LED“抗衰老”的幾個(gè)小妙招，智能控制LED燈帶亮滅的原理方案

　　什么是LED“衰老”，他的原因是什么？我們應該怎樣防止？

　　LED常規性老化試驗對比

　　一般來(lái)說(shuō)，尤其是大功率LED在初始點(diǎn)亮階段光度都會(huì )有一定的衰減，LED封裝廠(chǎng)為了提供給應用端廠(chǎng)商發(fā)光穩定的產(chǎn)品，或者是應用端廠(chǎng)商家為了獲得穩定的led材料，通常都會(huì )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(guò)電流沖擊破壞性試驗等等。

　　LED廠(chǎng)商通常會(huì )用以下幾種方式進(jìn)行常規性老化：

　　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出現品質(zhì)故障，比如LED短路或者斷路都會(huì )影響別的LED的工作電流參數。第2種方式優(yōu)于1、3種，任一顆LED特性變化不會(huì )影響到別的LED老化參數，但事實(shí)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(huì )嚴重影響LED參數。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(xué)的LED老化方式。

　　老化在試驗過(guò)程中應該是一個(gè)非常重要的過(guò)程，但在很多企業(yè)往往會(huì )被忽視，不能進(jìn)行正確有效的老化，后面對LED本身所進(jìn)行的包括亮度、波長(cháng)等所有參數的分析都將不確定。過(guò)電流沖擊性老化也是廠(chǎng)家經(jīng)常使用的一種老化手段，通常使用頻率可調、電流可調并且占空比可調的恒流源進(jìn)行此類(lèi)老化，以期待短時(shí)間內判斷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(shí)經(jīng)常會(huì )出現這樣種問(wèn)題，LED焊在產(chǎn)品上剛開(kāi)始的時(shí)候是正常工作的，但點(diǎn)亮一段時(shí)間以后就會(huì )出現暗光、閃動(dòng)、故障、間斷亮等現象，給產(chǎn)品帶來(lái)嚴重的損害。引起這種現象的原因大致有：

　　1．應用產(chǎn)品時(shí)，焊接制程有問(wèn)題，例如焊接溫度過(guò)高焊接時(shí)間過(guò)長(cháng)，沒(méi)有做好防靜電工作等，這些問(wèn)題95％以上是封裝過(guò)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(jìn)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定。LED老化測試在產(chǎn)品質(zhì)量控制是一個(gè)非常重要的環(huán)節，但在很多時(shí)候往往被忽視，無(wú)法進(jìn)行正確有效的老化。LED老化測試是根據產(chǎn)品的故障率曲線(xiàn)即浴盆曲線(xiàn)的特征而采取的對策，以此來(lái)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(jià)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(shí)間都恒定不變的。有頻率的問(wèn)題，就不是恒流了。那是交流或脈動(dòng)電流。交流或脈動(dòng)電流源可以設計成有效值恒定不變，但這種電源無(wú)法稱(chēng)做「恒流源」。恒流老化是最符合LED電流工作特征，是最科學(xué)的LED老化方式；過(guò)電流沖擊老化也是廠(chǎng)家最新采用的一種老化手段，通過(guò)使用頻率可調，電流可調的恒流源進(jìn)行此類(lèi)老化，以期在短時(shí)間內判斷LED的質(zhì)量預期壽命，并且可挑出很多常規老化無(wú)法挑出的隱患LED。

　　智能控制燈帶高低電平熄滅點(diǎn)亮方法：

　　城市道路照明越來(lái)越多采用LED照明技術(shù)代替傳統的照明技術(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(jìn)一步節能降耗帶來(lái)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。本文提出一種解決方案，采用短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)構建LED路燈無(wú)線(xiàn)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(jìn)行開(kāi)關(guān)、調光等控制，進(jìn)行發(fā)光亮度、電流參數等檢測，從而實(shí)現對LED路燈網(wǎng)絡(luò )的智能化管理。作為無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )，其體系結構應該包含四個(gè)基本層次：物理層和數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層以及應用層。LED路燈無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )采用IEEE 802.15.4標準作為其物理層和數據鏈路層的技術(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。本文圍繞LED無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )的體系結構，以網(wǎng)絡(luò )拓撲及通信節點(diǎn)的組成為基礎，論述了網(wǎng)絡(luò )層的協(xié)議包格式、路由工作原理，以及節點(diǎn)通信的設計流程。

　　1 網(wǎng)絡(luò )體系

　　LED無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )體系是網(wǎng)絡(luò )層實(shí)現路由的基礎，包括節點(diǎn)組成及網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。

　　1.1 LED路燈傳感網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)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(gè)通信節點(diǎn)，用來(lái)構建無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )。圖1所示，為構建無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )LED路燈節點(diǎn)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路燈既是傳感器節點(diǎn)也是網(wǎng)絡(luò )路由節點(diǎn)；每一個(gè)節點(diǎn)包含一個(gè)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(gè)節點(diǎn)具有32bit（位）的唯一ID號。通過(guò)在物理層和MAC層采用IEEE 802.15.4協(xié)議標準，結合網(wǎng)絡(luò )層與應用層的協(xié)議，所有這些節點(diǎn)有機地組合在一起，便構成了LED路燈無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )。由于現有的一些網(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，需要重新設計網(wǎng)絡(luò )層與應用層協(xié)議。

　　圖1 LED路燈節點(diǎn)的組成

　　1.2 網(wǎng)絡(luò )拓撲

　　根據LED路燈的分布規律，每盞LED路燈作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)構成無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )，其拓撲結構如圖2所示，（a）是信號逐點(diǎn)（單跳）接力傳送拓撲結構圖，（b）是信號隔點(diǎn)（雙跳）接力傳送拓撲結構圖。為便于下文網(wǎng)絡(luò )應用協(xié)議的設計與討論，作出如下定義：

　?。?）所有節點(diǎn)可分為2類(lèi)，即LED路燈節點(diǎn)（簡(jiǎn)稱(chēng)LED節點(diǎn)，如a1 a2 … an ， b1 b2 … bn）和路燈控制器節點(diǎn)（簡(jiǎn)稱(chēng)控制節點(diǎn)，如a，b）；

　?。?）相鄰節點(diǎn)之間的距離均為L(cháng)，每個(gè)節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)信號覆蓋半徑大于等于2L；

　?。?）根據節點(diǎn)的相對位置，節點(diǎn)可分為前驅節點(diǎn)與后繼節點(diǎn)，離控制器近的是前趨節點(diǎn)，離控制器遠的是后繼節點(diǎn)。例如a1是a2前驅節點(diǎn)，a3是a2后繼節點(diǎn)；同理b2是b4前驅節點(diǎn)，b6是b4后繼節點(diǎn)，以此類(lèi)推。

　　圖2 網(wǎng)絡(luò )拓撲結構示意圖

　?。?）控制節點(diǎn)與LED節點(diǎn)之間，LED節點(diǎn)相互之間，只要無(wú)線(xiàn)信號可以覆蓋到，都可以相互通信，不需要設基站或專(zhuān)門(mén)的路由協(xié)調裝置。

　?。?）每個(gè)節點(diǎn)的32bit唯一ID號由兩部分組成，分別為網(wǎng)絡(luò )ID和節點(diǎn)地址（編號），均為16bit。同一路燈網(wǎng)絡(luò )所有節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )ID相同；從控制節點(diǎn)開(kāi)始，節點(diǎn)地址由小到大順序編排。