LED灯具老练测试平台的设计与实现

唐普英，耿浩然，郝豫鲁，崔克楠，张志鹏，朱 彤

众所周知,全球气候变暖是目前人类面临的主要问题之一,二氧化碳排放量的增加是全球变暖的主要原因,因此,低碳生活和节能减排已成为各国政府节约能源的基本政策。创建节约型社会已成为人们的共识[1]。LED光源因其绿色节能、高亮度、寿命长[2]、可控性强、可循环利用等绝对优势,符合绿色照明与显示工程节能与环保的要求[3],已成为目前主推绿色照明的最有竞争力的光源产品之一,在各个领域得到了广泛的推广和应用[4-6]。

为了提高LED灯具产品的可靠性和寿命,LED灯具出厂前通常都要对其进行老练测试。老练测试是一种让产品在应力下工作一段时间以稳定其特性的方法[7]。LED灯具老练测试就是让LED灯具分别在低压、常压和高压情况下按某种定时的开和关的方式进行自动测试,使灯具的不良特性在老练期间被充分暴露出来。存在问题的LED灯具就可以很容易地在老练过程中被检测出来,避免不合格产品流入市场。LED灯具经过老练测试后,其质量和使用寿命均能得到保证。因此,老练测试是LED灯具出厂前必须经历的一个环节,对保障LED灯具产品质量具有重要意义,迫切需要研究一种具备较强可操作性的老练测试平台。

本文的工作主要是设计并实现LED灯具老练测试平台(以下简称为测试平台),通过传感器采集LED灯具组的工作参数(工作电流、老练室的温度),利用串口RS-232把相关参数上传到主控机进行分析处理。测试平台具有自定义参数设置模式和3种自动预置参数测试模式,提高了测试效率和自动化程度。

1 测试平台

如图1所示,是测试平台结构的示意图,图中左侧是LED灯具组测试区域,其内部分4层,可以同时测试20组LED灯具,每组安排10个规格相同的插座,整个测试区域一次可以同时测试200支LED灯具。“显示屏”(LCD)用于显示老练测试过程中的动态参数,“键盘”(如图2所示)用于设置老练参数和启动老练测试,“电压调节”用于调节各灯具组的工作电压。

图1 测试平台结构的示意图

图2 测试平台的键盘

2 测试平台的硬件设计

如图3所示,是测试平台的硬件组成框图,图中MCU是单片机,是测试平台的主控芯片。设计中采用了两个单片机,用于控制测试平台的参数设置、采集、显示,并与上位机通信等工作[8]。当3个条件 (老练时间已到、某组灯具电流过高、老练室温度超过预置值)满足其中之一时,系统自动切断老练室LED灯具组的电源,并触发声音报警装置。单片机与上位机之间的通信采用RS-232通信协议[9],单片机与时钟管理芯片和存储器芯片之间的通信采用I2C通信协议[10]。

图3 测试平台的硬件组成框图

3 测试平台的软件设计

如图4所示,是测试平台软件的工作流程图,利用Keil uVision4[11-12]软件开发工具和C语言进行测试平台的软件开发。模式1～模式3分别代表低压(200 V)、常压(220 V)和高压(240 V)模式,均采用预设置的参数。低压和高压模式的工作时间都是6小时25分,常压模式的工作时间是24小时25分,老练室报警温度的预置值是40℃。

图4 测试平台软件的工作流程

如表1所示,是模式3的老练时间设置表,其中的 “开” 和 “关” 分别表示 “接通” 和 “断开”灯具的电源。表1的参数从左到右,先 “开”后 “关”,依次表示 “开”60 min,然后 “关”5 min,再 “开”60 min……,直到 “结束”为止。

表1 模式3的老练时间设置表

模式1～模式3提供了 “一键”自动老练测试模式,若自动测试模式的参数不符合需求,则测试平台提供了 “自定义”老练测试模式,可以自定义设置老练过程中的工作电压、报警温度、灯具组电源 “开”和 “关”的时间等参数。

4 测试平台的实现

如图5所示,是 “自定义”模式参数设置时,在测试平台的液晶显示器 (LCD)中显示的初始界面,用户可以根据灯具老练的实际要求,设置工作电压,每个时段电源 “开”和 “关”的时间,老练室报警温度等参数。如图6所示,是模式3(高压240 V)的老练测试过程中动态参数显示的一个界面,显示了当前的工作模式、4个通道的工作电压、工作电流、工作时段、该工作时段需运行的时间和已经历的时间、当前老练室的温度、该模式已经历的总运行时间。测试平台把20个通道的工作参数分为5帧,每帧显示15 s,循环显示。显示期间若需显示预设的模式参数,则可按 “模式显示”键 (如图2所示)进行显示界面切换,15 s后自动进入动态参数的循环显示过程。老练测试平台的实物图如图7所示。

图5 “自定义”模式参数设置界面

图6 模式3的动态参数显示界面

图7 测试平台实物图

5 结束语

本文设计并实现了一种LED灯具老练测试平台,能够实时地控制、采集、显示各组灯具老练测试参数,提供了自定义测试模式和3种自动测试模式。经过较长时间的运行实践,该测试平台表现出了较好的稳定性。若把测试平台中的灯具换为其他类型的灯具时,则成为相应灯具的老练测试平台,具有较好的适应性。

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[10]百度百科.I2C总线[DB/OL]. [2016-2-20].http：//baike.baidu.com/item/I2CE680BBE7BABF?fromtitle＝ I2C＆fromid＝ 1727975＆type＝syn.

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