浅析LED调光技术与智能控制

16年12月13日     来源:千家智客

[导读]本文摘录自上海欧切斯市场总监阎振国在2016年11月24日北京"第17届中国国际建筑智能化峰会"中发表的演讲内容。

  编者按:本文摘录自上海欧切斯市场总监阎振国在2016年11月24日北京"第17届中国国际建筑智能化峰会"中发表的演讲内容。在会上,阎振国以"LED调光技术与智能控制"为主题,为我们分享了照明控制技术和调光的演变、发展现状。

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上海欧切斯 市场总监 阎振国

  照明控制技术的演变

  最早期照明控制技术主要应用在戏院和娱乐场所, 由于当时的灯光需要进行场景切换,所以往往会设计好一些场景,通过切换来实现。后来通过不断的应用和革新,这类型的照明控制系统逐渐发展成为我们今天所说的"照明场景控制"。"照明场景控制"系统通常都是通过人工,并提供许多的照明场景选择。一旦选择了某个固定的照明场景后,照明将一直停留在某个场景,直到下一个照明场景被调用。

  随着1970年第一次世界能源危机的出现,人们开始关注节能问题,考虑如何管理好能源及节约能源。 此后,如何降低照明的能耗,成为照明控制技术的主要目的之一,即我们通常提到的"照明节能控制"。早期的照明控制系统开始发展成具有自动控制的功能,如没人时关灯,或日光充足时关灯,通常通过时间或光照的强弱来自动控制。早期的方案只是自动开关灯,调光功能还没有在早期的"照明节能控制"系统中得到应用。到了80年代开始,调光技术开始应用。

  今天的智能控制系统已经可以整合所有这些功能,既能实现场景的控制,也可以把它做编组,设置不同的场景,具有高度的灵活性和集成性,一个单一的系统即可满足任何照明应用的所有控制需求。可以说,技术已经发展到一个相当成熟的阶段。

  从简单的独立式人体感应器,照度感应器和延时开关到完整的网络化照明管理系统,照明控制系统现在能够满足所有照明类型的挑战。智能照明控制系统现在具有以下功能:

  -  开关灯

  -  调节光强度

  -  提高照明舒适度并降低能源消耗

  -  静态或动态照明场景控制

  -  改变光源的颜色和色温

  -  远程控制

  -  通过感应器自动控制灯光

  -  通过遥控器手动调节

浅析LED调光技术与智能控制2

  调光技术的演变

  说到智慧照明,就必须要说一下调光技术。照明调光技术可以分为模拟调光和数字调光两大类,模拟调光以切相调光和1(0)-10V为代表,数字调光以DMX和DALI为代表。实际上,调光的历史并不久远,比较早的就是切相调光,1950年代才刚刚兴起,那时候主要用在白炽灯上。到1980年代,出现了1-10V的调光技术,也是一个模拟技术。到了1986年的时候,DMX作为一种数字调光技术开始得到了应用。到2000年的时候,DALI技术相对来说变成一个比较主流的室内应用调光技术。这些调光技术各有各的优势,也有他们的限制,目前无法说某一种技术已经完全压倒了另外一种技术,但是我们现在比较通用的普遍的技术主要是这四种调光技术。

  可控硅(切相)调光

  前沿调光通常采用可控硅作为开关器件,所以又称为可控硅调光器,前沿切相调光器调光成本低,与现有线路兼容,无需重新布线,因此,在市场上占主导地位。

  后沿切相调光器,在交流电压的半波开始后立即导通,当半波电压达到设定的导通角时,立即关闭,后沿切相调光器一般使用MOSFET做为开关器件,理论上匹配性更好。

  1-10V/(0-10V)调光

  1-10V 是一模拟方式的灯光控制标准。实际上是改变一个0~10V的电压信号,从而控制灯光亮度。

  按照标准当控制信号在10V时驱动器输出应该是100%,通过控制器提供 1-10V 信号,调整光线输出,当信号<1V时光线为最小,有些驱动器将会关闭。对于不能在最小时关闭的驱动器,在AC回路中增加开关是必须的。

  这个技术也是应用得相当普遍,我们国内如果说除了可控硅以外,1-10V的技术相对来说也是比较多的。

  DMX

  DMX是一个数字调光,抗干扰能力比较强,传输速率快,每秒可达250k。DMX最早应用在舞台照明上。现在LED时代,在照明里用得最早最成熟的就是外墙的景观照明,基本也是用电源鼠标来控制的,我们看到的这些做得很炫的景观照明也是运用了DMX的传输,基本上应用是在这两个方面,只是更多地用在舞台照明跟景观照明方面。

  DMX 512协议是Digital Multipiex的缩写,最先是由USITT(美国剧院技术协会)制定的数字多路复用协议,DMX512的简单性、可靠性以及灵活性使其迅速得到生产商和使用者的普遍认可, DMX512是围绕工业标准EIA-485接口设计的,由于通信协议开放,效率可靠性高,在传统舞台行业和景观照明获得广泛运用。

  DALI

  第四种就是DALI,DALI是这几个调光方式里最晚出现的协议,2000年才制定出来,它结合了数字调光技术不易受外界干扰的优点。在布线,如果是模拟的话,强电跟信号线,通常我们都是要求10公分以上的距离,两个管线不能一起走。而DALI因为是数字调光就不存在这个问题,控制线和电源线可以控制在一个管子里面走,相对来说抗干扰能力非常强,这是它非常好的一个优势。

  另外一个优势,就是在这四种调光方式中,DALI是具有双向通信的,除了把控制信号给到执行端,它也可以收集,执行端可以把信号反馈过来。如果你的控制系统进行合适的设置的话,你可以很方便地导出使用的情况,比如说这个灯什么时候开的,什么时候关的,或者这个灯损坏了是什么样的状况,你都不需要到现场去查看,中央控制系统会直接告诉你某某地方的灯已经坏掉了,它也会自动记录你的实时耗电。可以实现双向,是它的一个特点。

  当然还有一个比较好的优势,跟模拟相比的话,从1-10V,你如果要控制的话,可以编组,比如这个里面是一个组的话,信号线就是要一组过去,电源线是这么一组过去的。如果是DALI的话就无所谓,它可以任意编组,我可以把这盏灯编成不同的组,设计不同的产品。

浅析LED调光技术与智能控制3

  总的来说,可控硅的优点是成本最低、最方便,它也不需要另外的数字电缆,当然,它也有很多限制。通常我们讲的可控硅调光是切相调光,因为可控硅是前切,我们还有一种是后切,前切是前半周导控供电,后切是每一个半周开始供电,一直到后半周在合适的点关闭。这两个里面用可控硅的成本比较低,所以可控硅用得比较多,准确来讲,它是一个切相调光,我们讲的可控硅是指前切。

  DALI是成本最高的,如果是作为室内应用的话,当然DALI有很多的优势。DMX512因为速度快,基本上是用在景观和舞台上。上面这三种基本在室内用得较多,当然室外也可以用,室内用的话无非是根据你的需求,如果是在一个会议室用的话,DALI的性价比可能会高一点,因为你可以做不同的编组、不同的场景,比较灵活。如果是一些大范围的应用的话,不管是0-10V或者切相,都是一个不错的选择。

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