LED智能(neng)化——贏得(de)比(bi)賽的關鍵所在

　 　LED將如何發(fa)揮(hui)其巨(ju)大(da)潛能(neng)(neng)?毫無(wu)疑(yi)問，第一道障礙(ai)是(shi)價(jia)格。LED目前的成(cheng)本遠遠高于現(xian)有照明(ming)方案。節能(neng)(neng)往往不足以說服價(jia)格敏(min)感(gan)的企業和消(xiao)費者購買較(jiao)貴 的產品(pin)。隨著時(shi)間推移(yi)，大(da)規模生產可能(neng)(neng)會(hui)降低價(jia)格，但成(cheng)本是(shi)否能(neng)(neng)夠(gou)(gou)降得足夠(gou)(gou)低，降價(jia)速度是(shi)否滿足用戶(hu)的預期?這些都是(shi)不確定因素(su)，有待商榷。當(dang)然，這些問 題(ti)也(ye)超出了本文的討論范圍。假如我們隨便找 兩家五金店，嘗試尋找相同的LED燈，這或許非常困難。許多零售商不會僅僅為了吸引稀稀拉拉的消費者而備有足夠品種或數量的庫存，為什么?這涉及到價格和 庫存周轉率。那么這種情況對我們這些工程師、創新者而言，意味著什么?我們如何使LED照明發揮潛能?如何贏得這場馬拉松比賽的勝利?LED燈如何節能？查看LED照明節能改造

　　如果我們賦(fu)予(yu)LED“頭腦”，使其智能化，為這些照(zhao)明燈裝上眼睛、喉嚨、計數等功能。在(zai)照(zhao)明領域設(she)計出有(you)價(jia)值(zhi)的(de)半(ban)導體材(cai)料(liao)，將優化能源效率(lv)、延長照明(ming)壽命，并(bing)降低維護成本。這(zhe)將有(you)助(zhu)于(yu)LED跑完整個賽程，堅(jian)持(chi)到最后，憑借智慧贏得比(bi)賽。

　　LED智能化的關鍵元素

　 　環境光(guang)(guang)(guang)檢測(ce)、通(tong)信(xin)和電(dian)能(neng)(neng)(neng)測(ce)量是智能(neng)(neng)(neng)化照(zhao)明(ming)(ming)系(xi)統的關(guan)(guan)鍵(jian)元素。通(tong)過環境光(guang)(guang)(guang)檢測(ce)，可以在(zai)其它光(guang)(guang)(guang)源已提(ti)供(gong)(gong)充足照(zhao)明(ming)(ming)時調暗照(zhao)明(ming)(ming)燈(deng);此外，通(tong)過檢測(ce)環境光(guang)(guang)(guang)的顏色，能(neng)(neng)(neng) 夠調節高(gao)級RGB LED照(zhao)明(ming)(ming)系(xi)統的顏色。通(tong)信(xin)功(gong)能(neng)(neng)(neng)則允許遠(yuan)程控制并將小型(xing)(xing)、大型(xing)(xing)照(zhao)明(ming)(ming)裝置連接成中央網絡(luo)。電(dian)能(neng)(neng)(neng)測(ce)量準確計(ji)算消耗的功(gong)率，為預測(ce)性(xing)維(wei)護提(ti)供(gong)(gong)系(xi)統洞察(cha)力(li)。所有(you)這 些特(te)性(xing)——環境光(guang)(guang)(guang)檢測(ce)、通(tong)信(xin)、電(dian)能(neng)(neng)(neng)測(ce)量——將進一(yi)步節省能(neng)(neng)(neng)源，降低運營(ying)成本。本文探討為LED照(zhao)明(ming)(ming)系(xi)統增(zeng)加(jia)環境光(guang)(guang)(guang)檢測(ce)、通(tong)信(xin)(包括無線和電(dian)力(li)線)以及電(dian)能(neng)(neng)(neng) 測(ce)量功(gong)能(neng)(neng)(neng)的關(guan)(guan)鍵(jian)設計(ji)考慮(lv)。提(ti)供(gong)(gong)了(le)參考設計(ji)示例(li)。

