智能LED照明系統(tǒng)是LED照明發(fā)展的一種趨勢(shì)，城市景觀照明、商業(yè)照明、公共環(huán)境照明、山水實(shí)景演藝場(chǎng)等都需要智能LED照明系統(tǒng)，居家照明、別墅照明，私家花園的照明和防盜也需要智能LED照明系統(tǒng)。LED照明正在向智能化方向發(fā)展，LED照明技術(shù)的智能化需要將傳感技術(shù)、信號(hào)智能處理技術(shù)、電子控制執(zhí)行技術(shù)、無(wú)線通信整合在一個(gè)控制系統(tǒng)里，LED光源模組的點(diǎn)亮還是需要用直流恒流電源驅(qū)動(dòng)。LED照明智能化目的是為了更好的節(jié)省能源和實(shí)現(xiàn)智能控制。智能LED照明系統(tǒng)包括各種傳感器、探頭，信號(hào)處理系統(tǒng)，基于MCU的智能控制系統(tǒng)、電子控制技術(shù)、無(wú)線通信與控制，和形形色色的LED照明燈具。智能LED照明系統(tǒng)中的LED燈開(kāi)閉、亮度調(diào)節(jié)甚至可以用智能手機(jī)通過(guò)WIFI、GPRS、3G和LTE通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或現(xiàn)場(chǎng)遙控。

LED照明市場(chǎng)增長(zhǎng)迅猛

今年以來(lái)LED照明市場(chǎng)增長(zhǎng)迅猛，大眾照明平價(jià)LED燈具市場(chǎng)的藍(lán)海已呈現(xiàn)端倪，2013年是LED照明產(chǎn)業(yè)大干準(zhǔn)備之年，2014年、2015年是平價(jià)LED燈具普惠到老百姓家走向海量生產(chǎn)巔峰，將是滿足藍(lán)海市場(chǎng)的需要關(guān)鍵之年，LED照明燈具企業(yè)將為之展開(kāi)性價(jià)比的大競(jìng)賽。預(yù)測(cè)到2014年前LED的背光生產(chǎn)數(shù)量依然大于LED照明，2015年、2016年LED照明生產(chǎn)數(shù)量將大大超過(guò)LED背光。智能LED照明能上量的最先市場(chǎng)是樓宇智能照明，年增長(zhǎng)率達(dá)18%，快速增長(zhǎng)的智能樓宇市場(chǎng)，智能LED照明控制相關(guān)企業(yè)都競(jìng)相參與受益。

智能LED照明系統(tǒng)

智能LED照明系統(tǒng)基本由：“傳感器+信號(hào)調(diào)理+MCU智能處理+電子執(zhí)行控制+驅(qū)動(dòng)恒流電源+LED光源+無(wú)線通訊”組成。傳感器的主要功能是采集各種有用信號(hào)，將非電量信號(hào)變換成電量信號(hào)，將微弱信號(hào)進(jìn)行放大。目前適用于LED智能照明的傳感器有紅外線傳感器、超聲波傳感器、光敏傳感器、照度傳感器、聲敏傳感器、霍爾傳感器。它們能自動(dòng)的收集人體的活動(dòng)信息、光線的明暗變化的信息、聲音響度變化的信息、物體位移的信息。將這些非電量信號(hào)變換成電量信號(hào)，經(jīng)智能處理后，就能對(duì)照明燈具進(jìn)行自動(dòng)控制，開(kāi)啟或關(guān)閉LED照明燈具。適用于LED照明用的傳感器大多是用微電子技術(shù)設(shè)計(jì)、制造的，如MEMS等，因其體積小容易與LED光源和驅(qū)動(dòng)電源配置在一個(gè)燈具單元里。MEMS可以像集成電路那樣大批量生產(chǎn)，成本低廉。傳感器輸出的電信號(hào)十分微弱，需要對(duì)小信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，因此需要信號(hào)調(diào)理處理器，智能信號(hào)處理包括模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）、多工器（MUX）、可編程增益放大器（PGA）、電壓基準(zhǔn)（REFERENCE）、激勵(lì)電源（EXCITATIONS），甚至嵌入微處理器（MCU、ASIC）、存儲(chǔ)器（RAM、E2PROM）等單元，它們采用集成電路的技術(shù)制造。這種信號(hào)預(yù)處理器可作為輸入信號(hào)調(diào)理前端與MCU做成一體。MEMS制程工藝與集成電路完全不同，因此不能與集成電路做在同一晶圓上。但是可以將MEMS和MCU采用片上系統(tǒng)（SOC）技術(shù)封裝在一個(gè)單元的模塊內(nèi)。

