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Jan 31, 2024

térmica activa

Informes científicos volumen 12,

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 12433 (2022) Citar este artículo

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Detalles de métricas

En este estudio, propusimos y demostramos un diseño de circuito para resolver problemas relacionados con la fuga de luz azul (p. ej., daño ocular) cuando los diodos emisores de luz blanca convertida con fósforo (pcW-LED) se sobrecalientan. Este circuito solo necesita un termistor de coeficiente térmico positivo, una resistencia y diodos en serie y paralelo; por lo tanto, se puede integrar fácilmente en componentes. Las simulaciones y los resultados experimentales correspondientes muestran que este método puede suprimir con precisión la corriente de inyección del componente de sobrecalentamiento y permitir que los LED funcionen normalmente después de volver a la temperatura de funcionamiento. Por lo tanto, permite proteger activamente los ojos del usuario, por ejemplo, para evitar la exposición a la luz azulada cuando se produce un sobrecalentamiento. Además, la extinción del flujo luminoso es una señal para recordar al usuario que reemplace el LED. El método propuesto es de bajo costo, efectivo, simple y útil para aumentar la calidad de la iluminación LED y la seguridad biológica.

La iluminación de estado sólido (SSL) ha ido reemplazando gradualmente a las bombillas incandescentes debido a sus ventajas, que incluyen una alta eficiencia energética, una respuesta rápida, una reproducción cromática aceptable, una larga vida útil y un bajo costo1,2,3,4,5,6. La luz blanca se puede crear de diferentes maneras, como a través de enfoques dicromáticos, tricromáticos y tetracromáticos2. Entre ellos, el enfoque dicromático es muy utilizado por su sencillez y eficacia; en este enfoque, la luz blanca se crea mediante una combinación de un diodo emisor de luz (LED) azul y fósforo amarillo2. Dicha fuente de luz blanca se conoce comúnmente como diodos emisores de luz blanca convertida con fósforo (pcW-LED). En condiciones normales, hay dos fuentes principales que contribuyen significativamente a la generación de calor en el proceso operativo de la estructura de los pcW-LED: la eficacia del diodo LED azul y la eficiencia de conversión del fósforo (incluida su propia eficiencia cuántica y la pérdida de Stokes) . La primera fuente de calor está relacionada con la eficiencia de conversión del electrón inyectado al fotón azul emitido en el flujo eléctrico a través de los LED azules. La eficiencia de conversión de energía eléctrica a óptica puede ser superior al 70%; así, al menos el 30% de la energía eléctrica de entrada puede transformarse en calor7,8. La segunda fuente de calor es la región del fósforo y está relacionada con la pérdida de Stokes, es decir, la diferencia de longitud de onda entre las longitudes de onda de excitación y reemitida2,9. Si los picos de las longitudes de onda de excitación azul y emisión amarilla son 450 nm y 550 nm, respectivamente, la eficiencia de conversión de longitud de onda (la relación entre la longitud de onda de excitación y la longitud de onda de reemisión) es de aproximadamente 82 %. Por lo tanto, aproximadamente el 18% de la energía de este proceso se convierte en calor. En particular, si las condiciones normales no se mantienen bien, se generará una mayor cantidad de calor, debido al predominio de la conversión no radiativa en la región del fósforo y el dado del LED azul. Es bien sabido que el calor es un problema inevitable en los PCW-LED que provoca muchos efectos negativos en la calidad de la luz blanca de salida, como aumentos de la temperatura de color (CCT) correlacionados, cambios de color, reducciones de eficacia y degradaciones de las propiedades mecánicas10 ,11,12,13,14,15,16,17,18,19. Un problema relativamente serio relacionado con el efecto del calor es el fenómeno en el que se puede observar una luz azulada incluso si la lámpara aún está brillante, como se muestra en la Fig. 1. Debido a que la tasa de descomposición térmica de la luz amarilla es más rápida que la de la luz azul. , la relación de potencia de la luz azul a la amarilla (relación B/Y) aumenta significativamente, lo que hace que el color de la luz blanca de salida se vuelva más azulado (correspondiente a un valor CCT muy alto, por ejemplo, superior a 10 000 K)9. Aunque es fácil detectar la luz azulada usando un instrumento óptico, no es fácil de percibir con los ojos humanos. Por lo tanto, una vez que se produce una fuga de luz azul, los ojos del usuario pueden quedar expuestos a una luz azulada sin ninguna señal de advertencia. La Figura 2 ilustra las características de la temperatura en condiciones normales y anormales, así como el efecto del sobrecalentamiento en la relación B/Y. Cuando se produce un sobrecalentamiento, las temperaturas de los pcW-LED se vuelven mucho más altas que en condiciones normales24,25. Además, debido a la diferencia en la tasa de decaimiento térmico, las relaciones B/Y en condiciones en las que se produce sobrecalentamiento son más altas que en condiciones normales. La temperatura alta en el volumen del paquete de un pcW-LED podría provocar el enfriamiento térmico del fósforo, lo que provocaría una desviación del color que provocaría una fuga de luz azul. Una vez que aumenta la temperatura del fósforo, el enfriamiento térmico de la partícula de fósforo reduce la eficiencia cuántica externa de modo que se emite menos luz amarilla y pasa más luz azul a través del volumen de fósforo. Si la gestión térmica no es lo suficientemente buena, ya no se mantendrá el equilibrio entre la luz azul y la luz amarilla en el funcionamiento normal. Como resultado, inducirá una gran deriva de CCT o incluso una fuga de luz azul en las peores condiciones26,27.

