LED照明系统的数字化和智能化模型.pdfVIP

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. LED 照明系统的数字化和智能化模型 与传统的照明方式相比，LED照明有许多独特的地方，主要表现在：从结构上看，传统 照明的光源和灯具是分离的，而LED照明在结构可以实现配光、散热及灯具的一体化设计； 从功能上看，只有少部分的传统照明可以实现调光，而LED照明不仅能实现亮度的调节，还 能实现色彩与色温的调节。此外，LED照明比传统照明方式更适合智能化与数字化的控制， 组成复杂的照明系统。 基于LED 照明的这些特性，大体可以给出了三种模型，分别针对LED的通用照明、LED 照明的智能控制、LED照明与太阳能风能的结合设计，说明电子信息技术在 LED照明中一些 应用。 模型一：电源+光源 现代电光源的工作本质就是将电能转化为光能，同时伴随一定的散热。所以，LED 的通 用照明模型中就只包括电源和光源两部分。在这种模型下，只能实现照明的开关控制，不能 实现照明的调光、通信、反馈等功能。 电源具体是指AC-DC恒流型开关电源。AC-DC是指交流到直流的转换，因为LED实际上 是一个半导体二极管，它是在直流电压下工作的。LED 还有一个特性就是其工作电流近似值 是工作电压的指数函数，电压的微小波动就会引起电流的巨大变化，严重时会直接烧毁LED, 所以要保证LED的安全工作，必须使其工作电流恒定。通常家用电器的电源都是恒压的，L ED的特性决定了它要采用恒流电源。为了提高LED工作的可靠性，我们一般要采用隔离型 的开关电源，实现LED与市电电网的有效隔离。和开关电源相对应的，还有一类叫线性电源， 现在已经很少使用了，因为开关电源在效率和体积上更占优势。现在的开关电源技术，能将 转换效率做到85%甚至更高，功率因数0.95以上，总谐波在15%以内。这些指标也是我们选 择开关电源的基本要求。 光源就是LED芯片，这是LED照明的核心元件。除了工作电流、管压降等电学参数外， 我们更关心的是它的光学指标，如光通量、光效、色温、显色指数、光衰等等。LED的光学 性能与其温度密切相关，温度的升高会引起光效降低、色温漂移、寿命下降等问题，因此散 热技术在LED 照明中尤为重要。热力学知识告诉我们，物体的散热只有三种方式：传导、对 流和辐射。由于LED芯片只是固定的发出某种波长的可见光，所以不存在红外辐射散热。在 LED 中，主要是传导散热，同时伴随一定的对流散热。减少LED 的热传导环节和降低每个环 节的热阻，必要时采用强制风冷，都是散热设计中的考虑因素。 模型二：电源+控制+光源 模型二比模型一多了一个控制模块，这就大大丰富了LED 照明的功能。如果说模型一只 是一个照明产品，那么模型二可以说是一个照明系统了。由于加入了控制模块，电源就变成 恒压型开关电源了，但是LED光源的工作还是需要恒流型电源，这部分（恒流驱动）我们放 在控制模块中一起实现了。下面，我们重点分析一下LED照明的控制系统。 河南城市照明网 / Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. LED照明的控制系统，可大可小，功能丰富。如：无线遥控调光系统、色温可调照明系 统、RGB调光调色系统、模拟日光照明系统、带DALI协议的智能照明系统、基于 ZigBee 和 GPRS的无线路灯控制系统等。透过现象看本质，所有这些照明控制系统，都是利用电子技 术领域中的嵌入式技术、通信技术、传感器技术、计算机技术以及电力电子技术等发展建立 起来的。看似纷繁复杂化，其实有据可循。 为了理清脉络，我们可以将LED照明控制系统分为8 个层次，逐层阐述。如果我们能够 把每个层次的技术方案做好，那么任何复杂的控制系统我们都可以像“搭积木”一样，轻松 的实现。 LED照明控制系统的8 个层次由底向上依次为：供电层、驱动层、光层、感器层、议层、 信层、作层、统实现层。 供电层 供电层为整个控制系统提供高效稳定的直流电