LED智能調光系統(tǒng)背景介紹

照明是通過照射特定物體或者更大范圍來創(chuàng)造一種視覺環(huán)境，它不僅提供人類對周邊環(huán)境的可視性，同時也創(chuàng)造照明環(huán)境的氛圍的舒適性、美學與安全性等。綠色照明的提出，強調了節(jié)能與環(huán)保的理念，而LED的高效率、長壽命、無汞害、不含紅外紫外輻射、色彩豐富、易于控制等特點，使之成為綠色照明領域的理想光源。

現(xiàn)代化智能建筑除擔負起保證飲食起居、文化娛樂、工作學習等功能，還可通過對建筑照明的智能化控制，對不同空間不同燈光回路的亮暗搭配，形成不同的燈光場景，營造舒適優(yōu)雅的環(huán)境氣氛，豐富人們對不同的場合需要；同時，通過營造不同的燈光環(huán)境，襯托出居住者的高雅的藝術修養(yǎng)。

盡管調光得到大范圍應用，可由于LED電流過大，導致LED使用壽命縮短，產(chǎn)生光衰現(xiàn)象等問題嚴重影響LED的照明效果，LED故障檢測一般是人工巡檢，無自動檢測功能。 LED照明光衰及燈具的損壞，導致環(huán)境總體照度達不到照明標準，因此光衰補償及故障自動檢測 成為一種客觀需求；其次，調光器配合傳統(tǒng)光源使用時仍然存在一些瑕疵，比如降低白熾燈的效能，損害熒光燈的壽命等。

LED智能調光系統(tǒng)基本原理

任何LED器件，如果要做成替換光源或者LED燈具，都需要一個驅動器才能實現(xiàn)調光。因為LED都是低壓直流源，LED需要電子驅動器把交流轉換成可利用和可調節(jié)的直流電流。

流過LED燈珠的電流決定了光的輸出，其亮度可以很簡單地通過控制貼在襯底上的半導體材料層的通電電流來調節(jié)。調光可以降低LED燈具的工作溫度，進而延長LED的壽命。

居住建筑照明、美術博物館照明、劇院照明、夜景照明、智能建筑酒店照明、商業(yè)建筑照明、辦公建筑照明皆可用到LED智能調光系統(tǒng)，作為一種用來改變電光源的光通量、調節(jié)照度的照明配件，可廣泛應用于家庭照明、劇場舞臺、酒店客房、場館展廳等場合。

LED智能調光系統(tǒng)調光方式

通常，調光方式分兩種：一種是電壓調光，一種是電流調光。電壓調光是調光源輸入電壓，從而達到調節(jié)光源亮度的目的，但是這種調光方式在節(jié)能燈調光系統(tǒng)上不是特別可靠，但在LED和白熾燈方面卻效果明顯。電流調光也就是調整通過光源的電流大小，從而達到調光的目的，這是一種非常合適于LED調光的方式。

• 可控硅（TRIAC)調光方式

安裝在墻壁上的可控硅控制系統(tǒng)常用于傳統(tǒng)白熾燈和鹵素燈調光。但為了LED燈具的盡快普及，部分LED驅動也可兼容（TRIAC)調光方式，可使用后會導致電壓波形嚴重失真，從而降低系統(tǒng)功率因素。據(jù)國外設計出兼容TRIAC的LED驅動IC，雖然性能上有所改善，但還是會出現(xiàn)系統(tǒng)效率低下和LED燈色偏移現(xiàn)象，達不到節(jié)能減排的標準和效果。

• 模擬調光方式

模擬調光是通過LED燈的正向電流來達到調光目的。LED亮度幾乎和通過LED等的直流電流大小成正比。通過改變與LED燈串聯(lián)的電流檢測電阻的大小；或將LED驅動芯片自帶電壓輸入接口，改變輸入電壓，皆可改變LED燈的電流。但同時也會改變LED燈的色溫和光譜，特別是對于采用RGB的LED照明系統(tǒng)，會引起嚴重的偏色問題，造成人眼的不適；調節(jié)LED燈電流大小還會一個燈光的閃爍問題。因此，模擬調光方式同樣不太適合LED燈的調光。