(a) El problema de la fuga azul de los diodos emisores de luz blanca convertida en fósforo (pcW-LED) no se puede ver a simple vista, y (b) se puede observar claramente ajustando el modo de exposición de la cámara.

Ilustración de las características de calor y la relación de luz azul a luz amarilla (B/Y) en (a) condición normal y (b) condición de sobrecalentamiento.

Varios estudios han considerado la gestión térmica de pcW-LEDs20,21,22,23,24,25,26. Zhang et al. informaron sobre un nuevo fósforo azul de SrLu2O4: Ce3+ preparado mediante una reacción en estado sólido; proporcionó una alta estabilidad térmica, con el 86% de su intensidad de emisión a temperatura ambiente permaneciendo a 150 °C20. Wang et al. informaron sobre la alta estabilidad térmica de los PCW-LED que emplean vidrio dopado con Ce:YAG21. Tang et al. propuso un método para reducir los cambios de cromaticidad de los LED utilizando puntos cuánticos CdxZn1−xSeyS1−y @ZnS de aleación de gradiente con fotoluminiscencia de alta temperatura mejorada22. Zhao et al. informó el uso de sintonización de sustituyentes Li de fósforos LED para una mayor eficiencia, fotoluminiscencia sintonizable y estabilidad térmica mejorada23. Yang et al. propusieron un método para estabilizar la CCT en pcW-LED basado en la autocompensación entre la eficiencia de excitación y la eficiencia de conversión de los fósforos25. En otro informe, Yang et al. propuso un enfoque práctico para medir las temperaturas del fósforo en los PCW-LED en funcionamiento; utilizó un método de detección instantánea y sin contacto para monitorear de forma remota los espectros de emisión26. Fan et al. informó sobre una tecnología de empaque para LED blancos de alta potencia con una capa de recubrimiento de fósforo aislada térmicamente. La tecnología mostró un punto de saturación mucho más alto para el flujo luminoso de salida y una mejor estabilidad característica del color en condiciones de operación de alta potencia en comparación con los LED convencionales28. En general, las soluciones en la literatura se han centrado principalmente en mejorar la estabilización térmica del material de fósforo y las tecnologías de envasado. Todavía no existe un método ideal para eliminar por completo los efectos negativos del sobrecalentamiento que se produce durante los procesos de funcionamiento de los pcW-LED.