　　環(huan)境光(guang)(guang)傳感器(qi)(ALS)檢測傳感器(qi)附近的(de)(de)(de)光(guang)(guang)量。這些簡單器(qi)件成為LED照明(ming)(ming)(ming)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)“眼 睛(jing)”，也是節約(yue)能(neng)耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)關鍵。當房間已(yi)經(jing)有(you)充(chong)足的(de)(de)(de)光(guang)(guang)源(yuan)時，照明(ming)(ming)(ming)完全(quan)沒必要(yao)，可(ke)(ke)將照明(ming)(ming)(ming)燈調暗或(huo)完全(quan)關閉，降低功(gong)耗(hao)(hao)、延長(chang)照明(ming)(ming)(ming)燈壽命。ALS的(de)(de)(de)關鍵特性(xing)(xing)包括功(gong) 耗(hao)(hao)、流(liu)明(ming)(ming)(ming)監測范圍，以及IR和UV濾光(guang)(guang)。這些傳感器(qi)必須安靜地(di)呆在(zai)系(xi)(xi)統(tong)中，不能(neng)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)過大(da)電能(neng)，從而破(po)壞節約(yue)系(xi)(xi)統(tong)能(neng)耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)初衷。好的(de)(de)(de)ALS耗(hao)(hao)流(liu)達(da)到(dao)1μA以 下。流(liu)明(ming)(ming)(ming)檢測范圍必須達(da)到(dao)室外環(huan)境的(de)(de)(de)典型流(liu)明(ming)(ming)(ming)范圍。0.1lx至100，000lx一般(ban)可(ke)(ke)滿(man)足大(da)多(duo)數應用(yong)要(yao)求(qiu)。考慮到(dao)系(xi)(xi)統(tong)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)，可(ke)(ke)能(neng)有(you)必要(yao)采用(yong)略大(da)的(de)(de)(de)范 圍。IR和UV濾光(guang)(guang)可(ke)(ke)消(xiao)(xiao)除實際系(xi)(xi)統(tong)中不可(ke)(ke)見光(guang)(guang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)譜。

　　智能(neng)LED光檢測功能(neng)

　　圖 13所示光源中的ALS設計。傳感器必須避開照明燈本身的光線，避免對環境光測量的影響。該設計中，ALS位于獨立的電路板上，處于照明燈支架的陰影下。 這種簡單的設計使ALS能夠在檢測到環境光超過預設值時關閉照明燈。RGB傳感器甚至能夠為照明應用增加更多“功能”。類似于圖中所示帶有RGBLED和 ALS的LED照明系統，能夠動態調節其顏色輸出，以滿足特殊的應用需求，例如舞臺情景照明或百貨公司的展示效果。查看LED產品列表

　　LED智能通信

　 　下面，我們討論LED的(de)智能(neng)通(tong)(tong)信。耳朵和喉嚨是接下來實現(xian)LED照(zhao)明(ming)智能(neng)化的(de)最重要功能(neng)。通(tong)(tong)過(guo)將照(zhao)明(ming)燈簡單組網，即可通(tong)(tong)過(guo)網絡控制燈的(de)開、關，或者(zhe)調 光，這(zhe)種(zhong)操作將降低能(neng)耗。通(tong)(tong)信也為斷(duan)電、維護和應急提(ti)供快速反饋，該(gai)信息將節省(sheng)總(zong)體系統維護成本。無線(xian)和有(you)線(xian)通(tong)(tong)信能(neng)夠(gou)在不同環境下很好(hao)地工(gong)作，取(qu)決于網絡 規模和拓撲。無線(xian)比較適合(he)于小型(xing)室內以及大型(xing)室外應用，后者(zhe)需要具有(you)連(lian)續視線(xian)、可用的(de)頻帶以及裕量足夠(gou)的(de)傳輸功率。電力(li)線(xian)通(tong)(tong)信(PLC)利用現(xian)有(you)電力(li)線(xian)實 現(xian)通(tong)(tong)信。PLC非常適合(he)于大型(xing)市政類照(zhao)明(ming)裝置(zhi)、隧道、室內停車場等由于物理位(wei)置(zhi)或建筑(zhu)墻壁的(de)原因而無法使(shi)用自(zi)然光的(de)環境。所有(you)通(tong)(tong)信引用中(zhong)，可靠性(xing)是關鍵(jian)所 在。如果通(tong)(tong)信發生(sheng)故障(zhang)，系統就毫(hao)無益處。

　　無(wu)線(xian)應用(yong)中(zhong)，信號傳輸(shu)方式可能(neng)是(shi)Wi-Fi、ZigBee或其它(ta)往往屬于，但不(bu)僅限于工業、科 學和醫療(ISM)射頻的(de)(de)標準(zhun)協議(yi)。限制功耗提供了(le)網絡靈活(huo)性(xing)，如果端點(dian)使(shi)用(yong)電池時則至關重(zhong)要。圖2所示是(shi)一(yi)種獨特的(de)(de)應用(yong)，其中(zhong)照(zhao)明(ming)燈開(kai)(kai)關上配備有能(neng)量收 集射頻(RF)收發器。系統收集用(yong)于撥動(dong)開(kai)(kai)關的(de)(de)能(neng)量，產生可使(shi)用(yong)的(de)(de)直流電壓，支持照(zhao)明(ming)燈具的(de)(de)無(wu)線(xian)電通信(《1GHzRF)。只(zhi)要信號能(neng)夠(gou)覆蓋光源，該開(kai)(kai)關 可置于房間內(nei)的(de)(de)任何地(di)方。無(wu)需連(lian)接(jie)照(zhao)明(ming)開(kai)(kai)關，室內(nei)設(she)計更靈活(huo)，照(zhao)明(ming)控制更可靠。

　　PLC照明控(kong)制(zhi)方法利(li)用現有(you)的供電(dian)線(xian)路，不失為高性價(jia)選擇。由于通過(guo)維(wei)護(hu)很好的現有(you)供電(dian)線(xian)路實現通信，PLC避免了(le)許多(duo)麻煩(fan)，如(ru)共用通信頻率、惡劣天氣時的性能及網絡維(wei)護(hu)。范(fan)圍、速度和可靠性是設計(ji)PLC的關鍵。

