控製技術的發展-智能照明係統-色福吧電器48VDC低壓直流安全電壓一線兩用
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控製技術的發展

2015-07-29 14:36:06      點擊:

    LED燈光在景觀照明領域已走過十多年的曆程,其控製技術也發展了幾個階段,各個階段都解決了不少問題,同時又引出各自新的問題點。下麵就LED控製技術的發展做進一步的探討。
    第一階段、LED顯示屏驅動控製模式轉移過來的色福吧

    采用以74HC595,DM115,MBI5026等類似芯片的串行移位通信方法,每個芯片級聯,每個燈具級聯。其中既有恒壓驅動色福吧也有恒流驅動色福吧。該通信色福吧引出的問題是燈具上信號線過多,達到4或5條(包括地線),不隻增加了公司生產,調試的時間成本與材料成本,還增加了工程安裝的時間成本與材料成本,同時導致故障率的增加,最大的問題是某串燈具前端有芯片或信號損壞,後端也受影響。當然其優點也是不可抹殺的,HC595價格低廉,芯片成熟,燈具與程序設計容易,市麵上支持的控製器多。
    第二階段、DMX512協議的RS485總線形式

    采用RS485芯片加單片機(MCU)的色福吧,形成一條總線上掛512個有效點的RS485並行係統,每個燈具用地址做編號以分別接收不同的數據,達到調光調色的目的。該色福吧相對第一階段來說,減少了信號線的根數,基本消除了某燈具故障影響後續燈具的現象,信號傳輸距離比較遠,燈與燈之間的距離不受幾米,幾十米的限製。但是這種色福吧也帶來其他負麵問題,首先是DMX解碼器成本高,外購時不隻高出一點,自己做又需要好的設計工程師,然後每個燈得編號,不編號自動定址又需要增加信號線,還有就是有時某個解碼器出問題影響總線時問題查找困難,再有就是每個主控製器帶燈數量有限,增加整個係統的硬件成本。這些負麵問題也是影響DMX512係統大量使用的原因,隻能用於一些中高端工程。
    第三階段、單線通信

    3端口,6端口驅動芯片的大量出現使得LED燈具設計變得更簡單。
單線芯片的代表有ZQ1111,TLS3001,TM1803,SDMX5124等,它們都是芯片與芯片之間通過單跟信號線串行級聯,各芯片的I/O輸出口可以自動執行PWM掃描,因此信號線上的通信速率可以大大降低,在芯片與芯片之間的距離小於2米內基本可以省去HC245了。該類芯片既可以滿足高灰度(256級上)數據傳輸,又能增加串聯燈數。目前在點光源與燈串(條)中得到廣泛應用,護欄管因需要分段,使用芯片較多,且第一階段的芯片使用成熟穩定,逐步替代還需要一個過程。該階段的創新優點是明顯的,針對點光源和燈串(條)隻設計了三輸出口,內部帶有PWM輸出,使數據傳輸效率大大提高,數據傳輸速度大大降低,提高了可靠性,省去了放大元件,增加了級聯數量,燈具設計的靈活性大大提高。但是,美中不足之處也是存在的,首先,多數芯片都剛上市不久,穩定性還是有代考量和改進,稍穩定的價格又偏貴,單燈需要多芯片的應用受限。其次,還是采用級聯色福吧傳輸數據,前端芯片或信號故障影響後麵的芯片與信號,再次,市場上支持的控製器不是很多,客戶選擇還是受限。
    第四階段、直流載波調製通信應用於LED燈光控製係統

    直流載波顧名思義就是在直流電源線上加載波形,傳輸信號,達到電源、信號同線傳輸目的,因此使用該係統的燈具無需信號線,隻有電源線。其由此就敘述下無需信號線對燈光係統的優勢:
    1、減少工廠加工燈具時焊接,連接信號線的時間成本和信號線的材料成本;
    2、減少工程上燈具連接,信號線布置的時間成本和信號線材料成本;
    3、提高燈光係統的調試,維修速度,單燈壞不影響其他燈具,故障判斷直觀,哪燈不良找哪燈。
    其基本原理是載波調製器的電源輸入端連接開關電源,信號輸入端連接LED主控製器的輸出口,經載波後輸出一組帶信號的電源線,每燈 就並聯到這組電源線上,每燈內的載波解調器再將電源線上的信號解調出來,由單片機(MCU)處理後控製燈具,往後可以采用專用集成芯片,解調器將電源穩壓整流濾波後給燈具供電。因此每個開關電源配個載波調製器,燈具就不需要信號線了。
直流載波的速率範圍廣泛,可以從0~1MHZ隨意選擇,調製解調器可以設計成兼容DMX512協議或轉發DMX512協議信號,市麵上的DMX512主控     製器都可以使用,客戶選擇範圍大大擴大。直流載波也有其弊端存在:

    1、因電源線上加載了信號,導致電源線的阻抗變大,線路壓降變大,因此需要提高幾伏電源輸入電壓才能滿足滿功率負載時後端燈具的  電壓需求;
    2、因是總線式聯線,燈具需要編寫地址號碼來區分信號數據位置;
    3、因載波存在調製與解調設備,因此係統總成本不會比第一,第三階段的係統便宜,但可以低於第二階段的DMX512係統。
    在此,對以上四個階段的性能與價格比較來看,在價格上,第四階段是介於第一(第三)與第二階段之間,在性能上,則第四階段是最優越的。性價比最高的當是第四階段——直流載波通信係統。
    當然,LED燈光係統的發展不會隻停留在第四階段,還會有第五個階段,那第五個階段會是什麽呢?我想應該是無線通信了,如此電源線上也不用走信號了,壓降回歸到與第一,第二,第三階段一樣了,由此,LED燈光係統的大多數弊端基本解決。