摘要：近些年来，随着经济的发展以及科学技术的不断进步，人们对于生活的需求也是越来越高。智能照明对于人们的生活有着重要的影响，尤其是 LED光源智能照明以其高效、方便、节能的特点得到广泛应用。本文主要就 LED光源智能照明控制设计及其应用进行了分析研究。
关键词：智能照明；LED光源；设计；应用
1LED 光源
1.1 LED 的定义
LED 是取自三个英文单词Light Emitting Diode的缩写，中文译为“发光二极管”。顾名思义，发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件、且具有二极管的特性。发光二极管的核心部分是由p 型半导体和n 型半导体组成的晶片，在p 型半导体和n 型半导体之间有一个过渡层，称为p-n 结。因此，它具有一般P-N 结的 I-N 特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。在一定条件下，它还具有发光特性。在某些半导体材料的PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
1.2LED 光源特点
LED 光源与常规灯具相比，具有如下优点。
（1）使用寿命长。理论上，LED 灯的使用寿命可超过100000 小时，在实际工况下也可达到 35000-50000 小时。
（2）节能效率高。高达 90%的能源转换率是 LED 灯相比其他灯具在节能上的主要优势所在。
（3）光效高。在消耗同等功率的电能的情况下，LED 灯有着更高的光通量。
（4）技术先进。LED 灯属于低压微电子产品，结合计算机技术，可以通过编程实现亮度控制等功能，是智能照明系统的技术基础。
（5）环保健康。LED 灯不包含汞等有毒重金属，没有污染，也没有辐射，属于“绿色”照明光源。
（6）安全性能高。LED 灯的工作温度低，使用直流低电压，在加油站应用场景下更加安全。LED 灯还具有体积小、响应快、抗震性能好等其他优点。但相比传统照明灯具，LED 灯的初始成本很高，随着使用时间的增长，平摊在单位时间上的成本会慢慢变低。我们仍然可以清楚地看到，LED 灯在加油站行业中的应用前景十分广阔。
2 LED光源智能照明控制设计及应用
2.1LED 光源智能照明控制系统
LED 光源智能照明控制系统主要包括：LED 灯具、LED 灯具驱动器及 LED 照明控制。具体表现在：
2.1.1 LED 灯具
LED 光源智能照明灯具对于光通量、发光强度、光照度、稳定性、正像电压以及电流都有着严格的要求，如电流，可分为最大驱动电流和实际驱动电流。在实际应用中，流过 LED 的电流不能其超过最大驱动电流，否则可能会损坏 LED 或导致亮度快速衰减。LED 属于电流型器件：光通量的高低与通过的电流成正比。
2.1.2 LED 灯具驱动器
LED 灯具驱动器可采用高效 PWM LED 驱动控制器集成电路 A910，输入电压在 8VDC 到 450VDC 范围内均能有效驱动高亮 LED。该芯片能以高达 300KHz 的固定频率驱动外部 MOSFET，其频率开通过外部电阻设定。采用恒流方式控制外部 LED，保证了亮度恒定并增强了 LED 的可靠性，其恒定电流由外部采样电阻决定，变化范围从几毫到 1 安培。
2.2LED 光源智能照明的控制方式
LED 光源在实际应用中，根据不同照明要求和投资要求，可进行开关控制和调光控制，具体应用有以下一些方式：
（1）LED 照明与智能照明开关控制对于非调光型LED 可通过智能照明控制系统的智能继电器控制；通过智能面板、触摸屏、红外感应器、亮度感应器等输入设备控制其开关。
（2）LED 照明与智能照明可控硅调光控制
采用兼容前、后沿调光型LED 驱动器，智能调光器模块可以根据需要，采用前切相或后切相通用型调光器。单个LED 功率一般较低，注意调光器的最低负载功率大小，结合智能照明的编程，减少LED 光源的闪烁。LED 调光可以通过照明系统的编程软件，设定LED 回路的亮度值，组合成不同的场景效果。
图1 智能照明开关控制
（3）采用模拟量调光控制LED 的系统
