LED地鐵顯示屏除潮方法

王偉熙

【摘 要】LED地鐵顯示屏在地鐵車廂中有舉足輕重的地位，從前一代的單色點(diǎn)陣模塊顯示文字到現(xiàn)在用全彩LED燈珠來顯示文字，目的是讓LED地鐵顯示屏的亮度更高，功耗更低，穩(wěn)定性更強(qiáng)。但是地鐵項(xiàng)目施工周期長(zhǎng)，運(yùn)行和存儲(chǔ)環(huán)境較普通室內(nèi)顯示屏更為特殊，存放和使用時(shí)稍微不注意，容易出現(xiàn)LED燈珠受潮的情況，若不進(jìn)行及時(shí)的除潮處理，很容易出現(xiàn)LED燈珠失效的情形。文章對(duì)已經(jīng)受潮的LED燈珠進(jìn)行深入的分析，提出解決LED燈珠受潮的方法，并對(duì)LED地鐵顯示屏的包裝、運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)提出了合理化建議。

【關(guān)鍵詞】LED顯示屏;除潮;燈珠失效

【中圖分類號(hào)】TN873 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）12-0034-02

0 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市的交通壓力日益增大，軌道交通是一種緩解城市交通壓力的重要手段。中國(guó)制造的崛起，地鐵車廂，軌道施工，車廂內(nèi)的設(shè)備都擺脫了進(jìn)口的束縛，基本上實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。對(duì)于地鐵上的LED顯示屏來說工作環(huán)境十分特殊，它長(zhǎng)期工作在地底下20～30 m深度的環(huán)境，根據(jù)GB/T 25119—2010要求需要LED地鐵顯示屏在環(huán)境溫度為-25～70 ℃下運(yùn)行穩(wěn)定。因?yàn)榈罔F施工工期長(zhǎng)，正式運(yùn)營(yíng)前需要長(zhǎng)時(shí)間的試車，試車完成后，需要儲(chǔ)存一段時(shí)間才正式運(yùn)營(yíng)，所以LED地鐵顯示屏對(duì)存儲(chǔ)環(huán)境要求很高，最低需要在-40 ℃的環(huán)境溫度下存放，存儲(chǔ)的相對(duì)濕度最大可以達(dá)到95%。在如此高要求的存儲(chǔ)環(huán)境下，LED地鐵顯示屏需要保證存儲(chǔ)后運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，第一代的國(guó)產(chǎn)LED地鐵顯示屏存在諸多問題，比如：潮氣進(jìn)入LED燈珠內(nèi)，導(dǎo)致死燈;電路板受潮后，導(dǎo)致電路板線路的短路可能出現(xiàn)半個(gè)屏幕不亮。本文就目前LED地鐵顯示屏存在的受潮問題，進(jìn)行深入的分析，提出優(yōu)化和解決受潮問題的有效方法，并成功地運(yùn)用在我國(guó)的地鐵項(xiàng)目上。

1 LED地鐵顯示屏的介紹

LED地鐵顯示屏根據(jù)不同的車廂類型一般分為4種：車頭LED顯示器（FDU）、客室內(nèi)部LED顯示器（IDU）、客室內(nèi)部LED端墻顯示器（IDUC）和車側(cè)LED顯示器（SDU）。車頭LED顯示器（FDU）裝在前后兩個(gè)車頭上，一般用來顯示終點(diǎn)站或者本次列車開往的方向;客室內(nèi)部LED顯示器（IDU）安裝在每節(jié)車廂的連接處，也叫貫通道顯示屏。主要是到站時(shí)顯示本次到站的站名，離站時(shí)顯示下一站即將到站的站名及緊急廣播的內(nèi)容，讓乘客對(duì)到站和緊急信息一目了然;客室內(nèi)部LED端墻顯示器（IDUC）主要安裝在有司機(jī)室的車廂中，顯示內(nèi)容和客室內(nèi)部LED顯示器（IDU）一致;車側(cè)LED顯示器（SDU）安裝在每節(jié)車廂兩個(gè)車門之間，顯示內(nèi)容對(duì)著車廂外，主要是到站時(shí)，讓站臺(tái)上的乘客了解本次列車的開往方向及下一站的站名，以免乘客上錯(cuò)車。

