將LED顯示與服裝設(shè)計相結(jié)合

服裝和面料設(shè)計師將把LED整合到服裝和時尚配飾中。雖然處于起步階段，但有一些設(shè)計在業(yè)余愛好者領(lǐng)域比Hugo Boss更多，但它仍然是一項不斷發(fā)展的業(yè)務(wù)。確定技術(shù)時尚何時以及是否會在消費者市場中占據(jù)優(yōu)勢是不可預(yù)測的。然而，盡管衣服上的LED尚未被可穿戴電子設(shè)備的市場報告所關(guān)注，但將LED刺繡成面料（如亮片或珠子）可能是一項大批量生意。

圖1：左圖：帶有30個紅色，綠色和藍色LED（每個指尖3個）的亮片手套，用于舞蹈套路和街頭表演，每個手套有兩個CR2032。右圖：帶有23個高強度LED的Visijax電子自行車夾克采用3節(jié)AAA電池供電。

在時尚行業(yè)之外，可穿戴LED的更多實際應(yīng)用包括高可見度帶，帶扣和貼片，它們被整合到戶外裝備中騎行者，應(yīng)急服務(wù)人員和其他安全服裝。

服裝行業(yè)LED的關(guān)鍵限制因素是體積小，成本低，堅固，低功耗和“可縫性”。奇怪的是，引線式LED與表面貼裝器件一樣受歡迎，因為引線提供了使用導(dǎo)電線將光線縫合到織物上以提供電氣互連的方法。本文將介紹一些最新的白色和適合服裝應(yīng)用的彩色LED。例如，Cree的XLamp ? ML-E設(shè)備可滿足對亮度的需求，而ROHM的PicoLED則是最小，最便宜，功耗最低的設(shè)備之一。

同時，從項目開發(fā)的角度來看，Arduino被證明是一種流行的工具，用于開發(fā)字符串和織物安裝LED陣列的交互和控制方面。 Arduino和Olimex提供的評估和開發(fā)套件，通?；?a href="http://www.ttokpm.com/tags/atmel/" target="_blank">Atmel的ATmega和ATtiny微控制器，將突出顯示它們?nèi)绾斡糜诖祟悜?yīng)用。

高級時裝到高能見度

網(wǎng)絡(luò)尋找可穿戴LED將提供大量的信息和圖像，從艷俗和炫目到時尚和功能。幾年前的閃光領(lǐng)帶，發(fā)面和皮帶扣正在讓位于將LED融入時尚和運動服裝及配飾的更微妙和實用的用途。當然，對迪斯科舞廳，音樂會和晚會表演的古怪設(shè)計的需求仍在增加。為了服務(wù)于這個不斷發(fā)展的行業(yè)，有許多可穿戴技術(shù)專家，結(jié)合了紡織品和技術(shù)，以及專門封裝和安裝在板上的LED及其相關(guān)電路的愛好者和小工具供應(yīng)商。

隨著LED，控制器和電源變得更小，更便宜，更低功耗和更可靠，市場正在擴大。電池電量是目前的限制因素。一些可穿戴應(yīng)用可以使用CR2032或CR2450紐扣電池，但設(shè)計人員在選擇LED時必須小心，因為這些電池是電流限制的。對于更高電流的設(shè)計，更大的電池選項是AA和AAA以及CR123相機電池。 LED的數(shù)量，類型和亮度，電池尺寸和壽命之間始終存在折衷。通常，白色和藍色LED的正向電壓高于其他顏色，為2.9至3.2 V，而紅色LED往往是最低在2伏左右。并行運行多個LED會使單個紐扣電池的操作變得更加困難，這就是為什么有些應(yīng)用會使用兩個串聯(lián)的LED。還應(yīng)該注意的是，對于給定的溫度，正向電壓的微小變化可以產(chǎn)生正向電流的顯著變化。正向電壓和正向電流要求可以隨著LED芯片尺寸，芯片材料甚至芯片批次而顯著變化變化，以及溫度。通常，3 V紐扣電池可提供4至9 mA的電流。雖然發(fā)現(xiàn)額定電壓為3 V或更低的LED通常不是問題，但大多數(shù)都具有數(shù)十或數(shù)百mA的正向電流數(shù)據(jù)。在這種類型的應(yīng)用中，電阻器是成本最低且最常用的限流裝置。但是，設(shè)計人員應(yīng)該意識到電阻會產(chǎn)生熱量。另一個考慮因素是電流和電壓太小可能導(dǎo)致LED的光輸出減少。

技術(shù)和紡織品

舉例來說，如圖1所示的燈光手套。1設(shè)計特點十組RGB LED（每個指尖三個），可以設(shè)置為閃光燈，慢慢改變顏色或穩(wěn)定燃燒。每個手套都使用兩個CR2032紐扣電池。相比之下，Visijax2騎行夾克包含不少于23個高強度LED。六個白色LED在前面形成兩個三二極管簇，在背面形成五個紅色LED，在每個臂上形成六個琥珀色LED，運動傳感器提供自動信號系統(tǒng)。 LED的發(fā)光強度為3800 mcd（白色），1200 mcd（紅色）和1100 mcd（琥珀色）。電源是三節(jié)AAA電池。

采用完全不同的設(shè)計方法，可穿戴燈公司Vega3開發(fā)了Edge，包括安裝在小電路板上的三個LED，包裝在帶有反光條的皮套中，并帶有強力磁鐵例如，在衣服或包上的單位。該設(shè)備由單個CR2032電池供電，據(jù)稱可持續(xù)使用20小時。

