LED景觀(guān)燈光控制系統新進(jìn)程－直流載波通信

LED燈光在景觀(guān)照明領(lǐng)域已走過(guò)十多年的歷程，其控制技術(shù)也發(fā)展了幾個(gè)階段，各個(gè)階段都解決了不少問(wèn)題，同時(shí)又引出各自新的問(wèn)題點(diǎn)。下面就LED控制技術(shù)的發(fā)展做進(jìn)一步的探討。

第一階段、LED顯示屏驅動(dòng)控制模式轉移過(guò)來(lái)的方式

采用以74HC595，DM115，MBI5026等類(lèi)似芯片的串行移位通信方法，每個(gè)芯片級聯(lián)，每個(gè)燈具級聯(lián)。其中既有恒壓驅動(dòng)方式也有恒流驅動(dòng)方式。該通信方式引出的問(wèn)題是燈具上信號線(xiàn)過(guò)多，達到4或5條（包括地線(xiàn)），不只增加了公司生產(chǎn)，調試的時(shí)間成本與材料成本，還增加了工程安裝的時(shí)間成本與材料成本，同時(shí)導致故障率的增加，最大的問(wèn)題是某串燈具前端有芯片或信號損壞，后端也受影響。當然其優(yōu)點(diǎn)也是不可抹殺的，HC595價(jià)格低廉，芯片成熟，燈具與程序設計容易，市面上支持的控制器多。

第二階段、DMX512協(xié)議的RS485總線(xiàn)形式

采用RS485芯片加單片機（MCU）的方式，形成一條總線(xiàn)上掛512個(gè)有效點(diǎn)的RS485并行系統，每個(gè)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。該方式相對第一階段來(lái)說(shuō)，減少了信號線(xiàn)的根數，基本消除了某燈具故障影響后續燈具的現象，信號傳輸距離比較遠，燈與燈之間的距離不受幾米，幾十米的限制。但是這種方式也帶來(lái)其他負面問(wèn)題，首先是DMX解碼器成本高，外購時(shí)不只高出一點(diǎn)，自己做又需要好的設計工程師，然后每個(gè)燈得編號，不編號自動(dòng)定址又需要增加信號線(xiàn)，還有就是有時(shí)某個(gè)解碼器出問(wèn)題影響總線(xiàn)時(shí)問(wèn)題查找困難，再有就是每個(gè)主控制器帶燈數量有限，增加整個(gè)系統的硬件成本。這些負面問(wèn)題也是影響DMX512系統大量使用的原因，只能用于一些中高端工程。

第三階段、單線(xiàn)通信

3端口，6端口驅動(dòng)芯片的大量出現使得LED燈具設計變得更簡(jiǎn)單

單線(xiàn)芯片的代表有ZQ1111，TLS3001，TM1803，SDMX5124等，它們都是芯片與芯片之間通過(guò)單跟信號線(xiàn)串行級聯(lián)，各芯片的I/O輸出口可以自動(dòng)執行PWM掃描，因此信號線(xiàn)上的通信速率可以大大降低，在芯片與芯片之間的距離小于2米內基本可以省去HC245了。該類(lèi)芯片既可以滿(mǎn)足高灰度（256級上）數據傳輸，又能增加串聯(lián)燈數。目前在點(diǎn)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(gè)過(guò)程。該階段的創(chuàng )新優(yōu)點(diǎn)是明顯的，針對點(diǎn)光源和燈串（條）只設計了三輸出口，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(lián)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(jìn)，稍穩定的價(jià)格又偏貴，單燈需要多芯片的應用受限。其次，還是采用級聯(lián)方式傳輸數據，前端芯片或信號故障影響后面的芯片與信號，再次，市場(chǎng)上支持的控制器不是很多，客戶(hù)選擇還是受限。

第四階段、直流載波調制通信應用于LED燈光控制系統

直流載波顧名思義就是在直流電源線(xiàn)上加載波形，傳輸信號，達到電源、信號同線(xiàn)傳輸目的，因此使用該系統的燈具無(wú)需信號線(xiàn)，只有電源線(xiàn)。其由此就敘述下無(wú)需信號線(xiàn)對燈光系統的優(yōu)勢：

1、減少工廠(chǎng)加工燈具時(shí)焊接，連接信號線(xiàn)的時(shí)間成本和信號線(xiàn)的材料成本；

2、減少工程上燈具連接，信號線(xiàn)布置的時(shí)間成本和信號線(xiàn)材料成本；

3、提高燈光系統的調試，維修速度，單燈壞不影響其他燈具，故障判斷直觀(guān)，哪燈不良找哪燈。

其基本原理是載波調制器的電源輸入端連接開(kāi)關(guān)電源，信號輸入端連接LED主控制器的輸出口，經(jīng)載波后輸出一組帶信號的電源線(xiàn)，每燈就并聯(lián)到這組電源線(xiàn)上，每燈內的載波解調器再將電源線(xiàn)上的信號解調出來(lái)，由單片機（MCU）處理后控制燈具，往后可以采用專(zhuān)用集成芯片，解調器將電源穩壓整流濾波后給燈具供電。因此每個(gè)開(kāi)關(guān)電源配個(gè)載波調制器，燈具就不需要信號線(xiàn)了。

直流載波的速率范圍廣泛，可以從0－1MHZ隨意選擇，調制解調器可以設計成兼容DMX512協(xié)議或轉發(fā)DMX512協(xié)議信號，市面上的DMX512主控制器都可以使用，客戶(hù)選擇范圍大大擴大。直流載波也有其弊端存在：

1、因電源線(xiàn)上加載了信號，導致電源線(xiàn)的阻抗變大，線(xiàn)路壓降變大，因此需要提高幾伏電源輸入電壓才能滿(mǎn)足滿(mǎn)功率負載時(shí)后端燈具的電壓需求；

2、因是總線(xiàn)式聯(lián)線(xiàn)，燈具需要編寫(xiě)地址號碼來(lái)區分信號數據位置；

3、因載波存在調制與解調設備，因此系統總成本不會(huì )比第一，第三階段的系統便宜，但可以低于第二階段的DMX512系統。

在此，對以上四個(gè)階段的性能與價(jià)格比較來(lái)看，在價(jià)格上，第四階段是介于第一（第三）與第二階段之間，在性能上，則第四階段是最優(yōu)越的。性?xún)r(jià)比最高的當是第四階段——直流載波通信系統。

當然，LED燈光系統的發(fā)展不會(huì )只停留在第四階段，還會(huì )有第五個(gè)階段，那第五個(gè)階段會(huì )是什么呢？我想應該是無(wú)線(xiàn)通信了，如此電源線(xiàn)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燈光系統的大多數弊端基本解決。