LED地鐵顯示屏接收到司機(jī)室的主機(jī)發(fā)送的過程數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)顯示其相應(yīng)的站名及內(nèi)容。目前地鐵上使用的通信協(xié)議一般有兩種，一種是采用RS485通信，通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)采用PIS主機(jī)供應(yīng)商提供的《車載設(shè)備RS485通信規(guī)范》。每列地鐵含有6個(gè)車廂，每個(gè)車廂都有一個(gè)RS485網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備（LCU），LCU會(huì)定期在每節(jié)車廂的RS485總線上給每個(gè)總線上的設(shè)備發(fā)送令牌，LED地鐵顯示屏接收到令牌之后回復(fù)狀態(tài)數(shù)據(jù)。另一種是采用以太網(wǎng)通信，通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)采用PIS主機(jī)供應(yīng)商提供的《車載設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)范》。網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置2臺(tái)控制設(shè)備PISC，PISC采用定時(shí)UDP組播（256 ms）的方式對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行通信控制（過程數(shù)據(jù)），LED地鐵顯示屏以組播的方式每15 s給PISC發(fā)送狀態(tài)消息。

每塊LED地鐵顯示屏上都有個(gè)撥碼開關(guān)，其作用是設(shè)置每塊LED地鐵顯示屏的RS485的硬件地址或以太網(wǎng)通信中的IP地址。

2 LED燈珠受潮的原因和危害

當(dāng)LED地鐵顯示屏在潮濕的環(huán)境中存放超過一段時(shí)間，且不通電使用時(shí)，容易出現(xiàn)潮氣通過膠水和支架的縫隙進(jìn)入到封裝的內(nèi)部。當(dāng)潮氣累積到一定程度時(shí)，LED地鐵顯示屏通電工作，這時(shí)LED燈珠內(nèi)部發(fā)熱，使得潮氣迅速膨脹，導(dǎo)致LED燈珠失效。

下面來具體分析下失效的燈珠，當(dāng)一塊LED地鐵顯示屏在倉(cāng)庫(kù)存放超過6個(gè)月，且沒有通電使用過，裝車后，通電一段時(shí)間，就出現(xiàn)兩顆LED燈不亮。將模組拆下來，并且將LED燈珠焊下進(jìn)行分析。

首先將兩個(gè)不良燈珠進(jìn)行標(biāo)記，放在顯微鏡底下進(jìn)行外觀分析，可以明顯看到2#燈珠的焊盤出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象，1#燈珠無明顯異常（如圖1所示）。

其次對(duì)這兩顆燈珠進(jìn)行電性能測(cè)試，分別給1#和2#的紅燈通8 mA電流，綠燈通5 mA電流，藍(lán)燈通3 mA電流，觀測(cè)并記錄異常數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示1#藍(lán)燈產(chǎn)生漏電流達(dá)到180 uA，2#藍(lán)燈和綠燈產(chǎn)生了高壓降，壓降達(dá)到了5.63 V和6.80 V。紅綠藍(lán)燈均產(chǎn)生了大的漏電流。

最后將兩顆燈珠進(jìn)行溶解解剖分析，用試劑去除環(huán)氧樹脂后觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以明顯看到1#燈珠的藍(lán)燈芯片燒傷、金屬遷移，2#藍(lán)綠燈芯片燒傷電極，造成電極脫落。

根據(jù)以上分析，樣品失效原因?yàn)?#燈珠藍(lán)燈芯片燒傷、金屬遷移，2#藍(lán)綠燈芯片燒傷掉電極，導(dǎo)致藍(lán)綠芯片電極上焊線與焊盤漏電導(dǎo)通，最終造成紅燈串亮不良。芯片燒傷的原因主要有以下兩種：{1}燈珠使用環(huán)境比較潮濕，水汽進(jìn)入到燈珠內(nèi)部，當(dāng)通電時(shí)水汽參與反應(yīng)造成燈珠;{2}線路中存在有較大的突波脈沖電流或電壓通過燈珠，最終損壞芯片造成不良。