Vega Edge選擇使用高亮度，Cree XLamp ML-E LED。這些器件規(guī)定在500 mW時可產(chǎn)生高達58 lm的電流。典型設(shè)備包括MLEAWT-A1-CJCA冷白色（6200K）和擴散5000K版本MLEAWT-A1-R250。白光的典型正向電壓為1.5 V（150 mA（并聯(lián)）），9.6 V sy 50 mA（系列）。

尺寸，成本和功率折衷

ML-E系列提供3.45 x 3.5 mm封裝，但如果尺寸是關(guān)鍵因素，則可以使用更小的封裝器件。 Cree的XLamp XQ-E系列采用0606封裝，白色和彩色變化僅為1.6 x 1.6 mm。最酷的白色版本，5700K，是XQEAWT-0-BEE2，而更溫暖的白色版本，XQEAWT-0-HCE6的CCT為3500K。流明輸出分別為116流明/瓦和102流明/瓦。 350mA時的典型正向電壓為2.9 V.如果成本和最小可能的電源比流明輸出更重要，因為它們可能用于大量使用作為織物的裝飾效果，那么LED指示器芯片可能是答案。 ROHM的picoLED系列聲稱是同類產(chǎn)品中最亮和最高效的LED，尺寸僅為1.0 x 0.6 mm，有多種顏色和RGB版本。對于大多數(shù)顏色，典型正向電壓為2.9 V，5 mA。對于某些紅色和橙色器件，典型的正向電壓僅為1 mA時為1.9 V.然而，millicandela的評級相應(yīng)較低，從2.1到7.6 mcd。

時尚的粉紅色型號SMLP12HBC7W1有一個擴散鏡頭，提供22 mcd，正向電壓為2.9 V，5 mA。還提供藍色，紅色，綠色和黃色版本。對于白色picoLED，ROHM使用InGaN技術(shù)。例如，SMLP13WBC8W1的CCT為7700K，產(chǎn)生150 mcd;然而，正向電壓在5 mA時保持相當?shù)偷?.9 V。這些超薄型（僅0.2毫米）超低功耗設(shè)備非常適合縫制成衣服。

圖2：受時裝設(shè)計師Leah Buechly啟發(fā)的研究生項目服裝，LilyPad Arduino董事會的聯(lián)合設(shè)計師，以及Craft雜志的特色。該設(shè)計采用Lumex SML-LX1206SIC-TR高強度紅色表面貼裝LED，額定值為70 mcd，正向電壓為2 V，20 mA。使用導(dǎo)電線縫制LED。

Tinkering kits

用于創(chuàng)建可穿戴LED設(shè)計的最流行的開發(fā)平臺之一是Arduino開發(fā)環(huán)境（IDE），其硬件基于Atmel的ATtiny或ATmega328微控制器和開源軟件。 Arduino IDE的主要優(yōu)點是成本低，非專業(yè)人員易于使用，并且可以直接插入計算機的USB端口。它提供電源管理和內(nèi)置電壓調(diào)節(jié)，可連接到高達12 V的外部電源，并將其調(diào)節(jié)至5 V和3.3 V.

Arduino入門套件是一個綜合工具箱，包括最新的Arduino Uno板，白色，紅色，綠色，黃色，藍色和RGB的二十九個LED，一系列電容器，電阻器和晶體管以及許多其他器件。文檔通過逐步完成許多項目，幫助用戶探索Arduino通過傳感器和執(zhí)行器控制物理世界的潛力。

對于已經(jīng)熟悉Arduino的開發(fā)人員，我們提供了廣泛的開發(fā)板和評估平臺。還提供各種附件，包括TinkerKit系列中的LED板?？纱┐髟O(shè)備開發(fā)商已經(jīng)設(shè)計了LilyPad，專門用于紡織品和服裝，可輕松縫制到織物上，甚至可以清洗。該板使用Atmel ATmega微控制器（圖2）。

SMD格式的標準Arduino Uno板是開發(fā)目的的良好起點，較小的Arduino Nano，尺寸僅為18.5 x 43 mm，可以供電通過Mini-B USB連接或5 V穩(wěn)壓外部電源。另一個靈感來自Arduino的選項是Olimex的Olimexino-85-Kit和Olimexino-85-ASM，基于Atmel的ATtiny85微控制器。該套件隨附預(yù)裝有微核tiny85引導(dǎo)加載程序的微控制器，以及一系列可隨時焊接的組件以及用戶手冊。 ASM版本已準備好加載并經(jīng)過測試。該設(shè)計比Arduino Uno更小，更簡單，功能更強，尺寸為32 x 20 mm，已用于可穿戴LED飾品。

低功耗微型

微控制器的選擇會對可穿戴LED配置的功耗產(chǎn)生影響。 ATmega和ATtiny85微控制器體積小，功耗極高。例如，ATmega48A是一個8位risc微控制器，具有許多外設(shè)和六種睡眠模式。工作電壓為1.8至5.5 V，1 MHz，1.8 V，25°C時的功耗在工作模式下為0.2 mA，在省電模式下為0.1μA。 ATtiny85具有更少的外設(shè)和I/O，在1 MHz，1.8 V時的有源模式功耗為300μA，在1.8 V時的功耗僅為0.1μA。

能量收集

最終，可穿戴的基于LED的設(shè)備可能與能量收集技術(shù)相結(jié)合。已經(jīng)接近商業(yè)化的織物將能夠通過太陽能或壓電技術(shù)產(chǎn)生能量。此外，能量存儲也可能被納入紡織品中，纖維可以編織成具有超級電容器特征的電池。當這些類型的開發(fā)成果實現(xiàn)時，基于LED的電源和能量存儲挑戰(zhàn)可穿戴設(shè)備幾乎會消失。 LED可以為華麗的西裝和顏色協(xié)調(diào)的配件帶來全新的意義。