En los últimos años, los informes sobre los peligros de la luz azul han indicado que la sobreexposición a una gran cantidad de luz azul y/o la exposición durante mucho tiempo a una cantidad baja de luz azul causará daños irreversibles en el tejido de la retina en los ojos humanos29,30,31 ,32. Este riesgo se vuelve más peligroso si el usuario es un niño. Por lo tanto, la necesidad de una solución para prevenir o resolver el riesgo de este peligro de luz azul se ha vuelto más urgente que nunca, particularmente en el proceso de mejora de la calidad de los SSL basados ​​en LED para una mejor calidad de vida. Además, la sobreexposición a la luz azulada es un riesgo oculto (en cuanto a su seguridad biológica para el ojo humano) así como incómodo en cuanto a la visualización; en particular, cambia el período circadiano, lo que afecta el sueño humano. En consecuencia, se han realizado estudios para reducir los efectos negativos de la luz azul33,34,35,36.

Una lámpara que muestre una fuga de luz azul debe dejar de funcionar para proteger los ojos humanos de la exposición a la luz azulada. Hasta donde sabemos, no existe ningún estudio sobre la prevención de la fuga de luz azul de los LED de pcW cuando se produce un sobrecalentamiento. En este estudio, propusimos y demostramos una solución para prevenir el problema de la fuga azul en los LED pcW. Se diseñó un circuito para detectar el sobrecalentamiento y, en consecuencia, reducir la corriente inyectada para los LED pcW. Como resultado, la luz blanca de salida se suprimió significativamente, lo que provocó que la lámpara se atenuara. Por lo tanto, los ojos del usuario estaban activamente protegidos para evitar la exposición a la luz azulada cuando se producía el sobrecalentamiento. Además, el estado de atenuación de la lámpara con la fuga de luz azul le recordó al usuario que la reemplazara por una nueva.

En este estudio, para brindar una visión general de las características de una lámpara con luz azul, se generó una condición de sobrecalentamiento en pcW-LEDs. Se aplicó una corriente eléctrica de 2,5 A y una disipación de calor reducida a los LED pcW de tipo XML de Cree. La temperatura y las propiedades ópticas se midieron mediante un termopar tipo T y un espectrómetro, respectivamente. La configuración del experimento correspondiente y sus resultados se muestran en las Figs. 3 y 4, respectivamente. Los resultados que se muestran en la Fig. 4 indican que cuando se produce un sobrecalentamiento en los pcW-LED, el efecto sobre el rendimiento del color de la luz blanca de salida es grave, incluso si la lámpara permanece brillante. El CCT aumenta desde 6500 K hasta un valor muy alto (por ejemplo, superior a 8000 K, y llegando hasta 12000 K) correspondiente al color azulado. La temperatura muestra valores en un rango de temperatura muy alto, es decir, de 180 °C a 240 °C.

(a) Configuración del experimento para probar el efecto del sobrecalentamiento. (b) Parte ampliada del rectángulo de guiones verdes en la foto (a).

Relación entre las propiedades ópticas y la condición de sobrecalentamiento.

En general, la relación entre los fenómenos de fuga azul y la temperatura se puede observar claramente a partir de los resultados del CCT y la temperatura. A medida que la luz blanca de salida se vuelve azulada, la lámpara no debe usarse más para evitar daños a los ojos humanos, y la lámpara actual debe reemplazarse por una nueva. Por lo tanto, encontrar una manera de detener el funcionamiento de los pcW-LED cuando aparece una fuga de luz azul es una opción para prevenir los efectos negativos de la luz azul en los usuarios en un entorno iluminado.

Como la luz azulada no se detecta fácilmente una vez que se produce, basamos nuestro diseño en la relación entre la característica de temperatura y la condición de fuga azul. Usamos un sensor térmico, es decir, un termistor de coeficiente térmico positivo (PTC), para detectar la condición de sobrecalentamiento. Cuando apareció el sobrecalentamiento, el termistor PTC redujo la corriente que fluía a través de los LED pcW, lo que provocó la extinción del flujo para los LED pcW. La cantidad reducida de corriente eléctrica para los pcW-LED se redirigió a una segunda rama que incluía diodos no radiativos y una resistencia fija. La dependencia de la temperatura del PTC se muestra en la Fig. 5a. La característica I-V del diodo no radiativo se muestra en la Fig. 5b. En la Fig. 6 se muestra un diagrama de las conexiones del circuito.