• 脈寬調制（PWM）調光方式

LED是一個可快速開、關的半導體發(fā)光二極管，且速度能達到微秒級別。因此可以使LED恒流驅動介于工作和不工作之間，只要開關頻率大于100Hz，人眼就不會識別出燈的閃爍，看到的是LED燈的平均亮度。采用PWM調光時，由于電流一直在固定值與零值兩種狀態(tài)間變換，不會出現(xiàn)色偏現(xiàn)象且能精確的無極調光，不會影響整個LED照明系統(tǒng)效率。

在脈寬調制方式中，通過LED的電流以很高的頻率通斷，“通常是每秒幾千次”。通過LED的電流就等于LED開關周期內的電流平均值，用減少LED的通電時間可以降低平均電流或者有效電流，進而降低LED的亮度。PWM波的產(chǎn)生可通過微控制器來簡單編程實現(xiàn)，可靈活控制，成本相對較高卻是適合LED燈的調光方式。

LED智能調光系統(tǒng)組成單元

a. 一個系統(tǒng)由系統(tǒng)單元、輸入單元、輸出單元三部分組成。

b. 輸入單元負責將外部信號/指令傳入系統(tǒng)，例如智能面板、傳感器等。

c.系統(tǒng)單元支持整個系統(tǒng)的運行，例如電源模塊等。

d.輸出單元負責接收輸入單元傳送的信號并執(zhí)行相應的操作，如調節(jié)燈光亮度等。

LED智能調光系統(tǒng)使用優(yōu)缺點

自動控制和調光功能可以削減浪費在照明上的能源。同時能夠增加居住環(huán)境的舒適性。LED光源作為一種高效、低功耗的光源，得到廣泛的應用及推廣。與智能控制技術、網(wǎng)絡技術相結合的LED智能照明成為發(fā)展的必然趨勢。在自動化建筑照明電氣中，LED智能調光系統(tǒng)能及時響應外部控制系統(tǒng)指令，并對信號做出相應的響應動作，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

a. 操作簡單、靈活，便于維護；

b. 系統(tǒng)啟動時間短，能夠任意設置控制時間、調光級數(shù)；

c. 可定期對每個燈具工作情況自動巡檢，也可手動操作檢測；

d. LED智能調光系統(tǒng)布線原理簡潔明了，易于施工；

e. 各個控制臺有兩種接口，采用標準協(xié)議，可選用TCP/IP接口，也可選擇485接口，管理方便；

f. 控制接口標準化，在各個控制臺的本地進行現(xiàn)時環(huán)境穩(wěn)定監(jiān)控，也可在總控制臺對各個控制臺進行總控，有利于客戶采取多種方案實現(xiàn)控制；

g. 能自動分配地址，降低客戶的人工成本，簡便實用。LED智能調光系統(tǒng)可完成對各個燈具的亮度控制，如時間控制，感應控制等；

h. 也能對各個燈具的狀態(tài)進行檢測，有利于對燈具的維護與管理。

傳統(tǒng)燈具的很多調光技術也能應用在LED上。包括0到10V模擬調光，DALI(數(shù)字可尋址照明接口)調光，對載有調光信息的調光器安裝專線可以提高調光兼容性，因為專線使得調光器跟燈具之間僅有很少或者沒有相互干擾。這種調光系統(tǒng)復雜且昂貴，常應用于商業(yè)建筑。

LED智能調光系統(tǒng)環(huán)境效果

LED智能調光系統(tǒng)可對白熾燈、日光燈、節(jié)能燈、石英燈等多種光源調光，對不同場合的燈光進行控制并滿足不同環(huán)境對照明的要求 。

a.寫字樓、學校、醫(yī)院、工廠——利用系統(tǒng)的時間控制功能使燈光自動控制，利用亮度傳感器使光照度自動調節(jié)，節(jié)約能源，可進行中央監(jiān)控并能與樓宇自控系統(tǒng)連接。修改照明布局時無需重新布線減少投資。

b.劇院、會議室、俱樂部、夜總會——利用系統(tǒng)的調光功能及場景開關可方便地轉換多種燈光場景，實現(xiàn)多點控制?？赏ㄟ^LED智能控制空調、電扇、電動門窗、加熱器、喇叭、蜂鳴器、閃燈等其他設備。

c.體育場館、市政工程、廣場、公園、街道等室外公共場合照明——利用系統(tǒng)的群組控制功能可控制整個區(qū)域的燈光。利用亮度傳感器、定時開關實現(xiàn)照明的自動化控制，利用LED智能系統(tǒng)監(jiān)控軟件實現(xiàn)照明的智能化控制。

