LED智能照明..

LED智能照明中山大学（古镇）半导体照明技术研究中心简介中山大学（古镇）半导体照明技术研究中心是中山大学和古镇镇政府共同组建起来的一个产学研合作平台。研究中心位于古镇灯饰大厦A座11楼，面积达1000平方米，邻近镇政府办公大楼，地处古镇镇的行政及商业中心，非常便利于当地企业与研究中心的交流与合作。研究中心专注于半导体(LED)照明领域的各项技术研发，并为LED照明应用领域的企业提供相关的技术方案、设计验证及人才培养等服务。作为一个面向企业的科技服务平台，我们热忱欢迎广大的技术方案提供商和LED照明厂商前来进行交流与合作，共同推动LED照明应用领域的技术创新及科技进步。中山大学（古镇）半导体照明技术研究中心简介CONTENTS2LED智能照明的技术发展现状3LED光源与传统光源在智能控制技术有何不同4LED智能灯具与控制器的标准与检测1什么是LED智能照明？LED智能照明未来发展方向及市场潜力5LED智能照明专题报告的主要内容LED智能照明所必须具备的要素：要素1：能充分体现LED光源的优势和特点。例如：高效节能；灯光软启动、动态显示、具精确及深度调光；色温调节等。1.什么是LED智能照明？要素2：具智能化控制的功能。基本功能：以简便快捷的操作方式，实现满足需求和舒适性的照明控制。例如：通过墙壁控制面板或无线遥控器，实现“一键式”的照明场景切换，不仅可同时实现多个光源的开关切换，而且可以实现深度调光及精确的色温调节。附加功能：1）结合传感器（如照度、人体移动感应器）的使用，实现自动化的光环境控制。2）结合现场总线技术或互联网技术，实现多光源的组网及控制。LED智能照明的目的：1）满足个性化、舒适的照明需求；2）实现二次节能，节省照明用电及维护成本；3）实现更便捷的照明控制和管理。技术模式一：2.LED智能照明的技术发展现状——控制技术模式优点：容易兼容传统光源的照明控制器或控制系统。灯具通常采用切相、1-10V、PWM或DMX512的方式进行调光。其中采用切相方式调光无需专门的控制信号线，无需改动原有的布线，改造成本低。LED驱动器无需智能处理器，整体灯具成本低。缺点：若使用切相方式调光，会在线路上产生严重的谐波干扰，难以实现精准调光。由于是通过改变LED的电流值来控制亮度，LED的荧光粉在微功率时色温漂移严重。若使用1-10V、PWM或DMX512的方式进行调光，则控制系统或布线会比较复杂。模式二：优点：使用数字信号通信的方式实现调光，可实现精准调光，且调光范围宽。控制功能深入到驱动器内部，可最大限度地发挥LED的特性及节能作用。能实现单回路供电LED灯具的色温调节。缺点：有线接口方式的智能系统需要增加布线，改造成本高。无论有线或无线接口的LED智能驱动器均需要增加微处理器及通信接口电路，整体灯具成本高。2.LED智能照明的技术发展现状——控制技术模式广场、庭院景观照明楼宇外墙装饰照明路灯照明商业照明（酒店、商场、写字楼等）公共建筑室内照明（学校、医院、场馆等）家居室内照明户外照明室内照明LED智能照明的应用场合户外照明商业、公共照明家居室内照明LED智能照明普及率2.LED智能照明的技术发展现状——应用与普及2.LED智能照明的技术发展现状——系统总线接口与标准控制方式代表性接口标准协议类别应用照明控制特点有线KNX/EIB欧洲安装总线开放式主要用于楼宇自动化管理，控制的设备包括：照明,、遮光/百叶窗、保安、能源管理、供暖、通风、空调系统等。主要应用于大型商业、公共建筑的室内照明及楼宇自动化系统。回路开关控制、回路调光控制为主。DALI数字可寻址照明接口开放式专门为小于64个灯控节点而制定的照明控制标准主要用于小型室内空间的照明控制，或作为大型室内控制系统中的局部照明子系统。静态照明之点光源控制，可实现调光调色功能。DMX512开放式主要用于建筑户外装饰照明、室内舞台灯光及控制系统末端的灯具控制。动态照明之点光源控制，可实现调光调色功能。CAN/RS485封闭式主要用于室内照明控制。