(a) Dependencia de la temperatura para la resistencia del termistor de coeficiente térmico positivo (PTC) (b) Característica I–V del diodo IN5408.

Diseño de circuito para evitar fugas de luz azul.

Las conexiones del circuito pueden describirse como sigue. La rama superior incluye el termistor PTC y los LED pcW conectados en serie. La rama inferior incluye la resistencia fija y una serie de seis diodos no radiativos (tipo IN5408). Los diodos IN5408 fueron seleccionados debido a su capacidad para permitir el paso de una gran corriente eléctrica, es decir, hasta 3 A. La rama superior y la rama inferior están conectadas en paralelo. El circuito es alimentado por una corriente eléctrica constante.

Con la descripción anterior, la relación entre la corriente eléctrica y el voltaje en el circuito se puede expresar de la siguiente manera:

y

donde I, I1 e I2 son las corrientes eléctricas en todo el circuito, ramales superior e inferior, respectivamente. R1 es la resistencia del termistor y depende de la temperatura; R2 es la resistencia total de la resistencia fija; VD es la notación de la caída de voltaje total de los seis diodos IN5408 y VLED es el voltaje de los pcW-LED. Con base en las relaciones entre las cantidades en las Ecs. (1) y (2), podemos deducir la relación de la siguiente manera:

y

Como se conocen los parámetros necesarios, el cambio de las corrientes I1 e I2 en cada rama corresponde al funcionamiento del termistor PTC en condiciones normales (sin sobrecalentamiento) y anormales (con sobrecalentamiento), lo que hace que este enfoque sea adecuado para la simulación. . En detalle, los parámetros utilizados en la simulación incluyeron parámetros constantes y variables que se describen a continuación. Los parámetros constantes incluyeron el voltaje del pcW-LED (VLED), la resistencia del resistor fijo (R2) y la corriente de inyección total (I), inyectada para todo el circuito. El valor de VLED utilizado en la simulación fue de 3,1 V. Se supuso que la dependencia de la temperatura de VLED era despreciable. El valor de R2 utilizado en la simulación fue de 1,3 Ω. La corriente de inyección total I para todo el circuito utilizado en la simulación fue de 0,5 A. Los parámetros variables incluyeron la resistencia del termistor (R1) y la caída de voltaje total de los seis diodos (VD). El valor de R1 se obtuvo de la curva dependiente de la temperatura y la resistencia que se muestra en la Fig. 5a. En la conexión del circuito, los seis diodos IN5408 se conectaron en serie. El valor de cada diodo se utiliza a partir de la curva I–V del diodo IN5408, como se muestra en la Fig. 5b. El resultado correspondiente de la simulación se muestra en la Fig. 7.

Cambio de corriente en circuito versus temperatura en simulación.

El principio de funcionamiento del circuito para evitar la fuga de luz azul se puede explicar de la siguiente manera. En condiciones normales, no hay sobrecalentamiento; por lo tanto, las temperaturas en el circuito y la región donde se conecta el termistor PTC son inferiores a 120 °C. El termistor PTC detecta este estado de temperatura y solo funciona en el modo de baja resistencia. Por lo tanto, no tiene ningún efecto sobre la corriente eléctrica en el circuito. En consecuencia, la corriente eléctrica solo fluye en la rama superior y no hay flujo de corriente eléctrica en la rama inferior. En condiciones anormales, el sobrecalentamiento eleva la temperatura en el circuito y en la región donde está conectado el termistor PTC a más de 120 °C. El termistor PTC detecta la señal del estado de sobrecalentamiento y activa rápidamente el modo de alta resistencia. La resistencia del termistor PTC aumenta exponencialmente para causar una mayor obstrucción de la corriente al pasar por la rama superior. Como resultado, el flujo de corriente en las ramas inferiores (I2) aumenta rápidamente mientras que la corriente en las ramas superiores (I1) disminuye correspondientemente. Por lo tanto, la corriente de inyección para el pcW-LED se reduce rápidamente y el flujo de salida de la luz se suprime significativamente.

