控制技术的发展-智能照明系统-色福吧电器48VDC低压直流安全电压一线两用
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控制技术的发展

2015-07-29 14:36:06      点击:

    LED灯光在景观照明领域已走过十多年的历程,其控制技术也发展了几个阶段,各个阶段都解决了不少问题,同时又引出各自新的问题点。下面就LED控制技术的发展做进一步的探讨。
    第一阶段、LED显示屏驱动控制模式转移过来的色福吧

    采用以74HC595,DM115,MBI5026等类似芯片的串行移位通信方法,每个芯片级联,每个灯具级联。其中既有恒压驱动色福吧也有恒流驱动色福吧。该通信色福吧引出的问题是灯具上信号线过多,达到4或5条(包括地线),不只增加了公司生产,调试的时间成本与材料成本,还增加了工程安装的时间成本与材料成本,同时导致故障率的增加,最大的问题是某串灯具前端有芯片或信号损坏,后端也受影响。当然其优点也是不可抹杀的,HC595价格低廉,芯片成熟,灯具与程序设计容易,市面上支持的控制器多。
    第二阶段、DMX512协议的RS485总线形式

    采用RS485芯片加单片机(MCU)的色福吧,形成一条总线上挂512个有效点的RS485并行系统,每个灯具用地址做编号以分别接收不同的数据,达到调光调色的目的。该色福吧相对第一阶段来说,减少了信号线的根数,基本消除了某灯具故障影响后续灯具的现象,信号传输距离比较远,灯与灯之间的距离不受几米,几十米的限制。但是这种色福吧也带来其他负面问题,首先是DMX解码器成本高,外购时不只高出一点,自己做又需要好的设计工程师,然后每个灯得编号,不编号自动定址又需要增加信号线,还有就是有时某个解码器出问题影响总线时问题查找困难,再有就是每个主控制器带灯数量有限,增加整个系统的硬件成本。这些负面问题也是影响DMX512系统大量使用的原因,只能用于一些中高端工程。
    第三阶段、单线通信

    3端口,6端口驱动芯片的大量出现使得LED灯具设计变得更简单。
单线芯片的代表有ZQ1111,TLS3001,TM1803,SDMX5124等,它们都是芯片与芯片之间通过单跟信号线串行级联,各芯片的I/O输出口可以自动执行PWM扫描,因此信号线上的通信速率可以大大降低,在芯片与芯片之间的距离小于2米内基本可以省去HC245了。该类芯片既可以满足高灰度(256级上)数据传输,又能增加串联灯数。目前在点光源与灯串(条)中得到广泛应用,护栏管因需要分段,使用芯片较多,且第一阶段的芯片使用成熟稳定,逐步替代还需要一个过程。该阶段的创新优点是明显的,针对点光源和灯串(条)只设计了三输出口,内部带有PWM输出,使数据传输效率大大提高,数据传输速度大大降低,提高了可靠性,省去了放大元件,增加了级联数量,灯具设计的灵活性大大提高。但是,美中不足之处也是存在的,首先,多数芯片都刚上市不久,稳定性还是有代考量和改进,稍稳定的价格又偏贵,单灯需要多芯片的应用受限。其次,还是采用级联色福吧传输数据,前端芯片或信号故障影响后面的芯片与信号,再次,市场上支持的控制器不是很多,客户选择还是受限。
    第四阶段、直流载波调制通信应用于LED灯光控制系统

    直流载波顾名思义就是在直流电源线上加载波形,传输信号,达到电源、信号同线传输目的,因此使用该系统的灯具无需信号线,只有电源线。其由此就叙述下无需信号线对灯光系统的优势:
    1、减少工厂加工灯具时焊接,连接信号线的时间成本和信号线的材料成本;
    2、减少工程上灯具连接,信号线布置的时间成本和信号线材料成本;
    3、提高灯光系统的调试,维修速度,单灯坏不影响其他灯具,故障判断直观,哪灯不良找哪灯。
    其基本原理是载波调制器的电源输入端连接开关电源,信号输入端连接LED主控制器的输出口,经载波后输出一组带信号的电源线,每灯 就并联到这组电源线上,每灯内的载波解调器再将电源线上的信号解调出来,由单片机(MCU)处理后控制灯具,往后可以采用专用集成芯片,解调器将电源稳压整流滤波后给灯具供电。因此每个开关电源配个载波调制器,灯具就不需要信号线了。
直流载波的速率范围广泛,可以从0~1MHZ随意选择,调制解调器可以设计成兼容DMX512协议或转发DMX512协议信号,市面上的DMX512主控     制器都可以使用,客户选择范围大大扩大。直流载波也有其弊端存在:

    1、因电源线上加载了信号,导致电源线的阻抗变大,线路压降变大,因此需要提高几伏电源输入电压才能满足满功率负载时后端灯具的  电压需求;
    2、因是总线式联线,灯具需要编写地址号码来区分信号数据位置;
    3、因载波存在调制与解调设备,因此系统总成本不会比第一,第三阶段的系统便宜,但可以低于第二阶段的DMX512系统。
    在此,对以上四个阶段的性能与价格比较来看,在价格上,第四阶段是介于第一(第三)与第二阶段之间,在性能上,则第四阶段是最优越的。性价比最高的当是第四阶段——直流载波通信系统。
    当然,LED灯光系统的发展不会只停留在第四阶段,还会有第五个阶段,那第五个阶段会是什么呢?我想应该是无线通信了,如此电源线上也不用走信号了,压降回归到与第一,第二,第三阶段一样了,由此,LED灯光系统的大多数弊端基本解决。