MCU或ASIC對(duì)采集的信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行智能化處理，可以在生產(chǎn)時(shí)用軟件寫入一些智能程序。以便產(chǎn)品在使用時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)這些既定功能。電子控制執(zhí)行部分是智能處理結(jié)果實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)操作系統(tǒng)，在智能照明應(yīng)用中，一般它直接控制電源的電子開(kāi)關(guān)，控制LED光源的點(diǎn)亮或熄滅。需要遠(yuǎn)程控制或集團(tuán)控制的，還可加入Zigbee、Wireless、GPRS、TCP/IP、WiFi等無(wú)線通訊的芯片，將控制信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送，甚至直接用手機(jī)遙控。

紅外傳感器

目前智能LED照明用得最多的是紅外傳感器。紅外傳感器是一種熱釋電紅外傳感器，它是用具有熱電性能材料做成的熱探測(cè)器，可能是產(chǎn)業(yè)界用得比較多的紅外傳感器之一。傳感器表層溫度無(wú)變化時(shí)敏感元電荷保持平衡T［K］，當(dāng)接收外界紅外輻射，表層溫度即發(fā)生變化，敏感元隨之變化，T+?T［K］。也即由于外界的紅外輻射而引起傳感器敏感元表層溫度變化時(shí)，紅外傳感器才釋放出電荷（電流）；當(dāng)溫度變化趨于穩(wěn)定，內(nèi)部電荷就趨于平衡，敏感元就沒(méi)有電荷（電流）產(chǎn)生，對(duì)靜止的熱源體沒(méi)有電流輸出。利用紅外傳感器這一特性，可以及時(shí)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的紅外熱源，如人類的走動(dòng)。紅外傳感器是一種被動(dòng)型溫度敏感器件，對(duì)應(yīng)用環(huán)境溫度不苛求，靈敏度高，光譜響應(yīng)寬。可廣泛用于各種紅外入侵探測(cè)器、照明燈具的自動(dòng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)。上海尼賽拉傳感器有限公司在上海、昆山大批量生產(chǎn)紅外傳感器，為國(guó)內(nèi)外提供高品質(zhì)的穩(wěn)定貨源。

菲涅爾透鏡

紅外熱釋電傳感器的成功應(yīng)用需借助于菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡在紅外熱釋電傳感器前具有聚焦和視角調(diào)制的作用，菲涅爾透鏡可擴(kuò)大紅外熱釋電傳感器接收紅外信號(hào)源的視角和探測(cè)區(qū)域，將一個(gè)點(diǎn)的視角變成一個(gè)面的視角，因此可以監(jiān)視運(yùn)動(dòng)中的紅外源或移動(dòng)熱源。

菲涅爾透鏡一般種類有：水平多分割式（或稱水平幕簾式、特殊應(yīng)用）、垂直多分割式（或稱垂直幕簾式、特殊應(yīng)用）、水平垂直分割式（常用）、圓錐多區(qū)分割式（頂視式、常用）等數(shù)種，應(yīng)按不同燈具的產(chǎn)品功能需要來(lái)選用。菲涅爾透鏡是由專業(yè)廠家制作的，有專門的光學(xué)設(shè)計(jì)，經(jīng)專用模具壓制的特種塑料零件。一種熱銷的人體感應(yīng)LED筒燈，利用熱釋電紅外傳感器來(lái)檢測(cè)移動(dòng)人體的紅外輻射。只要人體在其探測(cè)范圍內(nèi)橫切走過(guò)，當(dāng)環(huán)境照度低于所設(shè)置的啟動(dòng)照度時(shí)感應(yīng)點(diǎn)燈，點(diǎn)燈期間如再感知人體將重復(fù)延時(shí)，延時(shí)結(jié)束后關(guān)燈。并設(shè)有環(huán)境照度傳感器，用戶可自行選擇所需的點(diǎn)燈照度來(lái)確定本燈在環(huán)境暗或亮?xí)r工作。地下車庫(kù)LED日光燈改造的合同能源管理（EMC），是用節(jié)省的電費(fèi)來(lái)償還預(yù)先支付安裝的LED日光燈的費(fèi)用和省電盈利的，因此LED日光燈安裝后的省電使用管理變得十分重要，事關(guān)供應(yīng)方的切身利益。智能EMC日光燈即普通LED日光燈加裝高性能紅外探測(cè)器模組，可作為企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的樓內(nèi)走廊、樓梯、衛(wèi)生間等處用于照明的自動(dòng)開(kāi)關(guān)，真正實(shí)現(xiàn)“人來(lái)燈亮，人離燈滅”，是一種免接觸、方便、衛(wèi)生、主動(dòng)節(jié)能的LED燈具。