Para confirmar el cambio de la corriente eléctrica de la simulación, se realizó un experimento correspondiente. La figura 8 muestra los componentes utilizados en el experimento, incluidos los pcW-LED, el termistor PTC, la resistencia fija, los diodos no radiativos y el enfriador termoeléctrico (TEC), respectivamente. El diagrama de conexión correspondiente para el experimento es similar al que se muestra en la Fig. 6, pero se agrega el TEC para calentar el termistor PTC. La configuración experimental para probar el cambio de corriente con diferentes temperaturas detectadas por el termistor PTC se muestra en la Fig. 9. Para provocar el cambio en la resistencia del termistor PTC, la superficie caliente del componente TEC calienta el termistor. La temperatura es detectada por el termopar (tipo T) ubicado muy cerca de la interfaz de la superficie caliente TEC y el termistor PTC. Se utiliza un gel de conductividad térmica con una conductividad térmica de 1,8 W/m·K para proporcionar una buena conducción térmica. El valor de la temperatura se detecta en tiempo real mediante el uso de un instrumento PicoLog TC08 conectado a una computadora. La corriente eléctrica inyectada para todo el circuito (I) se mide en base a pruebas a largo plazo del sistema de esfera integradora. La corriente eléctrica en la rama inferior (I2) se mide con un amperímetro. Se utiliza una cámara para grabar el escritorio de la computadora y la pantalla del amperímetro simultáneamente, mostrando así los valores cambiantes de temperatura y corriente eléctrica a lo largo del tiempo.

Componentes utilizados en el experimento, (a) pc-WLED, (b) termistor PTC, (c) resistencia fija, (d) diodos, (e) enfriador termoeléctrico (TEC).

(a) Experimento configurado para probar el cambio de corriente con diferentes temperaturas detectadas por el termistor PTC. (b) Parte ampliada del rectángulo rojo marcado en la foto (a).

Los resultados experimentales de cambiar la corriente eléctrica en cada rama del circuito se muestran en la Fig. 10. Cuando la temperatura es inferior a 120 °C, no hay cambio en la corriente eléctrica en cada rama, porque el termistor PTC funciona en el Modo de baja resistencia. Cuando la temperatura supera los 120 °C, el termistor PTC se activa para funcionar en el modo de alta resistencia, lo que provoca una obstrucción mayor para la corriente que lo atraviesa. La corriente eléctrica en la rama superior (I1) se redirige por tanto a la rama inferior, provocando la reducción de I1 en la rama superior. La I1 reducida contribuye al aumento de la corriente eléctrica en la rama inferior (I2). Es necesario comparar la dependencia de la temperatura de la corriente eléctrica en el circuito entre los resultados de la simulación y los resultados experimentales. Basándose en la comparación cualitativa entre los resultados mostrados en las Figs. 7 y 10, los resultados del experimento y la simulación muestran una gran similitud.

Cambio de corriente en circuito versus temperatura en el experimento.

La última tarea es la confirmación de la extinción del flujo debido a la reducción de corriente cuando se produce un sobrecalentamiento en la conexión del circuito real. Por lo tanto, se fabricó un circuito real y se realizó el experimento correspondiente. La configuración experimental y el circuito real (este último colocado dentro de una esfera integradora) se muestran en la Fig. 11a y b, respectivamente. En este experimento, el sobrecalentamiento se generó por sobrecarga en lugar de ser calentado por la superficie caliente del dispositivo TEC. La temperatura se midió en tiempo real mediante un termopar conectado a un instrumento PicoLog TC08. Las propiedades ópticas se midieron utilizando el modo de prueba a largo plazo del sistema de esfera integradora. La inyección de corriente eléctrica para todo el circuito (I) se estableció en función de un modo de corriente constante y se pudo detectar en tiempo real y extraer de los resultados del modo de prueba a largo plazo de la esfera integradora. El valor de la corriente eléctrica en la rama que contiene la resistencia fija y los diodos no radiativos (I2) fue detectado por un amperímetro. Se instaló una cámara para registrar el cambio de la corriente eléctrica I2 a lo largo del tiempo, así como los valores de temperatura mostrados en el amperímetro y la pantalla de la computadora.