　 　電力線的(de)噪聲極大(da)，影響系統通信的(de)可靠(kao)性。G3-PLC通信是(shi)一種基(ji)于OFDM的(de)新型PLC標準(zhun)，可實現電力線的(de)可靠(kao)通信。該標準(zhun)支持高達 300kbps的(de)速度、網狀組網以及高噪聲環(huan)境(jing)下的(de)可靠(kao)模式非常適合LED控(kong)制網絡。基(ji)于OFDM、PLC控(kong)制的(de)照明網絡類似(si)于現有的(de)G3-PLC。

　　　　智(zhi)能(neng)LED燈電能(neng)測量(liang)功能(neng)

　 　智(zhi)能(neng)(neng)LED燈還(huan)需要具備電(dian)(dian)(dian)量(liang)計算(suan)能(neng)(neng)力(li)(li)。從智(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)表(biao)到電(dian)(dian)(dian)壓控制器(qi)再到電(dian)(dian)(dian)動汽車充電(dian)(dian)(dian)器(qi)，每個(ge)智(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)網(wang)裝置(zhi)都具有(you)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)測(ce)量(liang)功能(neng)(neng)，實時(shi)(shi)為電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)公(gong)司和用戶(hu)提供(gong)準確 的(de)用電(dian)(dian)(dian)信息。發(fa)回耗電(dian)(dian)(dian)量(liang)的(de)大多(duo)數(shu)照明裝置(zhi)提供(gong)關于(yu)建筑及市政(zheng)照明環(huan)境(jing)的(de)詳細信息，可(ke)確保電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)公(gong)司的(de)收費與耗電(dian)(dian)(dian)嚴(yan)格一致。通過(guo)調光或在不使用時(shi)(shi)關閉照明燈， 及時(shi)(shi)、準確地(di)響(xiang)應用戶(hu)需求(qiu)。此外(wai)，特(te)定照明燈的(de)耗電(dian)(dian)(dian)波動說明需要進行(xing)系統維(wei)修、維(wei)護或更(geng)換。毫(hao)無疑(yi)問，許多(duo)照明燈處于(yu)難以觸及的(de)區(qu)域，優化維(wei)護可(ke)節省費 用。為生成智(zhi)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)網(wang)中的(de)有(you)用數據，電(dian)能(neng)測(ce)(ce)量(liang)設計必須在較寬的(de)電(dian)流(liu)范(fan)圍保持高精度測(ce)(ce)量(liang)。不僅如此，限(xian)制或(huo)消除校準(zhun)時間也會降低總體(ti)系(xi)統成本。圖(tu)4所示為一種靈活的(de)LED照明參考(kao)設計，具(ju)有電(dian)能(neng)測(ce)(ce)量(liang)功能(neng)。5電(dian)能(neng)測(ce)(ce)量(liang)芯片(pian)也提供(gong)系(xi)統調光和(he)DALI接口。

　 　目前許多城(cheng)市安裝了非智能(neng)(neng)(neng)LED照(zhao)(zhao)明(ming)燈，這為改善LED照(zhao)(zhao)明(ming)設(she)施性能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)集成(cheng)模塊提供了巨(ju)大的(de)(de)商機。為實現(xian)可(ke)升(sheng)級(ji)，這些系統(tong)(tong)需要連接到(dao)智能(neng)(neng)(neng)照(zhao)(zhao)明(ming)系統(tong)(tong)。如果 LED的(de)(de)成(cheng)本和(he)(he)容量一定，簡單更(geng)換相對較新和(he)(he)效率較高的(de)(de)LED，性價比較低(di)。簡單接口，例如DALI，允許將(jiang)來增加(jia)ALS、通(tong)信和(he)(he)電(dian)能(neng)(neng)(neng)測(ce)量功能(neng)(neng)(neng)。

　　智(zhi)能化(hua)LED將贏得最后勝利

　 　這對我們意(yi)味著什么?消費者從觀念上對LED照(zhao)明的(de)認可和(he)轉換(huan)是一個長期過程(cheng)。顯而(er)易見，LED照(zhao)明具有(you)改變照(zhao)明方(fang)式以及節省巨大電(dian)能(neng)(neng)的(de)潛力。增加(jia)“智 能(neng)(neng)”照(zhao)明的(de)關(guan)鍵元素——ALS、通(tong)信和(he)電(dian)能(neng)(neng)測量(liang)——將使LED更加(jia)強(qiang)大，更具吸引力。智能(neng)(neng)化LED提供的(de)測量(liang)數據能(neng)(neng)夠進一步降(jiang)低(di)照(zhao)明系統(tong)的(de)能(neng)(neng)耗，降(jiang)低(di)運營 和(he)維護(hu)成(cheng)本。增加(jia)智能(neng)(neng)化設(she)計，LED將充分發揮潛力，在已(yi)經如火如荼的(de)競(jing)賽(sai)中擊(ji)敗傳統(tong)照(zhao)明。（來(lai)源：九正建材網）