LED“抗衰老”的幾個小妙招，智能控制LED燈帶亮滅的原理方案

作者：時間：2017-10-22 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　什么是LED“衰老”，他的原因是什么？我們應該怎樣防止？

　　LED常規(guī)性老化試驗對比

本文引用地址：http://www.butianyuan.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(fā)光穩(wěn)定的產(chǎn)品，或者是應用端廠商家為了獲得穩(wěn)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(guī)性老化、過電流沖擊破壞性試驗等等。

　　LED廠商通常會用以下幾種方式進行常規(guī)性老化：

　　1、多顆管串聯(lián)老化：恒壓老化電路和恒流老化電路

　　2、多顆管并聯(lián)老化

　　3、多顆管串并聯(lián)老化：串并恒壓老化和串并恒流老化

　　4、單管恒流老化

　　比較以上4種老化方式， 1、3種方式中只要有一顆LED出現(xiàn)品質(zhì)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(shù)。第2種方式優(yōu)于1、3種，任一顆LED特性變化不會影響到別的LED老化參數(shù)，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(shù)。顯然，第4種單管恒流老化抓住了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(yè)往往會被忽視，不能進行正確有效的老化，后面對LED本身所進行的包括亮度、波長等所有參數(shù)的分析都將不確定。過電流沖擊性老化也是廠家經(jīng)常使用的一種老化手段，通常使用頻率可調(diào)、電流可調(diào)并且占空比可調(diào)的恒流源進行此類老化，以期待短時間內(nèi)判斷LED的品質(zhì)及預期壽命。

　　如何有效防止產(chǎn)品老化

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

　　1．應用產(chǎn)品時，焊接制程有問題，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(zhì)量或生產(chǎn)制程造成。

　　預防方法有：

　　1.做好焊接制程的控制。

　　2.對產(chǎn)品進行老化測試。

　　老化是電子產(chǎn)品可靠性的重要保證，是產(chǎn)品生產(chǎn)的最后必不可少的一步。LED產(chǎn)品在老化后可以提升效能，并有助于后期使用的效能穩(wěn)定。LED老化測試在產(chǎn)品質(zhì)量控制是一個非常重要的環(huán)節(jié)，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(jù)產(chǎn)品的故障率曲線即浴盆曲線的特征而采取的對策，以此來提高產(chǎn)品的可靠性，但這種方法并不是必需的，畢竟老化測試是以犧牲單顆LED產(chǎn)品的壽命為代價的。

　　LED老化方式包括恒流老化及恒壓老化。恒流源是指電流在任何時間都恒定不變的。有頻率的問題，就不是恒流了。那是交流或脈動電流。交流或脈動電流源可以設(shè)計成有效值恒定不變，但這種電源無法稱做「恒流源」。恒流老化是最符合LED電流工作特征，是最科學的LED老化方式；過電流沖擊老化也是廠家最新采用的一種老化手段，通過使用頻率可調(diào)，電流可調(diào)的恒流源進行此類老化，以期在短時間內(nèi)判斷LED的質(zhì)量預期壽命，并且可挑出很多常規(guī)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采用LED照明技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的照明技術(shù)，其目的是為了降低對電能的消耗。由于LED使用低壓直流電源，便于附加檢測與控制電路，這對路燈網(wǎng)絡(luò)的智能化管理，進一步節(jié)能降耗帶來了方便。對于路燈網(wǎng)絡(luò)的管理與控制，既可以采用電力載波通信技術(shù)，也可技術(shù)的快速發(fā)展，使得短距離無線通信技術(shù)在應用成本、可靠性與通信速率等方面均已優(yōu)于電力載波通信技術(shù)，例如Zigbee短距離無線通信技術(shù)。本文提出一種解決方案，采用短距離無線通信技術(shù)構(gòu)建LED路燈無線傳感網(wǎng)絡(luò)，能對LED路燈網(wǎng)絡(luò)任意單盞燈或多盞燈或全網(wǎng)絡(luò)所有燈進行開關(guān)、調(diào)光等控制，進行發(fā)光亮度、電流參數(shù)等檢測，從而實現(xiàn)對LED路燈網(wǎng)絡(luò)的智能化管理。作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)，其體系結(jié)構(gòu)應該包含四個基本層次：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層以及應用層。LED路燈無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用IEEE 802.15.4標準作為其物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的技術(shù)標準，網(wǎng)絡(luò)層與應用層集成在一起，采用單跳、雙跳以及變跳3種接力通信模式作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)。本文圍繞LED無線傳感網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，以網(wǎng)絡(luò)拓撲及通信節(jié)點的組成為基礎(chǔ)，論述了網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議包格式、路由工作原理，以及節(jié)點通信的設(shè)計流程。

　　1 網(wǎng)絡(luò)體系

　　LED無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)體系是網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)路由的基礎(chǔ)，包括節(jié)點組成及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

　　1.1 LED路燈傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的組成

　　LED路燈網(wǎng)絡(luò)由間隔均勻的若干盞路燈組成，每一盞LED路燈均為網(wǎng)絡(luò)的一個通信節(jié)點，用來構(gòu)建無線傳感網(wǎng)絡(luò)。圖1所示，為構(gòu)建無線傳感網(wǎng)絡(luò)LED路燈節(jié)點的組成，除了照明部分的電路外，還附加了對LED電流的采樣、LED發(fā)光亮度的檢測、以及對LED發(fā)光亮度的PWM控制等電路。每一盞LED路燈既是傳感器節(jié)點也是網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點；每一個節(jié)點包含一個微控制器（MCU，如cc2530），都具有射頻通信功能，既能發(fā)送信號也能接收信號；每一個節(jié)點具有32bit（位）的唯一ID號。通過在物理層和MAC層采用IEEE 802.15.4協(xié)議標準，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)層與應用層的協(xié)議，所有這些節(jié)點有機地組合在一起，便構(gòu)成了LED路燈無線傳感網(wǎng)絡(luò)。由于現(xiàn)有的一些網(wǎng)絡(luò)層與應用層協(xié)議如Zigbee、RF4CE等并不是很適合LED路燈傳感網(wǎng)絡(luò)應用，因此，需要重新設(shè)計網(wǎng)絡(luò)層與應用層協(xié)議。

　　圖1 LED路燈節(jié)點的組成

　　1.2 網(wǎng)絡(luò)拓撲

　　根據(jù)LED路燈的分布規(guī)律，每盞LED路燈作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點構(gòu)成無線通信網(wǎng)絡(luò)，其拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示，（a）是信號逐點（單跳）接力傳送拓撲結(jié)構(gòu)圖，（b）是信號隔點（雙跳）接力傳送拓撲結(jié)構(gòu)圖。為便于下文網(wǎng)絡(luò)應用協(xié)議的設(shè)計與討論，作出如下定義：

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

　　（2）相鄰節(jié)點之間的距離均為L，每個節(jié)點的無線信號覆蓋半徑大于等于2L；

　　（3）根據(jù)節(jié)點的相對位置，節(jié)點可分為前驅(qū)節(jié)點與后繼節(jié)點，離控制器近的是前趨節(jié)點，離控制器遠的是后繼節(jié)點。例如a1是a2前驅(qū)節(jié)點，a3是a2后繼節(jié)點；同理b2是b4前驅(qū)節(jié)點，b6是b4后繼節(jié)點，以此類推。