将LED显示与服装设计相结合

服装和面料设计师将把LED整合到服装和时尚配饰中。虽然处于起步阶段，但有一些设计在业余爱好者领域比Hugo Boss更多，但它仍然是一项不断发展的业务。确定技术时尚何时以及是否会在消费者市场中占据优势是不可预测的。然而，尽管衣服上的LED尚未被可穿戴电子设备的市场报告所关注，但将LED刺绣成面料（如亮片或珠子）可能是一项大批量生意。

图1：左图：带有30个红色，绿色和蓝色LED（每个指尖3个）的亮片手套，用于舞蹈套路和街头表演，每个手套有两个CR2032。右图：带有23个高强度LED的Visijax电子自行车夹克采用3节AAA电池供电。

在时尚行业之外，可穿戴LED的更多实际应用包括高可见度带，带扣和贴片，它们被整合到户外装备中骑行者，应急服务人员和其他安全服装。

服装行业LED的关键限制因素是体积小，成本低，坚固，低功耗和“可缝性”。奇怪的是，引线式LED与表面贴装器件一样受欢迎，因为引线提供了使用导电线将光线缝合到织物上以提供电气互连的方法。本文将介绍一些最新的白色和适合服装应用的彩色LED。例如，Cree的XLamp ® ML-E设备可满足对亮度的需求，而ROHM的PicoLED则是最小，最便宜，功耗最低的设备之一。

同时，从项目开发的角度来看，Arduino被证明是一种流行的工具，用于开发字符串和织物安装LED阵列的交互和控制方面。 Arduino和Olimex提供的评估和开发套件，通常基于Atmel的ATmega和ATtiny微控制器，将突出显示它们如何用于此类应用。

高级时装到高能见度

网络寻找可穿戴LED将提供大量的信息和图像，从艳俗和炫目到时尚和功能。几年前的闪光领带，发面和皮带扣正在让位于将LED融入时尚和运动服装及配饰的更微妙和实用的用途。当然，对迪斯科舞厅，音乐会和晚会表演的古怪设计的需求仍在增加。为了服务于这个不断发展的行业，有许多可穿戴技术专家，结合了纺织品和技术，以及专门封装和安装在板上的LED及其相关电路的爱好者和小工具供应商。

随着LED，控制器和电源变得更小，更便宜，更低功耗和更可靠，市场正在扩大。电池电量是目前的限制因素。一些可穿戴应用可以使用CR2032或CR2450纽扣电池，但设计人员在选择LED时必须小心，因为这些电池是电流限制的。对于更高电流的设计，更大的电池选项是AA和AAA以及CR123相机电池。 LED的数量，类型和亮度，电池尺寸和寿命之间始终存在折衷。通常，白色和蓝色LED的正向电压高于其他颜色，为2.9至3.2 V，而红色LED往往是最低在2伏左右。并行运行多个LED会使单个纽扣电池的操作变得更加困难，这就是为什么有些应用会使用两个串联的LED。还应该注意的是，对于给定的温度，正向电压的微小变化可以产生正向电流的显着变化。正向电压和正向电流要求可以随着LED芯片尺寸，芯片材料甚至芯片批次而显着变化变化，以及温度。通常，3 V纽扣电池可提供4至9 mA的电流。虽然发现额定电压为3 V或更低的LED通常不是问题，但大多数都具有数十或数百mA的正向电流数据。在这种类型的应用中，电阻器是成本最低且最常用的限流装置。但是，设计人员应该意识到电阻会产生热量。另一个考虑因素是电流和电压太小可能导致LED的光输出减少。

技术和纺织品

举例来说，如图1所示的灯光手套。¹设计特点十组RGB LED（每个指尖三个），可以设置为闪光灯，慢慢改变颜色或稳定燃烧。每个手套都使用两个CR2032纽扣电池。相比之下，Visijax²骑行夹克包含不少于23个高强度LED。六个白色LED在前面形成两个三二极管簇，在背面形成五个红色LED，在每个臂上形成六个琥珀色LED，运动传感器提供自动信号系统。 LED的发光强度为3800 mcd（白色），1200 mcd（红色）和1100 mcd（琥珀色）。电源是三节AAA电池。

采用完全不同的设计方法，可穿戴灯公司Vega³开发了Edge，包括安装在小电路板上的三个LED，包装在带有反光条的皮套中，并带有强力磁铁例如，在衣服或包上的单位。该设备由单个CR2032电池供电，据称可持续使用20小时。

