增加LED的智能以改善發(fā)光質(zhì)量、效率與成本

電力線(xiàn)通信

PLC(電力線(xiàn)通信)即讓網(wǎng)絡(luò )設備運行在為設備供電的相同電源線(xiàn)上，而無(wú)需裝設獨立電纜作為通信鏈路，這是照明應用的一種重要技術(shù)。對于不需要全套PLC 功能集的應用， PLC -Lite是一種靈活的替代方法，它以較低的數據速率提供了簡(jiǎn)捷性，并降低了協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)。開(kāi)發(fā)人員能夠以低得多的每鏈路成本實(shí)現PLC-Lite，小于PLC的一些更復雜變型，如G3或PRIME(電力線(xiàn)智能讀表演化)。

由于PLC-Lite不是一個(gè)固定的標準，開(kāi)發(fā)人員可以利用它的靈活性?xún)?yōu)化某個(gè)通道特性的實(shí)現，以提高那些需要處理電力線(xiàn)干擾環(huán)境下的鏈路強健性。PLC-Lite非常適用于需要低成本但有強健通信通道的應用，如家庭網(wǎng)絡(luò )中的單只燈泡或墻上開(kāi)關(guān)。

開(kāi)發(fā)人員還可以采用射頻技術(shù)，以無(wú)線(xiàn)方式連接各個(gè)設備。通過(guò)模塊化結構，設備可以采用任何最適合客戶(hù)需求的連接。無(wú)論鏈接是采用PLC或Wi-Fi，數據都通過(guò)一個(gè)標準I2C或SPI端口傳送給微控制器。

集成化優(yōu)勢

為降低系統成本，開(kāi)發(fā)人員需要一種有足夠處理能力的微控制器，用一只微控制器就能實(shí)現功率級、LED控制、傳感器輸入以及遠程連接能力。通常情況下，一個(gè)集成了所有系統控制器的單芯片設計要比需要多MCU的方案價(jià)格更低。

不過(guò)，有些照明系統中存在著(zhù)高電壓和低電壓，通常需要在PFC和DC/DC之間有一種隔離邊界(圖3)。這種情況下，采用兩只微控制器可能更容易些，兩只微控制器通過(guò)I2C或SPI接口實(shí)現跨隔離邊界的通信。如果設計是非隔離的，則用同一只微控制器實(shí)現PFC和DC/DC轉換功能就相對簡(jiǎn)單些。

當為LED設計使用單個(gè)微控制器時(shí)，最好是有一種適合于廣泛應用的高性能架構，這樣針對數字功率控制的設計就能支持各種電源結構。微控制器最好集成有以下功能：

(1) 高精度PWM生成以及占空比控制，以及高精度的死區，以實(shí)現對功率級的更高效、更高性能控制。先進(jìn)PWM提供了生成非常精準彩色輸出以及調光級的能力。例如， 通過(guò)1 6 路PWM輸出，微控制器可以獨立地控制多達16個(gè)單獨LED串。

(2) 提供高達4.6M采樣/s采樣與轉換速度的模數轉換器。A/D模塊與PWM相結合，使工程師能夠創(chuàng )造出一個(gè)嚴密的反饋回路，對不斷變化的系統與周?chē)ぷ鳁l件做出快速反應。

(3) 內置故障保護機制，處理過(guò)流和過(guò)壓情況。PWM故障跳閘區使系統能夠在意外系統狀況下， 繞開(kāi)CPU并用一個(gè)預先設定的狀態(tài)替代PWM信號，從而防止系統損壞。

(4) I2C 、SPI 、UART 、USB與CAN外設具有已生產(chǎn)就緒的固件驅動(dòng)，滿(mǎn)足大多數LED應用的連接需求。

德州儀器公司的C2000Piccolo 平臺是用于LED照明設計的集成微控制器的例子(圖4) 。32位TMS320C28x核心提供了微控制器器件中的數字信號處理能力，具有經(jīng)優(yōu)化的算術(shù)運算、用于實(shí)時(shí)控制的中斷驅動(dòng)架構，以及能響應變化事件的可編程靈活性。TI的集成CLA(控制規齒加速器)是一個(gè)獨立核心，在無(wú)需增加成本或第二只MCU開(kāi)銷(xiāo)的前提下，實(shí)現了雙核運行。CLA能夠獨立于C28xDSP運行，其設計可完成高效的并行處理。

Piccolo 微控制器將一個(gè)照明系統的功能劃分為C28x核心和CLA核心， 用一只芯片實(shí)現了完整的智能LED控制器。例如， CLA 可以用于運行PLC 算法， 而同時(shí)C28x核心則專(zhuān)注于數字功率轉換以及LED串控制。對于需要更先進(jìn)或更高帶寬PLC 的應用， 還有一個(gè)供Piccolo F2806x微控制器使用的集成式Viterbi復雜算術(shù)單元(VCU) 。該VCU 專(zhuān)門(mén)針對PLC 算法做了調整，與沒(méi)有VCU情況相比，可以使PLC處理速度提高6倍。

很多公司都提供開(kāi)發(fā)軟硬件，幫助工程師們評估和設計出各種LED照明應用，從小電壓的輔助供電系統，直到有遠程連接功能的高電壓全交流供電系統。TMDSIACLEDCOMKITacLED照明與通信開(kāi)發(fā)人員套件就提供了一個(gè)完整的平臺， 可加快交流供電的智能照明產(chǎn)品設計，使其具有高的工作效率( 約90% ) ，并完全支持遠程連接以及照明通信協(xié)議。

附文：LED的優(yōu)點(diǎn)

照明行業(yè)正在所有領(lǐng)域轉向LED技術(shù)，以獲得LED優(yōu)于白熾燈、緊湊型熒光燈，甚至高壓鈉燈的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括：

更高效率：LED有高的流明/瓦性能， 較傳統光源大大節省了能耗。

較少維護：LED的壽命在5萬(wàn)小時(shí)水平，因此幾乎不需要頻繁的更換與維護。

直接照明：當光源可以直接照射時(shí)，照亮一個(gè)區域需要的光輸出就較低。LED 的光線(xiàn)旁漏較少，因此降低了光“污染”，優(yōu)于其它光源。

抵御振動(dòng)：對街燈等應用很重要，因為外部作用力可能影響一盞燈的工作壽命。

更安全的技術(shù)：LED不包含水銀， 較其它照明技術(shù)對環(huán)境更加安全。

智能控制：LED照明系統可以支持先進(jìn)的功能，提高效率，以及更優(yōu)化的照明。這些功能從自動(dòng)調光直到自動(dòng)適配當前環(huán)境光，以及自適應的每日定時(shí)運行，以獲得最大的節能效果。

快速工作：LED可以快速地完成開(kāi)/閉轉換，并且具有較短的起動(dòng)時(shí)間。