各制造厂商自定协议，产品无法互换和兼容。厂商自定，各具特点。2.LED智能照明的技术发展现状——系统总线接口与标准控制方式代表性接口标准协议类别应用照明控制特点无线ZLLZigbeeLightLink开放式是一种专门针对LED照明控制而制定的ZigBee标准，使用该标准的照明产品能够相互兼容运作，并与用户家中已有的其它ZigBee标准共存。优点：开放性照明控制协议；低功耗，灯具可组网控制。缺点：不能直接接入手机等智能终端，通讯距离相对较短。Bluetooth蓝牙封闭式最新的4.0版本涵盖了传统蓝牙、高速蓝牙和低功耗蓝牙三种模式，因此可广泛应用于移动设备数据交换、医疗、工业控制、设备控制等领域。优点：方便接入手机、手提电脑等智能移动终端；低功耗。缺点：无统一的照明控制协议，不适宜多灯组网控制。WiFi封闭式主要应用于将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接，实现数据、图像、语音等多媒体信息的高速传输交换，并支持互联网接入。优点：方便接入手机、手提电脑等智能移动终端及互联网。缺点：无统一的照明控制协议，功耗高，成本高。比较有线方式：技术成熟、应用稳定、受控灯具节点成本低，但有布线成本。无线方式：技术及标准仍有待成熟、规范及广泛的应用验证，应用时不稳定因素多，受控灯具节点成本高，但没有布线成本，升级换代容易。3.LED光源与传统光源在智能控制技术有何不同？LED调光范围宽，调光分辨率精细：因此控制系统宜使用数字传输技术，且控制深度和精细度可以做得很高，因而可更好地实现节能及光环境调控。例如可实现LED亮度调节范围0.1%-100%，调节精度达1/1000。LED光源响应时间短，易于实现动态显示：在需要实现动态显示的照明应用场合，宜使用高速数字传输技术。例如通过DMX512总线实现户外建筑外墙的动态装饰照明。LED光源体积小，易于实现灯具个性化，并能构成大规模的点光源照明或显示：因此在特定应用场合控制系统的处理数据容量及处理能力要求高。例如大型户外建筑外墙的动态装饰照明往往需要以高性能PC作为中央控制器，且使用光纤作为骨干通讯电缆。LED光源色彩丰富，易于实现色温或颜色控制：因此需要控制系统具备色温或颜色控制的手段和处理能力。例如通过DALI总线实现室内照明的色温调节控制。综述：相对于传统光源，LED光源的控制系统需要有针对性地提升其数据处理能力，包括：数据处理容量、处理速度、处理方式及处理手段等方面。4.LED智能灯具与控制器的标准与检测LED智能灯具的定义：硬件结构:微处理器LED驱动LED光源LED灯具内部传感（电压、电流、温度、色温等）通讯接口外部传感器接口定时器典型功能:环境照度、人体占用等传感器1.通过控制接口或通讯接口对LED进行即时的调光(调色)控制或照明场景调用。2.通过与环境传感器（如环境照度、人体占用等）连接实现全自动LED照明控制。3.通过内部（或外部）定时器的设置进行LED功率的自动定时调节，实现LED亮度的定时控制或LED生命周期的光衰补偿。4.对于组网的多个灯具，支持独立地址、分组或广播等多种寻址控制方式，多种照明场景、调光曲线（线性\对数)、输出功率范围等参数可编程预设。典型的LED智能驱动器：具DALI接口的LED驱动器。5.可侦测及反馈LED灯具内部的工作状态，如电压、电流、温度、色温等。配置存储器4.LED智能灯具与控制器的标准与检测智能照明协议的标准分类1.开放式标准:对通讯接口的物理接口、时序格式及照明控制的协议内容都形成了完善且公开的规范。如DALI、DMX512、ZLL（ZigbeeLightLink）等标准。2.封闭式标准：通常缺乏照明控制协议内容的公开规范，甚至某些厂商会采用非标准的物理接口或时序格式以保护自身的知识产权和市场利益。如RS485总线的物理接口已形成公开的国际标准，但采用RS485总线的照明控制系统却缺乏开放和统一的照明控制协议，故无法做到各个制造商相互兼容。