d.智能化小區(qū)的燈光控制——用于智能化小區(qū)的路燈、景觀燈的遠程、多點、定時控制，中央監(jiān)控中心監(jiān)控；小區(qū)會所、智能化家庭中燈光的場景、多點、群組、遠程控制；以及與其它家庭智能控制器配合使用。

e.酒店智能照明控制——可廣泛應用于酒店的大堂、休息廳、咖啡廳、貴賓室、走廊等公共區(qū)域及泛光照明。定時控制、感應控制、場景控制與本地控制相結合，并可在總服務臺或中央控制室進行集中管理。亦可用于客房區(qū)域設備的本地或遠程控制。

LED智能調光系統(tǒng)控制方式

LED照明通過采用全智能化人體感應存在模塊及光電調光系統(tǒng)技術，可破解感應照明無法探測靜止人體存在的難題。實現(xiàn)“按需照明”，即人來燈亮、人在燈明、人去燈熄、人工照明及自然光的和諧互補的問題。如：

場景控制

LED智能調光控制系統(tǒng)引入場景控制的概念，即通過控制元件（NEO面板、觸摸屏或管理軟件等）實現(xiàn)對多路燈光及電器的控制，實現(xiàn)一個按鍵可同時開啟或關閉多路燈光及電器的功能。

電器監(jiān)控

通過系統(tǒng)配置的NEO面板或觸摸屏可實時監(jiān)控燈光回路或電器開關狀態(tài)。在NEO面板可通過指示燈的顏色或亮暗監(jiān)視回路的開關狀態(tài)或通過軟件進行設定，在觸摸屏上可通過系統(tǒng)的樓層平面圖的動態(tài)電器圖標查看房間內受控的電器狀態(tài)。

系統(tǒng)軟件編程管理

系統(tǒng)使用編程管理軟件對所有操作設備進行編程，如變換NEO面板的每個按鍵場景，液晶屏內樓層的平面圖及燈具位置或管理功能等，可根據(jù)不同的需求進行個性化的設計。

恒照度控制

通過LED智能系統(tǒng)的光照傳感器將某一控制區(qū)域（如大堂）亮度設定為一個恒定值，可根據(jù)室外光線的變化和窗簾的開關自動調節(jié)燈光的亮度，使受控區(qū)域擁有舒適的照明環(huán)境。

時間控制、感應控制

時間控制：

根據(jù)實際應用需要設定按照時間順序自動控制燈光、電器等設備，如在夜晚到來之時，LED智能控制系統(tǒng)會依次打開室外主照明、泛光、景觀照明，在新一天的陽光到來之前自動將它關閉。

感應控制：

在某些區(qū)域（如樓道、衛(wèi)生間、樓梯）內系統(tǒng)使用紅外感應照明功能，當有人進入這些區(qū)域時照明系統(tǒng)可自動開啟，避免了手中持物或進出匆忙時開關燈具的麻煩，從較大程度上體現(xiàn)了智能化的優(yōu)勢。

遠程控制、調光控制

遠程控制：

LED智能控制系統(tǒng)可以通過電話、互聯(lián)網(wǎng)進行遠程控制系統(tǒng)中連接的燈光、電器等所有設備，便于對系統(tǒng)進行遠程管理。

調光控制：

系統(tǒng)通過在房間內的調光功能在最大程度上提升建筑物裝修檔次，調光開關功能具有符合眼睛對燈光的生理適應性的特點，同時延長了光源的壽命并達到了節(jié)能的效果。

LED智能調光系統(tǒng)安裝環(huán)境要求

LED智能照明控制系統(tǒng)既有弱電電路，也有強電電路，對工程人員的技術水平有一定要求，必須兼顧兩方面的知識技能，同時對安裝及工作環(huán)境也必須按照相關安裝手冊的要求進行。

