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加強LED智能化,改善其發(fā)光質(zhì)量、效率與成本

作者: 時間:2013-08-15 來源:網(wǎng)絡 收藏

對實際使用情況的數(shù)據(jù)記錄能讓操作人員精確地調(diào)節(jié)自己的運行成本規(guī)劃、維護資源以及未來投入。它還能夠?qū)崿F(xiàn)更先進的前瞻性診斷。動態(tài)高能耗或需要大量更換燈泡,這些問題如果能提早告知操作人員,就可以在它們推高運行與維護成本以前,盡快加以處理。

連接能力也是很多照明系統(tǒng)的基礎, 尤其是娛樂應用。這個市場中已有了很多通信標準, 包括DALI、DMX512和KNX,而支持這些協(xié)議的設備就擁有了一種競爭優(yōu)勢。

電力線通信

PLC(電力線通信)即讓網(wǎng)絡設備運行在為設備供電的相同電源線上,而無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(shù)據(jù)速率提供了簡捷性,并降低了協(xié)議開銷。開發(fā)人員能夠以低得多的每鏈路成本實現(xiàn)PLC-Lite,小于PLC的一些更復雜變型,如G3或PRIME(電力線智能讀表演化)。

由于PLC-Lite不是一個固定的標準,開發(fā)人員可以利用它的靈活性優(yōu)化某個通道特性的實現(xiàn),以提高那些需要處理電力線干擾環(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)絡中的單只燈泡或墻上開關(guān)。

開發(fā)人員還可以采用射頻技術(shù),以無線方式連接各個設備。通過模塊化結(jié)構(gòu),設備可以采用任何最適合客戶需求的連接。無論鏈接是采用PLC或Wi-Fi,數(shù)據(jù)都通過一個標準I2C或SPI端口傳送給微控制器。

集成化優(yōu)勢

為降低系統(tǒng)成本,開發(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現(xiàn)功率級、控制、傳感器輸入以及遠程連接能力。通常情況下,一個集成了所有系統(tǒng)控制器的單芯片設計要比需要多MCU的方案價格更低。

不過,有些照明系統(tǒng)中存在著高電壓和低電壓,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I2C或SPI接口實現(xiàn)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現(xiàn)PFC和DC/DC轉(zhuǎn)換功能就相對簡單些。

有些照明系統(tǒng)中存在著高電壓和低電壓,通常需要在PFC和DC/DC之間有一種隔離邊界

當為設計使用單個微控制器時,最好是有一種適合于廣泛應用的高性能架構(gòu),這樣針對數(shù)字功率控制的設計就能支持各種電源結(jié)構(gòu)。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(qū),以實現(xiàn)對功率級的更高效、更高性能控制。先進PWM提供了生成非常精準彩色輸出以及調(diào)光級的能力。例如, 通過1 6 路PWM輸出,微控制器可以獨立地控制多達16個單獨串。

(2) 提供高達4.6M采樣/s采樣與轉(zhuǎn)換速度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。A/D模塊與PWM相結(jié)合,使工程師能夠創(chuàng)造出一個嚴密的反饋回路,對不斷變化的系統(tǒng)與周圍工作條件做出快速反應。

(3) 內(nèi)置故障保護機制,處理過流和過壓情況。PWM故障跳閘區(qū)使系統(tǒng)能夠在意外系統(tǒng)狀況下, 繞開CPU并用一個預先設定的狀態(tài)替代PWM信號,從而防止系統(tǒng)損壞。

(4) I2C 、SPI 、UART 、USB與CAN外設具有已生產(chǎn)就緒的固件驅(qū)動,滿足大多數(shù)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(shù)字信號處理能力,具有經(jīng)優(yōu)化的算術(shù)運算、用于實時控制的中斷驅(qū)動架構(gòu),以及能響應變化事件的可編程靈活性。TI的集成CLA(控制規(guī)齒加速器)是一個獨立核心,在無需增加成本或第二只MCU開銷的前提下,實現(xiàn)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。

用于LED照明設計的集成微控制器的例子

Piccolo 微控制器將一個照明系統(tǒng)的功能劃分為C28x核心和CLA核心, 用一只芯片實現(xiàn)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C28x核心則專注于數(shù)字功率轉(zhuǎn)換以及LED串控制。對于需要更先進或更高帶寬PLC 的應用, 還有一個供Piccolo F2806x微控制器使用的集成式Viterbi復雜算術(shù)單元(VCU) .該VCU 專門針對PLC 算法做了調(diào)整,與沒有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(tǒng),直到有遠程連接功能的高電壓全交流供電系統(tǒng)。TMDSIACLEDCOMKITacLED照明與通信開發(fā)人員套件就提供了一個完整的平臺, 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

照明行業(yè)正在所有領域轉(zhuǎn)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。這些優(yōu)點包括:

更高效率:LED有高的流明/瓦性能, 較傳統(tǒng)光源大大節(jié)省了能耗。

較少維護:LED的壽命在5萬小時水平,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,照亮一個區(qū)域需要的光輸出就較低。LED 的光線旁漏較少,因此降低了光“污染”,優(yōu)于其它光源。

抵御振動: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(tǒng)可以支持先進的功能,提高效率,以及更優(yōu)化的照明。這些功能從自動調(diào)光直到自動適配當前環(huán)境光,以及自適應的每日定時運行,以獲得最大的節(jié)能效果。

快速工作:LED可以快速地完成開/閉轉(zhuǎn)換,并且具有較短的起動時間。


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關(guān)鍵詞: AC/DC 數(shù)字控制 LED

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