3 解決受潮問題的方法

解決受潮問題應(yīng)該要從多個(gè)方面考慮，在LED燈珠上線貼片前，若發(fā)現(xiàn)燈珠已經(jīng)受潮，則不能馬上進(jìn)行貼片使用，需放入烘箱中進(jìn)行烘烤除濕，溫度為（70±5 ）℃，時(shí)間為48 h。烘烤完成后需要進(jìn)行光電參數(shù)測(cè)試，當(dāng)實(shí)測(cè)值與標(biāo)稱值存在差異的時(shí)候，為了降低色差的隱患，保證LED產(chǎn)品出光一致性，上機(jī)貼片采用混貼的方式。

當(dāng)?shù)罔F顯示屏整體安裝完成后，需要經(jīng)常點(diǎn)亮使用，如果地鐵顯示屏在倉(cāng)庫(kù)中長(zhǎng)時(shí)間未使用，使用前應(yīng)先進(jìn)行除濕處理。每次上電時(shí)記錄上電的時(shí)間和日期，下一次上電時(shí)，讀取上次的日期和時(shí)間做比較，若對(duì)比后顯示，離上次上電時(shí)間有10 d以上，顯示屏的亮度值則需要按以下方式運(yùn)行除潮程序后，再達(dá)到原來設(shè)定亮度。

除潮程序首先將亮度設(shè)置為0，在黑屏情況下通電2 h;接下來用10%的亮度點(diǎn)亮顯示屏4 h;然后用20%的亮度點(diǎn)亮顯示屏6 h;接著用40%的亮度點(diǎn)亮顯示屏8 h;下一步用60%的亮度點(diǎn)亮顯示屏10 h;接下來用80%的亮度點(diǎn)亮顯示屏12 h;最后用100%亮度點(diǎn)亮顯示屏14 h。點(diǎn)亮?xí)r間可以根據(jù)使用環(huán)境、氣候情況、斷電間隔時(shí)間適當(dāng)?shù)乜s小或者延長(zhǎng)。若地鐵顯示屏已經(jīng)安裝在列車上，且列車沒有運(yùn)行，則在下次運(yùn)行前，提前2～3 d進(jìn)行通電除潮。

4 LED地鐵顯示屏的包裝及運(yùn)輸存儲(chǔ)規(guī)范

盡管上述除潮方法是目前最有效的方法，但此方法并不能徹底有效地除濕，建議LED地鐵顯示屏在運(yùn)輸和存儲(chǔ)時(shí)盡量符合規(guī)范。LED地鐵顯示器要求套上防靜電氣泡袋，里面放入防潮卡并抽真空，然后套上白色珍珠棉護(hù)套進(jìn)行保護(hù)，LED地鐵顯示器裝入到一個(gè)5層瓦楞紙包裝箱內(nèi)，每個(gè)紙箱裝入的臺(tái)數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，一般不多于5臺(tái)，最后再裝入木箱，包裝箱與木箱之前用珍珠棉隔開以更有效地加以保護(hù)。在運(yùn)輸過程中不允許受劇烈機(jī)械沖擊和暴曬雨淋，嚴(yán)防摔擲、翻滾、重壓。保證產(chǎn)品不壓彎，邊角不受直接撞擊。

LED地鐵顯示器應(yīng)儲(chǔ)存在陰涼、干燥、潔凈的環(huán)境中，儲(chǔ)存溫度為-20～60 ℃。儲(chǔ)存過程中若發(fā)現(xiàn)防靜電氣泡袋破損、漏氣、防潮卡變色等包裝異常情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)LED地鐵顯示屏進(jìn)行通電除潮處理。拆掉包裝后的LED地鐵顯示屏，建議每天進(jìn)行通電點(diǎn)亮LED地鐵顯示屏，確保燈珠內(nèi)部不會(huì)積攢潮氣，造成不必要的led燈珠失效。

5 結(jié)論

通過本次課題的研究，讓我了解到led燈珠受潮的危害，以及危害造成的后果。經(jīng)過對(duì)已經(jīng)受潮失效的LED燈珠進(jìn)行分析，了解到LED燈珠受潮后失效的現(xiàn)象，提出了通過緩慢上電的方法來解決受潮問題。但是想要LED地鐵顯示屏不受潮氣的侵害，最根本的方式是預(yù)防，從原材料到成品屏幕需要做好防潮措施，避免潮氣進(jìn)入。

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