采 用 支 持DC 0~10V 或DC 1~10V 的LED 驱 动器，通过DC 0~10V 或DC 1~10V 控制亮度变化；智能继电器控制光源供电，通过直流电压调光输出模块改变LED 的亮度。
图2 模拟量调光控制
（4）采用DAL I协议控制
当LED驱动器兼容DALI协议时，可采用智能照明DALI协议实现。有两种情况可以实施这种方式的调光。一是通过智能照明的DALI网关模块，智能照明系统发出控制指令，通过DALI协议转换模块，如C-BUS转DALI的模块5502DAL，施耐德KNX转DALI协议的MTN680191，来实现对LED光源的控制。还有就是直接通过DALI系统进行控制。如锐高、飞利浦、施耐德等的DALI控制系统。通过DALI网关，控制LED调光。
图3 采用DALI 网关控制
图4 采用DALI 协议控制
3LED 光源智能照明控制系统的应用
3.1 LED 光源智能照明系统在公路隧道中的应用
照明控制系统可以说是隧道监控系统的核心组成部分之一，照明控制系统的合理设计，不仅可以保证对隧道内部灯组的自动控制，更可以有效地降低隧道内部事故的发生率，为交通安全提供必要的保证。因此要设计一个高质量的隧道照明控制系统，功能需求分析是十分重要的，LED 光源智能照明系统为公路隧道中的应用更好的促进了公路隧道的发展。
3.2基于 C-Bus 技术的智能照明控制系统在酒店中的应用
某酒店是一座 8 层高，建筑总面积为120000 m2的现代化、多功能星级酒店。该酒店内各功能空间面积较大，对照明控制的要求比较高且较复杂。控制系统的设计建立在酒店照明设计图样的基础之上，采用奇胜公司的 C-Bus 智能照明控制系统对酒店的整体照明环境进行智能控制。对于酒店的不同区域分别进行了控制：
3.2.1 客房区域
该酒店客房有普通客房和高级客房两种。普通客房只有 1 个卧室和 1 个卫生间，而高级客房还设有 1 个客厅。根据酒店照明设计图样，普通客房设有卧室、卫生间和走廊 3 路照明回路，因此，在普通客房的门口和床边各设一个 Neo 系列四键开关，实现房间内多点控制以及遥控控制。根据高级客房的结构布局，在卧室、客厅和门口各安装一个 Neo 系列四键开关，客厅另外还设置一个液晶触摸屏和一个五场景控制器。
3.2.2宴会区域
根据照明设计图样，该酒店宴会厅共有 8 个照明回路，因此设置 1 个四场景开关，并采用 8 路输出继电器 5508 ＲVF 实现调光控制。根据不同用餐时段调用预设灯光场景模式，使宴会厅内始终保持柔和、幽雅的灯光环境。
3.2.3办公区域
办公区包括员工办公区和经理办公室。该酒店员工办公地点相对集中，员工办公室的面积较大，因此在设计时，将员工办公室分成若干独立的照明区域，采用 Neo 系列四键开关，根据需要开启相应区域的照明。经理办公室的照明控制设计以方便、舒适为前提，在经理办公室入口处设置一个 Neo 系列双键开关，并在经理办公桌的正上方设置 1 个亮度传感器，当办公室内亮度不够时可自动调节灯具的亮度，使办公室内始终保持恒定的照度。
4结语
随着LED 光源的不断发展和应用范围的不断扩大，对智能照明控制系统的应用需求也会越来越多。LED 光源的普遍应用，也对智能照明控制系统提出了特有的控制要求，这就需要智能照明控制系统不断推出与之相适应的器件，比如：低功率的调光应用，色彩变化以及变化速度的实现等等。
参考文献：
[1]赫娇娇，路兴龙.基于LED光源的加油站智能照明设计[J].科技创新与应用，2017（23）：98-99.
[2]陈恩果，周心禺，郭太良.基于多通道实时动态反馈的LED智能照明系统[J].激光与光电子学进展，2017，54（01）：240-253.
[3]战雪，贾旭.智能照明控制系统在动车组中的应用[J].企业技术开发，2016，35（23）：64-66.
论文作者:黄海1,何明佳2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：调光论文; 智能论文; 光源论文; 控制系统论文; 亮度论文; 电流论文; 客房论文; 《电力设备》2019年第16期论文;