如何依靠電力線(xiàn)通信實(shí)現LED的照明控制

引言

　　要問(wèn)如今的照明市場(chǎng)誰(shuí)是當之無(wú)愧的老大？要數LED照明了，它不斷地在照明市場(chǎng)中開(kāi)拓出越來(lái)越大的天地。與CFL（熒光燈）和白熾燈相比，LED可以提供最佳能效。然而，LED燈具制造成本很高，原因是高成本的LED和散熱設計。除了要在節能方面與CFL競爭外，LED照明制造商還要通過(guò)提供比CFL競爭產(chǎn)品更先進(jìn)的功能來(lái)實(shí)現LED產(chǎn)品的差異化。

　　例如，LED燈具能夠很容易提供顏色保持，即同一LED燈可以發(fā)出暖白光或冷白光，或色譜里的任何顏色。CFL目前還做不到這一點(diǎn)。借助通信功能還可以使LED燈具變得更加智能，并實(shí)現更好的控制、診斷和自動(dòng)化功能。鑒于所有照明燈具都要連接電力線(xiàn)將電能轉換成光能，許多制造商希望能把電力線(xiàn)通信（PLC）接口用作主要的通信和控制鏈路。

　　1 電力線(xiàn)通信

　　電力線(xiàn)組成了世界上最大的銅線(xiàn)基礎設施。家庭或辦公大樓的每個(gè)角落都有電源插座，因此電力線(xiàn)是一種全包圍網(wǎng)絡(luò )。不需要新建任何電線(xiàn)就可以實(shí)現從基本顏色和亮度信息到諸如顏色布景（不同燈具的預定義顏色圖案）和淡入淡出（顏色之間的轉換）等更復雜信息的通信。另外，利用從用戶(hù)那兒抽象出來(lái)的高級燈具發(fā)現和綁定機制，無(wú)需記住一個(gè)號碼或冒意外關(guān)閉鄰居電燈的風(fēng)險就可以建立一個(gè)具有PLC功能的燈光控制網(wǎng)絡(luò )。

　　電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )采用總線(xiàn)拓撲結構，可提供高度可配置能力，能夠從一個(gè)控制器完成對多個(gè)設備的控制。這種控制器可以管理房間內的所有燈具，甚至家里的所有燈具。此外，總線(xiàn)拓撲還允許多個(gè)控制器控制一個(gè)燈具。這樣，一個(gè)房間內的燈具可以受其它房間控制（例如從臥室關(guān)閉所有家里的燈）。這種拓撲還允許控制器一直跟蹤網(wǎng)絡(luò )上的所有設備，并用作骨干服務(wù)器實(shí)現可擴展性和“即插即用”安裝，任*的燈具可以立即成為網(wǎng)絡(luò )的一部分。

圖1

　　傳統照明架構允許獨立地控制某個(gè)燈，而建立在總線(xiàn)拓撲上的標準支持獨立地控制多個(gè)燈。請注意，雖然DALI和DMX512可以從一個(gè)控制器獨立地控制多個(gè)燈，但DALI和DMX512都要求安裝額外的控制線(xiàn)。

　　2 將控制器綁定到燈具上

　　如圖2所示，傳統照明架構有專(zhuān)門(mén)的線(xiàn)用于獨立地控制每個(gè)燈泡。在總線(xiàn)拓撲情況下，這些線(xiàn)被多個(gè)燈泡共享，這意味著(zhù)控制器發(fā)出的信號將被所有燈具收到。為了區別不同的燈，控制器要和每個(gè)燈具單獨綁定，并給每個(gè)燈具分配一個(gè)唯一的地址。

　　圖2：照明控制架構

　　例如，假設燈具A的地址為1，燈具B的地址為2。如果控制器發(fā)送一個(gè)目標地址為1的消息，那么這個(gè)消息只有燈具A才會(huì )處理，燈具B是不會(huì )處理的。同樣，如果消息發(fā)送時(shí)使用的目標地址是2，那么這個(gè)消息只有燈具B才會(huì )處理。來(lái)具會(huì )處理的。同樣，如果消息發(fā)送時(shí)使用的是地址，這些線(xiàn)被多個(gè)燈具

　　早前的系統要求用戶(hù)人工給每個(gè)燈分配地址（比如使用DIP開(kāi)關(guān)或撥號盤(pán)），然后在控制器上選擇那個(gè)地址。然而，這種方法有不少缺點(diǎn)：1）設置需要*費額外的時(shí)間；2）用戶(hù)必須十分小心地給每個(gè)設備分配一個(gè)唯一地址；3）如果從一個(gè)控制器控制多個(gè)燈，用戶(hù)必須記住每個(gè)燈的地址號?，F在的方法更加復雜和成熟：先是讓控制器（而不是用戶(hù)）負責發(fā)現網(wǎng)絡(luò )上新安裝的燈具，然后找一個(gè)網(wǎng)絡(luò )上的空閑地址，將該地址分配給這個(gè)燈具，最后提供一個(gè)易用的界面用于綁定和控制單個(gè)（或多個(gè)）燈具。

　　為了發(fā)現網(wǎng)絡(luò )上有新的燈具出現，燈具需要自己發(fā)送一個(gè)可用的信號。這最好用廣播消息的方式實(shí)現，以便網(wǎng)絡(luò )上的所有控制器都能知曉這個(gè)新燈具。當控制器收到消息時(shí)，它能提醒用戶(hù)新燈具的加入。如果用戶(hù)決定控制這個(gè)燈具，控制器將向該燈具發(fā)送一個(gè)請求綁定的消息。如果此時(shí)燈具仍然可以用于綁定，它將發(fā)送一個(gè)確認消息。如果不能綁定，它將發(fā)送拒絕消息。一旦綁定后，這個(gè)燈具就只處理從綁定它的控制器地址收到的消息。

　　當燈具還沒(méi)有被分配地址時(shí)，燈具如何接收綁定消息請求仍是個(gè)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題可以給每個(gè)燈具重新分配一個(gè)唯一的64位地址（如同MAC或物理地址一樣）來(lái)解決。然后當燈具第一次廣播自己可用時(shí)，它也可以在消息中包含其唯一的地址。接著(zhù)控制器就可以直接向它發(fā)送消息進(jìn)行綁定。

　　由于64位地址對發(fā)送正常的顏色控制消息來(lái)說(shuō)太長(cháng)了，控制器可以在完成燈具綁定后給燈具分配一個(gè)更短的8位地址（稱(chēng)為邏輯地址）。為了確保新的邏輯地址值還沒(méi)有被使用，控制器可以在電力線(xiàn)上發(fā)送一個(gè)ping消息。如果收到響應，再?lài)L試新的地址，直到?jīng)]有響應為止。

　　圖3顯示了兩個(gè)可用燈具的綁定順序，用戶(hù)決定只綁定第一個(gè)燈具。一旦綁定完成后，控制器就可以開(kāi)始發(fā)送顏色信息去控制燈具了。