LED「抗衰老」的幾個小妙招,智能控制LED燈帶亮滅的原理方案

2020-12-07 電子產品世界

  什麼是LED「衰老」,他的原因是什麼?我們應該怎樣防止?

  LED常規性老化試驗對比

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/367447.htm

  一般來說,尤其是大功率LED在初始點亮階段光度都會有一定的衰減,LED封裝廠為了提供給應用端廠商發光穩定的產品,或者是應用端廠商家為了獲得穩定的led材料,通常都會做一些老化試驗。當然LED老化試驗有多種方式,如常規性老化、過電流衝擊破壞性試驗等等。

  LED廠商通常會用以下幾種方式進行常規性老化:

  1、多顆管串聯老化:恆壓老化電路和恆流老化電路

  2、多顆管並聯老化

  3、多顆管串並聯老化:串並恆壓老化和串並恆流老化

  4、單管恆流老化

  比較以上4種老化方式, 1、3種方式中只要有一顆LED出現品質故障,比如LED短路或者斷路都會影響別的LED的工作電流參數。第2種方式優於1、3種,任一顆LED特性變化不會影響到別的LED老化參數,但事實上靠電阻限流的方式是不可靠的,電阻本身阻值漂移和LED自身電壓特性變化都會嚴重影響LED參數。顯然,第4種單管恆流老化抓住了LED電流工作特性,是最科學的LED老化方式。

  老化在試驗過程中應該是一個非常重要的過程,但在很多企業往往會被忽視,不能進行正確有效的老化,後面對LED本身所進行的包括亮度、波長等所有參數的分析都將不確定。過電流衝擊性老化也是廠家經常使用的一種老化手段,通常使用頻率可調、電流可調並且佔空比可調的恆流源進行此類老化,以期待短時間內判斷LED的品質及預期壽命。

  如何有效防止產品老化

  我們在應用LED時經常會出現這樣種問題,LED焊在產品上剛開始的時候是正常工作的,但點亮一段時間以後就會出現暗光、閃動、故障、間斷亮等現象,給產品帶來嚴重的損害。引起這種現象的原因大致有:

  1.應用產品時,焊接製程有問題,例如焊接溫度過高焊接時間過長,沒有做好防靜電工作等,這些問題95%以上是封裝過程造成。

  2.LED本身質量或生產製程造成。

  預防方法有:

  1.做好焊接製程的控制。

  2.對產品進行老化測試。

  老化是電子產品可靠性的重要保證,是產品生產的最後必不可少的一步。LED產品在老化後可以提升效能,並有助於後期使用的效能穩定。LED老化測試在產品質量控制是一個非常重要的環節,但在很多時候往往被忽視,無法進行正確有效的老化。LED老化測試是根據產品的故障率曲線即浴盆曲線的特徵而採取的對策,以此來提高產品的可靠性,但這種方法並不是必需的,畢竟老化測試是以犧牲單顆LED產品的壽命為代價的。

  LED老化方式包括恆流老化及恆壓老化。恆流源是指電流在任何時間都恆定不變的。有頻率的問題,就不是恆流了。那是交流或脈動電流。交流或脈動電流源可以設計成有效值恆定不變,但這種電源無法稱做「恆流源」。恆流老化是最符合LED電流工作特徵,是最科學的LED老化方式;過電流衝擊老化也是廠家最新採用的一種老化手段,通過使用頻率可調,電流可調的恆流源進行此類老化,以期在短時間內判斷LED的質量預期壽命,並且可挑出很多常規老化無法挑出的隱患LED。

  智能控制燈帶高低電平熄滅點亮方法:

  城市道路照明越來越多採用LED照明技術代替傳統的照明技術,其目的是為了降低對電能的消耗。由於LED使用低壓直流電源,便於附加檢測與控制電路,這對路燈網絡的智能化管理,進一步節能降耗帶來了方便。對於路燈網絡的管理與控制,既可以採用電力載波通信技術,也可技術的快速發展,使得短距離無線通信技術在應用成本、可靠性與通信速率等方面均已優於電力載波通信技術,例如Zigbee短距離無線通信技術。本文提出一種解決方案,採用短距離無線通信技術構建LED路燈無線傳感網絡,能對LED路燈網絡任意單盞燈或多盞燈或全網絡所有燈進行開關、調光等控制,進行發光亮度、電流參數等檢測,從而實現對LED路燈網絡的智能化管理。作為無線傳感網絡,其體系結構應該包含四個基本層次:物理層和數據鏈路層、網絡層以及應用層。LED路燈無線傳感網絡採用IEEE 802.15.4標準作為其物理層和數據鏈路層的技術標準,網絡層與應用層集成在一起,採用單跳、雙跳以及變跳3種接力通信模式作為網絡協議的基礎。本文圍繞LED無線傳感網絡的體系結構,以網絡拓撲及通信節點的組成為基礎,論述了網絡層的協議包格式、路由工作原理,以及節點通信的設計流程。

  1 網絡體系

  LED無線傳感網絡的網絡體系是網絡層實現路由的基礎,包括節點組成及網絡拓撲結構。

  1.1 LED路燈傳感網絡節點的組成

  LED路燈網絡由間隔均勻的若干盞路燈組成,每一盞LED路燈均為網絡的一個通信節點,用來構建無線傳感網絡。圖1所示,為構建無線傳感網絡LED路燈節點的組成,除了照明部分的電路外,還附加了對LED電流的採樣、LED發光亮度的檢測、以及對LED發光亮度的PWM控制等電路。每一盞LED路燈既是傳感器節點也是網絡路由節點;每一個節點包含一個微控制器(MCU,如cc2530),都具有射頻通信功能,既能發送信號也能接收信號;每一個節點具有32bit(位)的唯一ID號。通過在物理層和MAC層採用IEEE 802.15.4協議標準,結合網絡層與應用層的協議,所有這些節點有機地組合在一起,便構成了LED路燈無線傳感網絡。由於現有的一些網絡層與應用層協議如Zigbee、RF4CE等並不是很適合LED路燈傳感網絡應用,因此,需要重新設計網絡層與應用層協議。

  圖1 LED路燈節點的組成

  1.2 網絡拓撲

  根據LED路燈的分布規律,每盞LED路燈作為網絡節點構成無線通信網絡,其拓撲結構如圖2所示,(a)是信號逐點(單跳)接力傳送拓撲結構圖,(b)是信號隔點(雙跳)接力傳送拓撲結構圖。為便於下文網絡應用協議的設計與討論,作出如下定義:

  (1)所有節點可分為2類,即LED路燈節點(簡稱LED節點,如a1 a2 … an , b1 b2 … bn)和路燈控制器節點(簡稱控制節點,如a,b);

  (2)相鄰節點之間的距離均為L,每個節點的無線信號覆蓋半徑大於等於2L;

  (3)根據節點的相對位置,節點可分為前驅節點與後繼節點,離控制器近的是前趨節點,離控制器遠的是後繼節點。例如a1是a2前驅節點,a3是a2後繼節點;同理b2是b4前驅節點,b6是b4後繼節點,以此類推。

  圖2 網絡拓撲結構示意圖

  (4)控制節點與LED節點之間,LED節點相互之間,只要無線信號可以覆蓋到,都可以相互通信,不需要設基站或專門的路由協調裝置。

  (5)每個節點的32bit唯一ID號由兩部分組成,分別為網絡ID和節點地址(編號),均為16bit。同一路燈網絡所有節點的網絡ID相同;從控制節點開始,節點地址由小到大順序編排。

  


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