(a) Montaje experimental. (b) La estructura se instala dentro de la esfera integradora.

Los resultados del experimento se muestran en la Fig. 12. Cuando ocurre un sobrecalentamiento grave, la temperatura de la placa LED aumenta rápidamente y el termistor PTC se calienta. Cuando la temperatura del termistor PTC excede la temperatura de trabajo del termistor PTC, el modo de alta resistencia se activa y reduce la corriente eléctrica en la rama del circuito que contiene los pcW-LED (I1), como se muestra en la Fig. 12a. Simultáneamente, la cantidad reducida de corriente (I1) que se transfiere en la rama que contiene la resistencia fija y los diodos no radiantes hace que aumente la corriente I2, como se muestra en la figura 12a. En correspondencia con la reducción de la corriente I1, el flujo luminoso se suprime significativa y rápidamente, como se muestra en la Fig. 12b. Cuando el sobrecalentamiento está bien controlado, la temperatura de la placa LED ya no aumenta, como se muestra en la Fig. 12c.

(a) Cambio de corriente eléctrica. (b) Apagado del flujo de salida. (c) La variación de temperatura. ( d ) Espectros de luz de salida antes / después de que se reduzca la corriente inyectada a pcW-LED.

Para ilustrar más claramente la extinción del flujo en términos del espectro, los espectros de la luz de salida antes y después de inyectar la corriente en los LED pcW se muestran en la Fig. 12d. Los puntos de tiempo en 1 s y 83 s corresponden a los tiempos en que el termistor PTC está funcionando en el modo de baja resistencia y la corriente I1 no se reduce. El espectro a 83 s es más bajo que a 1 s debido a la extinción térmica de la luz azul y amarilla. El espectro a los 87 s muestra una supresión significativa en relación con el de 83 s. Esta extinción del espectro de salida se debe a la disminución significativa de la corriente I1, como se muestra en la Fig. 12a. Los espectros a los 100 s, 201 s y 300 s, respectivamente, casi se superponen con los del tiempo de 87 s, debido a que el termistor PTC sigue funcionando en el modo de alta resistencia; por lo tanto, I1 permanece pequeño. Esto indica que el PTC funciona bien para mantener la condición de extinción del fundente.

Para garantizar aún más el funcionamiento del circuito de diseño en caso de que la temperatura se reduzca después de eliminar la condición de sobrecalentamiento. La figura 13 muestra la configuración de este experimento, que es similar a la configuración de la figura 11. La superficie caliente de un dispositivo termoeléctrico (TEC) se usa para controlar la condición de sobrecalentamiento de la placa de circuito que contiene el termistor PTC y los LED pcW. El dispositivo TEC funciona encendiendo/apagando manualmente una fuente de alimentación externa. La temperatura la registran los termopares 1 y 2, que están ubicados cerca del termistor PTC y los LED pcW. La figura 14 muestra los resultados experimentales correspondientes a tres etapas que son normal, sobrecalentamiento y después de eliminar la etapa de sobrecalentamiento. Los resultados muestran que, en el momento de 1370 s, la condición de sobrecalentamiento se genera al encender el TEC, lo que hace que la temperatura se eleve por encima del umbral para activar el termistor PTC para que funcione en modo de alta resistencia. Se evita que la corriente eléctrica fluya a través del termistor para inyectarse en los PC-WLED, lo que suprime el flujo luminoso de salida, como se muestra en la Fig. 14b. En el momento de 1670 s, el dispositivo TEC se apaga, la temperatura se reduce a un valor más bajo y el termistor PTC volverá al modo de baja resistencia que conduce al aumento de la corriente eléctrica que pasa a través de él e inyecta para pc -WLED. Como resultado, verá la recuperación del flujo de salida. En la Fig. 14c, el CCT aumenta debido al aumento de la temperatura y se reduce a un valor más bajo cuando se elimina la condición de sobrecalentamiento. En resumen, gracias a las características particulares del termistor PTC, el circuito diseñado puede funcionar bien en las diferentes etapas de temperatura que ocurren en el circuito.

