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。但是地鐵項目施工周期長，運行和存儲環(huán)境較普通室內(nèi)顯示屏更為特殊，存放和使用時稍微不注意，容易出現(xiàn)LED燈珠受潮的情況，若不進行及時的除潮處理，很容易出現(xiàn)LED燈珠失效的情形。文章對已經(jīng)受潮的LED燈珠進行深入的分析，提出解決LED燈珠受潮的方法，并對LED地鐵顯示屏的包裝、運輸和倉儲提出了合理化建議。

【關(guān)鍵詞】LED顯示屏;除潮;燈珠失效

【中圖分類號】TN873 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）12-0034-02

0 引言

隨著中國經(jīng)濟的飛速發(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)備都擺脫了進口的束縛，基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化。對于地鐵上的LED顯示屏來說工作環(huán)境十分特殊，它長期工作在地底下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 ℃下運行穩(wěn)定。因為地鐵施工工期長，正式運營前需要長時間的試車，試車完成后，需要儲存一段時間才正式運營，所以LED地鐵顯示屏對存儲環(huán)境要求很高，最低需要在-40 ℃的環(huán)境溫度下存放，存儲的相對濕度最大可以達到95%。在如此高要求的存儲環(huán)境下，LED地鐵顯示屏需要保證存儲后運行的穩(wěn)定性。因此，第一代的國產(chǎn)LED地鐵顯示屏存在諸多問題，比如：潮氣進入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)半個屏幕不亮。本文就目前LED地鐵顯示屏存在的受潮問題，進行深入的分析，提出優(yōu)化和解決受潮問題的有效方法，并成功地運用在我國的地鐵項目上。

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）裝在前后兩個車頭上，一般用來顯示終點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。主要是到站時顯示本次到站的站名，離站時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)車廂兩個車門之間，顯示內(nèi)容對著車廂外，主要是到站時，讓站臺上的乘客了解本次列車的開往方向及下一站的站名，以免乘客上錯車。

LED地鐵顯示屏接收到司機室的主機發(fā)送的過程數(shù)據(jù)，對應(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個車廂，每個車廂都有一個RS485網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備（LCU），LCU會定期在每節(jié)車廂的RS485總線上給每個總線上的設(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臺控制設(shè)備PISC，PISC采用定時UDP組播（256 ms）的方式對所有設(shè)備進行通信控制（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間，且不通電使用時，容易出現(xiàn)潮氣通過膠水和支架的縫隙進入到封裝的內(nèi)部。當(dāng)潮氣累積到一定程度時，LED地鐵顯示屏通電工作，這時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地鐵顯示屏在倉庫存放超過6個月，且沒有通電使用過，裝車后，通電一段時間，就出現(xiàn)兩顆LED燈不亮。將模組拆下來，并且將LED燈珠焊下進行分析。

首先將兩個不良燈珠進行標(biāo)記，放在顯微鏡底下進行外觀分析，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）。

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

最后將兩顆燈珠進行溶解解剖分析，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#燈珠的藍燈芯片燒傷、金屬遷移，2#藍綠燈芯片燒傷電極，造成電極脫落。

根據(jù)以上分析，樣品失效原因為1#燈珠藍燈芯片燒傷、金屬遷移，2#藍綠燈芯片燒傷掉電極，導(dǎo)致藍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，水汽進入到燈珠內(nèi)部，當(dāng)通電時水汽參與反應(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，則不能馬上進行貼片使用，需放入烘箱中進行烘烤除濕，溫度為（70±5 ）℃，時間為48 h。烘烤完成后需要進行光電參數(shù)測試，當(dāng)實測值與標(biāo)稱值存在差異的時候，為了降低色差的隱患，保證LED產(chǎn)品出光一致性，上機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)常點亮使用，如果地鐵顯示屏在倉庫中長時間未使用，使用前應(yīng)先進行除濕處理。每次上電時記錄上電的時間和日期，下一次上電時，讀取上次的日期和時間做比較，若對比后顯示，離上次上電時間有10 d以上，顯示屏的亮度值則需要按以下方式運行除潮程序后，再達到原來設(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%的亮度點亮顯示屏4 h;然后用20%的亮度點亮顯示屏6 h;接著用40%的亮度點亮顯示屏8 h;下一步用60%的亮度點亮顯示屏10 h;接下來用80%的亮度點亮顯示屏12 h;最后用100%亮度點亮顯示屏14 h。點亮?xí)r間可以根據(jù)使用環(huán)境、氣候情況、斷電間隔時間適當(dāng)?shù)乜s小或者延長。若地鐵顯示屏已經(jīng)安裝在列車上，且列車沒有運行，則在下次運行前，提前2～3 d進行通電除潮。

4 LED地鐵顯示屏的包裝及運輸存儲規(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地鐵顯示屏在運輸和存儲時盡量符合規(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套進行保護，LED地鐵顯示器裝入到一個5層瓦楞紙包裝箱內(nèi)，每個紙箱裝入的臺數(shù)符合設(shè)計要求，一般不多于5臺，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。在運輸過程中不允許受劇烈機械沖擊和暴曬雨淋，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)儲存在陰涼、干燥、潔凈的環(huán)境中，儲存溫度為-20～60 ℃。儲存過程中若發(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)及時對LED地鐵顯示屏進行通電除潮處理。拆掉包裝后的LED地鐵顯示屏，建議每天進行通電點亮LED地鐵顯示屏，確保燈珠內(nèi)部不會積攢潮氣，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)過對已經(jīng)受潮失效的LED燈珠進行分析，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，避免潮氣進入。

參 考 文 獻

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