一般情況下，安裝及使用時必須注意以下幾點：

1）工作溫度一般在0-45℃，個別系統(tǒng)有所不同，如彩色觸摸屏在0-30℃，設計方案及安裝施工時，一定要按照相關要求嚴格執(zhí)行。

2）設備會發(fā)熱，安裝設備場所必須通風。嚴禁阻塞設備的通風散熱孔。

3）未明確標明室外使用的系統(tǒng)設備（如室外照度傳感器），均為室內使用，若須室外使用，應采取防水、防塵措施。

4）不同設備間距有一定要求，必須按照設備通風散熱要求，以及方便施工接線。例如 :L5112D10LP系列大硅箱更應該注意，為了滿足這兩方面的要求，一般上下硅箱的間距不應小于300mm，左右不應小于150mm。

5）灰塵會影響設備的散熱，也會由于環(huán)境潮濕而導致設備控制失靈，甚至損壞。因此必須定期除塵，保證設備的合適工作環(huán)境。一般的工作濕度為0-95%，無凝霜出現(xiàn)，個別設備要求不同的。

6）對于L5112D系列大硅箱產(chǎn)品，為滿足設備重量要求，固定的物體需要能承受相應的重量，甚至做結構加固處理。

7）調光器產(chǎn)品有輕微的交流聲，智能繼電器在內部繼電器吸合或斷開工作時會有卡嗒聲，屬正常現(xiàn)象。

8）對于安裝有散熱風扇的設備，需定時檢查風扇，風扇損壞要及時更換。

LED智能調光系統(tǒng)施工檢測

1）對于設備連接線路的規(guī)格要求應滿足主電源線、負載線、控制線等的不同規(guī)格性能。如電流、功率、電壓，是否需要護套、阻燃以及其它特殊要求。

2）在施工過程中同一根線不應有接頭，破損接頭的連接必須接觸牢固，并要做燙錫處理，防止接觸不良，打火、氧化導致接觸電阻增大。

3）燈具負載特性應該與控制模塊相對應，如調光、非調光等特性。

4）同一回路負載調光情況下負載特性應一致。不同特性的燈具負載禁止接入同一回路。

5）任何燈具負載必須首先經(jīng)過檢測完好后才準許接入模塊，不管是繼電器還是調光器，不允許在模塊上測試負載回路。負載回路的測試必須在安裝LED智能調光系統(tǒng)與燈具連接前完成。建議另配臨時開關測試燈具負載。

6）負載的短路會產(chǎn)生瞬間的大電流沖擊，對于繼電器肯定會減少觸點的使用壽命，對于調光器則會損壞調光功率器件，因此對于調光器，同時也要求在調光器回路輸出端必須加裝斷路器或保險絲進行保護，以減少對調光功率器件損壞的可能性。

7）未裝完的回路不應接入控制模塊，特別是調光器。因為當再安裝燈具時很有可能會由于各種原因，特別是燈具造成的短路，容易造成設備損傷。

8）在實際施工時，由于線路的損耗，各種燈具變壓器的損耗，實際燈具功率的改變等等各種原因，負載的實際功率會與設計功率不同，有的甚至會相差很大，以至過載。因此在實際施工中不能簡單只以設計的功率為準，而要在檢測回路的同時實測回路的實際電流值，以實際值作為考量控制器所帶負載的功率，而不能以百分比來簡單的計算得出負載功率值。不應采用限制調光器回路輸出水平的方法來解決過載問題。

對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。 1998 年發(fā)白光的 LED 開發(fā)成功。這種 LED 是將 GaN 芯片和釔鋁石榴石（ YAG ）封裝在一起做成。 GaN 芯片發(fā)藍光（ λ p =465nm ， Wd=30nm ），高溫燒結制成的含 Ce3 的 YAG 熒光粉受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值 550nm 。藍光 LED 基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有 YAG 的樹脂薄層，約 200-500nm 。 LED 基片發(fā)出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。對于 InGaN/YAG 白色 LED ，通過改變 YAG 熒光粉的化學組成和調節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫 3500-10000K 的各色白光。

藍光LED技術，簡單來說就是一種更為節(jié)能高效的燈光產(chǎn)生方式，同時也能應用到相機、手機等科技產(chǎn)品中。用藍光LED技術制造的照明設備，能效更高，大大降低地球能源使用量。根據(jù)已有的數(shù)據(jù)顯示，全世界的25%電力都被用于照明作用，而使用LED燈具之后，用于照明的電力降低到4%，而這無疑改變了整個世界。