Vega Edge选择使用高亮度，Cree XLamp ML-E LED。这些器件规定在500 mW时可产生高达58 lm的电流。典型设备包括MLEAWT-A1-CJCA冷白色（6200K）和扩散5000K版本MLEAWT-A1-R250。白光的典型正向电压为1.5 V（150 mA（并联）），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封装，但如果尺寸是关键因素，则可以使用更小的封装器件。 Cree的XLamp XQ-E系列采用0606封装，白色和彩色变化仅为1.6 x 1.6 mm。最酷的白色版本，5700K，是XQEAWT-0-BEE2，而更温暖的白色版本，XQEAWT-0-HCE6的CCT为3500K。流明输出分别为116流明/瓦和102流明/瓦。 350mA时的典型正向电压为2.9 V.如果成本和最小可能的电源比流明输出更重要，因为它们可能用于大量使用作为织物的装饰效果，那么LED指示器芯片可能是答案。 ROHM的picoLED系列声称是同类产品中最亮和最高效的LED，尺寸仅为1.0 x 0.6 mm，有多种颜色和RGB版本。对于大多数颜色，典型正向电压为2.9 V，5 mA。对于某些红色和橙色器件，典型的正向电压仅为1 mA时为1.9 V.然而，millicandela的评级相应较低，从2.1到7.6 mcd。

时尚的粉红色型号SMLP12HBC7W1有一个扩散镜头，提供22 mcd，正向电压为2.9 V，5 mA。还提供蓝色，红色，绿色和黄色版本。对于白色picoLED，ROHM使用InGaN技术。例如，SMLP13WBC8W1的CCT为7700K，产生150 mcd;然而，正向电压在5 mA时保持相当低的2.9 V。这些超薄型（仅0.2毫米）超低功耗设备非常适合缝制成衣服。

图2：受时装设计师Leah Buechly启发的研究生项目服装，LilyPad Arduino董事会的联合设计师，以及Craft杂志的特色。该设计采用Lumex SML-LX1206SIC-TR高强度红色表面贴装LED，额定值为70 mcd，正向电压为2 V，20 mA。使用导电线缝制LED。

Tinkering kits

用于创建可穿戴LED设计的最流行的开发平台之一是Arduino开发环境（IDE），其硬件基于Atmel的ATtiny或ATmega328微控制器和开源软件。 Arduino IDE的主要优点是成本低，非专业人员易于使用，并且可以直接插入计算机的USB端口。它提供电源管理和内置电压调节，可连接到高达12 V的外部电源，并将其调节至5 V和3.3 V.

Arduino入门套件是一个综合工具箱，包括最新的Arduino Uno板，白色，红色，绿色，黄色，蓝色和RGB的二十九个LED，一系列电容器，电阻器和晶体管以及许多其他器件。文档通过逐步完成许多项目，帮助用户探索Arduino通过传感器和执行器控制物理世界的潜力。

对于已经熟悉Arduino的开发人员，我们提供了广泛的开发板和评估平台。还提供各种附件，包括TinkerKit系列中的LED板。可穿戴设备开发商已经设计了LilyPad，专门用于纺织品和服装，可轻松缝制到织物上，甚至可以清洗。该板使用Atmel ATmega微控制器（图2）。

SMD格式的标准Arduino Uno板是开发目的的良好起点，较小的Arduino Nano，尺寸仅为18.5 x 43 mm，可以供电通过Mini-B USB连接或5 V稳压外部电源。另一个灵感来自Arduino的选项是Olimex的Olimexino-85-Kit和Olimexino-85-ASM，基于Atmel的ATtiny85微控制器。该套件随附预装有微核tiny85引导加载程序的微控制器，以及一系列可随时焊接的组件以及用户手册。 ASM版本已准备好加载并经过测试。该设计比Arduino Uno更小，更简单，功能更强，尺寸为32 x 20 mm，已用于可穿戴LED饰品。

低功耗微型

微控制器的选择会对可穿戴LED配置的功耗产生影响。 ATmega和ATtiny85微控制器体积小，功耗极高。例如，ATmega48A是一个8位risc微控制器，具有许多外设和六种睡眠模式。工作电压为1.8至5.5 V，1 MHz，1.8 V，25°C时的功耗在工作模式下为0.2 mA，在省电模式下为0.1μA。 ATtiny85具有更少的外设和I/O，在1 MHz，1.8 V时的有源模式功耗为300μA，在1.8 V时的功耗仅为0.1μA。

能量收集

最终，可穿戴的基于LED的设备可能与能量收集技术相结合。已经接近商业化的织物将能够通过太阳能或压电技术产生能量。此外，能量存储也可能被纳入纺织品中，纤维可以编织成具有超级电容器特征的电池。当这些类型的开发成果实现时，基于LED的电源和能量存储挑战可穿戴设备几乎会消失。 LED可以为华丽的西装和颜色协调的配件带来全新的意义。