LED智能灯具或控制器的检测方案1.确定检测的目的：仅需要功能验证；或需要获取国际认证。2.确定或了解检测的项目、测试条件、测试设备和测试方法。3.依照检测目的选取以下三种检测途径之一：检测途径优点缺点1用户自检用户通过亲自参与检测平台的搭建，并参与具体的测试过程，能深入了解自身产品性能，有助于产品的研制和改善。检测结果对外说服力弱；不能获得国际认证标志。2送第三方检测机构作功能性验证及检测仅需一次性支付检测费用。能获取第三方检测机构出具的检测结果证书，检测结果对外有一定的说服力。未必能了解检测过程的细节情况。非授权检测单位无法发出有关标准的国际认证和标志。3通过标准所属的国际组织或授权单位完成标准兼容性检测及认证开放式的标准都有相应国际性组织负责管理及推广应用，用户可以通过这些国际组织或授权单位完成需要的测试，并能获得产品进入市场所需的国际认证和标志。费用高，并可能需要逐年缴纳有关标准组织的会员费用。认证过程相对复杂，时间长。4.LED智能灯具与控制器的标准与检测举例1：DALI灯具与控制器的简易检测方案目的：仅需要功能验证。前提：确定或了解检测的项目、测试条件、测试设备和测试方法。途径：用户自检或送第三方检测机构方案：4.LED智能灯具与控制器的标准与检测（1）DALI驱动器的功能性检测电脑及检测软件DALI-USB适配器被测设备（DALI驱动器+LED光源）光学及电参数检测设备检测设备LED驱动器DALI功能的简易测试平台搭建DALI指令测试方法测试DALI指令的分类4.LED智能灯具与控制器的标准与检测激活：输出测试指令测试：查询指令执行结果及LED的工作状态依据IEC62386-102-2009（数字可寻址照明接口第102部分：通用要求驱动控制装置）所列明的测试流程对以下8类DALI系列指令（共约270多条指令）作逐一测试：序测试DALI指令的类别1一般配置指令2电弧功率参数设置指令3系统参数设置指令4存储器存取指令5电弧功率控制指令6物理地址分配指令7随机地址分配指令8查询和保留指令（2）DALI照明控制器的功能性检测4.LED智能灯具与控制器的标准与检测电脑及检测软件DALI-USB适配器被测设备（DALI照明控制器）检测设备DALI照明控制器的简易测试平台搭建测试方法激活DALI照明控制器：输出DALI指令测试：PC端监测控制器发出的DALI指令DALI照明控制器测试：1）PC端发出用于配置的DALI指令。2）PC端查询配置指令的执行情况。控制指令测试：配置指令测试：目的：需要获得DALI国际认证及标识。前提：加入DALI标准的国际组织。认证流程：4.LED智能灯具与控制器的标准与检测举例2：DALI灯具与控制器的国际认证方案向DALI国际组织（ZVEI-德国电子电气制造商协会）提交入会申请书签署入会需要的协议文件获批准后，缴纳会费5000欧元/年获得DALI的标准测试软件及使用许可证在指定的测试仪器（Probitlab/14000欧元）执行DALI兼容性测试测试通过后，获得DALI国际商标之使用权DALI指定的测试仪器及测试系统搭建：4.LED智能灯具与控制器的标准与检测举例2：DALI灯具与控制器的国际认证方案被测DALI驱动器被测光源测试PC及软件4.LED智能灯具与控制器的标准与检测举例3：ZLL（ZigbeeLightLink）控制器的国际认证方案目的：需要获得ZLL兼容性测试或认证。途径：目前有四家实验室可进行测试与认证，其中欧洲两家，北美一家，中国一家。中国赛西实验室是唯一家本土实验室。优势为：本土测试，语言及无时差沟通。认证流程：（测试周期：约4周）客户提出申请签订合同申请ZigBee联盟会员（3000美元/年）客户送样，产品测试(约1500美元）提交测试结果并申请（500美元）实验室出具最终测试结果报告实验室进行项目初审Zigbee联盟审核、发证5.LED智能照明未来发展方向及市场潜力当前LED智能照明应用推广的主要障碍1.各种智能照明的技术标准均有其独特的应用优