(a) Configuración experimental para probar el funcionamiento del circuito en condiciones normales, de sobrecalentamiento y después de eliminar las condiciones de sobrecalentamiento. (b) Ampliación de la línea discontinua roja del rectángulo en la foto (a).

(a) Temperatura, (b) Flujo luminoso y (c) Comportamiento de CCT para tres etapas de normal, sobrecalentamiento y después de eliminar las condiciones de sobrecalentamiento.

El inevitable fenómeno de la fuga de luz azul en los pcW-LED tiene una fuerte relación con la aparición de una condición de sobrecalentamiento. Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se propone y se demuestra con éxito una solución para la prevención de fugas de luz azul para PCW-LED alimentados por una fuente de alimentación de corriente eléctrica constante. Se diseñó un circuito en el que se utilizó el termistor PTC como sensor térmico para detectar el sobrecalentamiento (que puede generar la condición de fuga de luz azul). Cuando aparece una señal de sobrecalentamiento, la fuga de luz azul se puede prevenir de manera efectiva mediante la activación de un modo de trabajo binario correspondiente al termistor PTC (correspondiente a las condiciones normales y de sobrecalentamiento). Después de ser activado, el modo de baja resistencia cambia al modo de alta resistencia, lo que lleva a una rápida reducción de la corriente eléctrica inyectada a los LED. Por lo tanto, el flujo luminoso de salida correspondiente se puede suprimir significativamente, evitando que los ojos del usuario queden expuestos a una luz azulada. Como resultado, la lámpara se vuelve más tenue. Además, el estado de atenuación de la lámpara también le recuerda al usuario que debe reemplazar la lámpara con la fuga de luz azul. La solución no solo es significativa para la seguridad biológica de los seres humanos, sino también para aumentar la calidad de la iluminación utilizando pcW-LED en el campo de SSL. Además de las ventajas de su bajo coste, sencillez y eficacia, este circuito se puede integrar fácilmente en componentes LED debido a su sencillez.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

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Esta investigación fue otorgada por el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán con el Contrato No. 109-2221-E-008-087-MY2.

Departamento de Óptica y Fotónica, Universidad Nacional Central, ChungLi, 32001, Taiwán

Ching-Cherng Sun, Quang-Khoi Nguyen, Shih-Kang Lin, Chi-Shou Wu, Tsung-Hsun Yang y Yeh-Wei Yu

Departamento de Electrofísica, Universidad Nacional Yang Ming Chiao Tung, HsinChu, 30010, Taiwán

Sol Ching-Cherng

Instituto de Graduados en Tecnología de Color e Iluminación, Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán, Taipei, 10607, Taiwán

Tsung-Xian Lee

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El concepto y el diseño del estudio estuvieron a cargo del líder del equipo CCS; el experimento fue realizado por QKN; Discusión con SKL, CSW, TXL, THY y YWY; QKN escribió el manuscrito y CCS fue el autor correspondiente.

Correspondencia a Ching-Cherng Sun.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Sun, CC., Nguyen, QK., Lee, TX. et al. Fusible térmico activo para detener la fuga de luz azul de los diodos emisores de luz blanca accionados por corriente constante. Informe científico 12, 12433 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16587-4

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Recibido: 01 Mayo 2022

Aceptado: 12 julio 2022

Publicado: 20 julio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-16587-4

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