電子技術(shù)在LED照明中通用照明和智能控制的應用

與傳統的照明方式相比，LED照明有許多獨特的地方，主要表現在：從結構上看，傳統照明的光源和燈具是分離的，而LED照明在結構可以實(shí)現配光、散熱及燈具的一體化設計；從功能上看，只有少部分的傳統照明可以實(shí)現調光，而LED照明不僅能實(shí)現亮度的調節，還能實(shí)現色彩與色溫的調節。此外，LED照明比傳統照明方式更適合智能化與數字化的控制，組成復雜的照明系統。

　　基于LED照明的這些特性，大體可以給出了三種模型，分別針對LED的通用照明、LED照明的智能控制、LED照明與太陽(yáng)能風(fēng)能的結合設計，說(shuō)明電子信息技術(shù)在LED照明中一些應用。

　　模型一：電源+光源

　　現代電光源的工作本質(zhì)就是將電能轉化為光能，同時(shí)伴隨一定的散熱。所以，LED的通用照明模型中就只包括電源和光源兩部分。在這種模型下，只能實(shí)現照明的開(kāi)關(guān)控制，不能實(shí)現照明的調光、通信、反饋等功能。

　　電源具體是指AC-DC恒流型開(kāi)關(guān)電源。AC-DC是指交流到直流的轉換，因為L(cháng)ED實(shí)際上是一個(gè)半導體二極管，它是在直流電壓下工作的。LED還有一個(gè)特性就是其工作電流近似值是工作電壓的指數函數，電壓的微小波動(dòng)就會(huì )引起電流的巨大變化，嚴重時(shí)會(huì )直接燒毀LED,所以要保證LED的安全工作，必須使其工作電流恒定。通常家用電器的電源都是恒壓的，LED的特性決定了它要采用恒流電源。為了提高LED工作的可靠性，我們一般要采用隔離型的開(kāi)關(guān)電源，實(shí)現LED與市電電網(wǎng)的有效隔離。和開(kāi)關(guān)電源相對應的，還有一類(lèi)叫線(xiàn)性電源，現在已經(jīng)很少使用了，因為開(kāi)關(guān)電源在效率和體積上更占優(yōu)勢?，F在的開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，能將轉換效率做到85%甚至更高，功率因數0.95以上，總諧波在15%以?xún)?。這些指標也是我們選擇開(kāi)關(guān)電源的基本要求。

　　光源就是LED芯片，這是LED照明的核心元件。除了工作電流、管壓降等電學(xué)參數外，我們更關(guān)心的是它的光學(xué)指標，如光通量、光效、色溫、顯色指數、光衰等等。LED的光學(xué)性能與其溫度密切相關(guān)，溫度的升高會(huì )引起光效降低、色溫漂移、壽命下降等問(wèn)題，因此散熱技術(shù)在LED照明中尤為重要。熱力學(xué)知識告訴我們，物體的散熱只有三種方式：傳導、對流和輻射。由于LED芯片只是固定的發(fā)出某種波長(cháng)的可見(jiàn)光，所以不存在紅外輻射散熱。在LED中，主要是傳導散熱，同時(shí)伴隨一定的對流散熱。減少LED的熱傳導環(huán)節和降低每個(gè)環(huán)節的熱阻，必要時(shí)采用強制風(fēng)冷，都是散熱設計中的考慮因素。

　　模型二：電源+控制+光源

　　模型二比模型一多了一個(gè)控制模塊，這就大大豐富了LED照明的功能。如果說(shuō)模型一只是一個(gè)照明產(chǎn)品，那么模型二可以說(shuō)是一個(gè)照明系統了。由于加入了控制模塊，電源就變成恒壓型開(kāi)關(guān)電源了，但是LED光源的工作還是需要恒流型電源，這部分（恒流驅動(dòng)）我們放在控制模塊中一起實(shí)現了。下面，我們重點(diǎn)分析一下LED照明的控制系統。

　　LED照明的控制系統，可大可小，功能豐富。如：無(wú)線(xiàn)遙控調光系統、色溫可調照明系統、RGB調光調色系統、模擬日光照明系統、帶DALI協(xié)議的智能照明系統、基于ZigBee和GPRS的無(wú)線(xiàn)路燈控制系統等。透過(guò)現象看本質(zhì)，所有這些照明控制系統，都是利用電子技術(shù)領(lǐng)域中的嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)以及電力電子技術(shù)等發(fā)展建立起來(lái)的?？此萍姺睆碗s化，其實(shí)有據可循。

　　為了理清脈絡(luò )，我們可以將LED照明控制系統分為8個(gè)層次，逐層闡述。如果我們能夠把每個(gè)層次的技術(shù)方案做好，那么任何復雜的控制系統我們都可以像“搭積木”一樣，輕松的實(shí)現。

　　LED照明控制系統的8個(gè)層次由底向上依次為：供電層、驅動(dòng)層、光層、感器層、議層、信層、作層、統實(shí)現層。