從1907年LED效應發(fā)現(xiàn)到1993中村修二正式發(fā)明LED，再到1999年1W的LED燈正式商業(yè)化使用，LED經(jīng)歷了將近一百年時間的發(fā)展。在此之前，人們一直使用的是上個世紀愛迪生發(fā)明的白熾燈泡，而白熾燈泡浪費了絕大部分能量在發(fā)熱上，大概有九成的電力都被浪費。

LED燈具的出現(xiàn)，極大地降低照明所需要的電力，同樣瓦數(shù)的LED燈，所需電力只有白熾燈泡的1/10，同時LED具有壽命長、環(huán)保、免維護等優(yōu)點，迅速取代白熾燈的位置。2012年，中國政府宣布，全面禁止銷售和進口100瓦以上的普通照明用白熾燈，陪伴老一輩中國人幾十年的白熾燈即將走到歷史的盡頭。

正如在諾貝爾物理學獎頒獎詞中寫到的那樣：“白熾燈照亮20世紀，而LED燈將照亮21世紀。”

優(yōu)勢

1、高效節(jié)能

一千小時僅耗幾度電（普通60W白熾燈十七小時耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時耗1度電）

2、超長壽命

半導體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達五萬小時（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時）

3、健康

光線健康光線中不含紫外線和紅外線，不產(chǎn)生輻射（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）

4、綠色環(huán)保：

不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不會產(chǎn)生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾）

5、保護視力

直流驅動，無頻閃（普通燈都是交流驅動，就必然產(chǎn)生頻閃）

6、光效率高

發(fā)熱小10%的電能轉化為可見光（普通白熾燈95%的電能轉化為熱能，僅有5%電能轉化為光能）

7、安全系數(shù)高

所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患，于礦場等危險場所

8、市場潛力大

低壓、直流供電，電池、太陽能供電，于邊遠山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所。

對比

1、LED燈在交流電驅動下和普通白熾燈一樣會有頻閃現(xiàn)象，而普通節(jié)能燈沒有頻閃現(xiàn)象。頻閃會使眼睛容易疲勞。

2、每個LED燈泡的光線過亮，會強烈刺激眼睛，不可直視，哪怕短時間，而普通節(jié)能燈相對要柔和些！

3、照射角度有限制，一般只能照射120°，而普通節(jié)能燈幾乎可照射360°。

4、照射房間的亮度并不比節(jié)能燈出色，因為led只在直視的狹小角度內有高亮度，而偏離該角度后光線迅速減弱。

因此，LED節(jié)能燈作為室內照明燈具的優(yōu)勢未必比普通節(jié)能燈明顯，但作為電筒、臺燈、射燈等只需照射狹小角度的燈具使用時還是非常優(yōu)秀的。

選購

1、LED亮度（MCD）不同，價格不同。用于led燈具的LED應符合雷射等級Ⅰ類標準。

2、抗靜電能力抗靜電能力強的LED，壽命長，因而價格高。通?？轨o電大于700V的LED才能用于LED燈飾。

3、波長一致的LED，顏色一致，如要求顏色一致，則價格高。沒有LED分光分色儀的生產(chǎn)商很難生產(chǎn)色彩純正的產(chǎn)品。

4、漏電電流LED是單向導電的發(fā)光體，如果有反向電流，則稱為漏電，漏電電流大的LED，壽命短，價格低。

5、發(fā)光角度用途不同的LED其發(fā)光角度不一樣。特殊的發(fā)光角度，價格較高。如全漫射角，價格較高。

6、壽命不同品質的關鍵是壽命，壽命由光衰決定。光衰小、壽命長，壽命長，價格高。

7、晶片LED的發(fā)光體為晶片，不同的晶片，價格差異很大。日本、美國的晶片較貴，一般臺灣及國產(chǎn)的晶片價格低于日、美（CREE）。

8、晶片大小晶片的大小以邊長表示，大晶片LED的品質比小晶片的要好。價格同晶片大小成正比。

9、膠體普通的LED的膠體一般為環(huán)氧樹脂，加有抗紫外線及防火劑的LED價格較貴，高品質的戶外LED燈飾應抗紫外線及防火。每一種產(chǎn)品都會有不同的設計，不同的設計適用于不同的用途，LED燈飾的可靠性設計方面包含：電氣安全、防火安全、適用環(huán)境安全、機械安全、健康安全、安全使用時間等因素。從電氣安全角度看，應符合相關的國際、國家標準。