرول کانفرنس (CCC)، 2010، 4346-4350۔
[2] پارک، ٹی اور ہانگ، ایس ایچ، "بی اے سی نیٹ اور اس کے حوالہ جات کے لیے نیٹ ورک مینجمنٹ سسٹم کی ایک نئی تجویز"، 8ویں IEEE انٹرنیشنل کانفرنس آن انڈسٹریل انفارمیٹکس (INDIN)، 2010، 28-33۔
[3] ووہلرز I، اینڈونوو آر اور کلاؤ جی ڈبلیو، "ڈیلیکس: بہترین DALI پروٹین سٹرکچر الائنمنٹ"، IEEE/ACM ٹرانزیکشنز آن کمپیوٹیشنل بائیولوجی اینڈ بائیو انفارمیٹکس، 10، 26-36۔
[4]ڈومنگیز، ایف، توحیفی، اے، ٹائٹے، جے اور اسٹین ہاٹ، کے،
"ہوم آٹومیشن ZigBee پروڈکٹ کے لئے وائی فائی کے ساتھ بقائے باہمی"، بینیلکس (SCVT) میں مواصلات اور گاڑیوں کی ٹیکنالوجی پر IEEE 19 واں سمپوزیم، 2012، 1-6۔
[5]لن، ڈبلیو جے، وو، کیو ایکس اور ہوانگ، وائی ڈبلیو، "لون ورکس کی پاور لائن کمیونیکیشن پر مبنی خودکار میٹر ریڈنگ سسٹم"، ٹیکنالوجی اور اختراع پر بین الاقوامی کانفرنس (ITIC 2009)، 2009,1-5۔
[6] Ellis, EV, Gonzalez, EW, et al, "ایل ای ڈی کے ساتھ دن کی روشنی کو آٹو ٹیوننگ: صحت اور بہبود کے لیے پائیدار روشنی"، 2013 اے آر سی سی اسپرنگ ریسرچ کانفرنس کی کارروائی، مارچ، 2013
[7] لائٹنگ سائنس گروپ وائٹ پیپر، "روشنی: صحت اور پیداواری صلاحیت کا راستہ"، 25 اپریل 2016۔
[8] Figueiro,MG,Bullough, JD, et al, "رات کے وقت سرکیڈین نظام کی سپیکٹرل حساسیت میں تبدیلی کے ابتدائی ثبوت"، جرنل آف سرکیڈین ریتھمز 3:14۔فروری 2005۔
[9]انانیکی، ایم، برینن، ایم، کلارک، ای، "اسپیکٹرل ڈے لائٹنگ
سمولیشنز: کمپیوٹنگ سرکیڈین لائٹ، 14ویں کانفرنس آف انٹرنیشنل بلڈنگ پرفارمنس سمولیشن ایسوسی ایشن، حیدرآباد، انڈیا، دسمبر 2015۔