光敏傳感器與光敏電阻

光敏傳感器是一種光敏二極管，是將光信號(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。它的核心部分也是一個(gè)PN結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上不同的是，為了便于接受入射光照，PN結(jié)面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米。應(yīng)用時(shí)需要有一個(gè)與環(huán)境光接觸的窗口。當(dāng)光線有明暗變化時(shí)，PN自動(dòng)導(dǎo)通或關(guān)閉。與光敏傳感器工作原理類似的還有光敏電阻，工作原理都是一樣的，都可以用來(lái)采集光線明暗變化的信號(hào)，作為光線傳感器來(lái)用。光敏傳感器作為太陽(yáng)能路燈的智能自動(dòng)開(kāi)關(guān)是一種典型的應(yīng)用案例，簡(jiǎn)單而有效，費(fèi)用不多效果顯著。當(dāng)天空變亮或變暗時(shí)，光敏傳感器自動(dòng)關(guān)閉或打開(kāi)LED路燈，免于人工控制之勞作。

樓宇LED智能照明網(wǎng)絡(luò)

樓宇LED智能照明是目前應(yīng)用最多的，通過(guò)工業(yè)控制器及專用總線（DALI/DSI/DMAX等）可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的智能照明。一種典型的應(yīng)用案例如圖12所示，總控制器可以通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)對(duì)一群樓宇的N個(gè)房間的N個(gè)燈組進(jìn)行智能控制，設(shè)計(jì)可以多樣化，應(yīng)用靈活方便。

建筑群ZigBee通信控制照明

ZigBee的通信控制是基于ZigBee網(wǎng)關(guān)對(duì)建筑群的照明、安全、空調(diào)的集中控制，散布在建筑群各門庭、走道、樓梯、房間、外墻等處的日光傳感器、溫度傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、監(jiān)視器等將隨機(jī)的信息自動(dòng)連續(xù)采集，通過(guò)ZigBee平臺(tái)和ZigBee網(wǎng)關(guān)傳至中央計(jì)算機(jī)處理并監(jiān)控，管理人員可以根據(jù)中央計(jì)算機(jī)信息通過(guò)遙控器或手機(jī)進(jìn)行無(wú)線控制，自動(dòng)調(diào)整建筑群內(nèi)的照明、溫度和通風(fēng)。

小結(jié)

智能LED照明系統(tǒng)小規(guī)模應(yīng)用時(shí)可以單獨(dú)使用，例如商場(chǎng)、辦公室等場(chǎng)所。也可以大范圍并網(wǎng)控制，例如酒店、樓宇、景觀等。組網(wǎng)形式簡(jiǎn)單、靈活，新增加的燈具可以隨時(shí)接入已有的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須改變?cè)瓉?lái)的結(jié)構(gòu)，方便LED在各領(lǐng)域的應(yīng)用。通過(guò)遙控器、控制面板、液晶觸摸屏可以方便地管理一定范圍內(nèi)所有的LED燈具實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制、場(chǎng)景控制；徹底改變傳統(tǒng)一組開(kāi)關(guān)控制一組燈光的模式，提高LED燈的數(shù)字化管理和網(wǎng)絡(luò)化管理。小型的智能LED照明在居家自動(dòng)開(kāi)閉的燈具中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。智能LED照明因傳感器和無(wú)線通信的深度應(yīng)用，加上MCU的全面控制，輕松實(shí)現(xiàn)LED照明的智能化。將為人類的舒適生活提供更多的便利與福祉。智能LED照明系統(tǒng)技術(shù)涉及內(nèi)容很多、范圍很廣，在這個(gè)小篇幅中很難表述清楚，需要分門別類詳述。
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