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浅析LED调光技术与智能控制

摘要：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。

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络化照明管理系统，照明旋片泵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

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V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。

电磁开关

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，后传感器内部电阻应变片精度不高、固定应变片用的胶抗老化能力不好、传感器的材料不好都会影响传感器的精度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。

V/（V）调光

V 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 V 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，V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，只是更多地产品的发布者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是具奎屯有双向通信的，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V，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，我可以液压剪把这盏灯编成不同的组，设计不同的产品。

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，所以可控硅用不断优化品种结构得比较多，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V或者切相，都是一个不错的选择。

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