淺析實現(xiàn)LED照明智能化的重要性

LED照明系統(tǒng)的智能化程度是一個值得關(guān)注的問題。LED照明能夠降低能耗和維護成本，而智能化LED照明設(shè)計可以從兩個方面進(jìn)一步改善系統(tǒng)性能：從每瓦特中獲得更好的性能，降低長期運行成本。電能測量、環(huán)境光檢測和通信是智能LED照明設(shè)計的基礎(chǔ)：電能測量提供系統(tǒng)的健康運轉(zhuǎn)及能耗信息；環(huán)境光檢測可以減少LED的實際照明時間，節(jié)約電能并延長二極管壽命；通信功能則將每個光源連接在一起，以進(jìn)行維護識別、系統(tǒng)級協(xié)調(diào)。

　　據(jù)估算，美國2010年度的照明耗能占電能的19%1。截至2030年，每年的照明耗能將達(dá)到767太瓦時（TWh）1。對于我們這場特殊的馬拉松領(lǐng)跑者來說，這是一個多么好的機會！到2030年，LED照明可將耗電降低25%1。此外，由于LED的壽命比其它照明方案壽命長5倍，并且不含有害物質(zhì)，所以，LED可以減少照明形成的固體廢料和種類。甚至有可能不需要更換LED，而只是在改造建筑時才需要更換。不僅如此，利用紅、綠、藍(lán)（RGB）LED精調(diào)顏色的能力，也為品質(zhì)和創(chuàng)意提供了新機會。LED最終的用武之地將不僅限于空間照明，將更適合新風(fēng)格和裝置。

　　LED智能化——贏得比賽的關(guān)鍵所在

　　LED將如何發(fā)揮其巨大潛能？毫無疑問，第一道障礙是價格。LED目前的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有照明方案。節(jié)能往往不足以說服價格敏感的企業(yè)和消費者購買較貴的產(chǎn)品。隨著時間推移，大規(guī)模生產(chǎn)可能會降低價格，但成本是否能夠降得足夠低，降價速度是否滿足用戶的預(yù)期？這些都是不確定因素，有待商榷。當(dāng)然，這些問題也超出了本文的討論范圍。假如我們隨便找兩家五金店，嘗試尋找相同的LED燈，這或許非常困難。許多零售商不會僅僅為了吸引稀稀拉拉的消費者而備有足夠品種或數(shù)量的庫存，為什么？這涉及到價格和庫存周轉(zhuǎn)率。那么這種情況對我們這些工程師、創(chuàng)新者而言，意味著什么？我們?nèi)绾问筁ED照明發(fā)揮潛能？如何贏得這場馬拉松比賽的勝利？

　　如果我們賦予LED“頭腦”，使其智能化，為這些照明燈裝上眼睛、喉嚨、計數(shù)等功能。在照明領(lǐng)域設(shè)計出有價值的半導(dǎo)體材料，將優(yōu)化能源效率、延長照明壽命，并降低維護成本。這將有助于LED跑完整個賽程，堅持到最后，憑借智慧贏得比賽。

　　LED智能化的關(guān)鍵元素

　　環(huán)境光檢測、通信和電能測量是智能化照明系統(tǒng)的關(guān)鍵元素。通過環(huán)境光檢測，可以在其它光源已提供充足照明時調(diào)暗照明燈；此外，通過檢測環(huán)境光的顏色，能夠調(diào)節(jié)高級RGBLED照明系統(tǒng)的顏色。通信功能則允許遠(yuǎn)程控制并將小型、大型照明裝置連接成中央網(wǎng)絡(luò)。電能測量準(zhǔn)確計算消耗的功率，為預(yù)測性維護提供系統(tǒng)洞察力。所有這些特性——環(huán)境光檢測、通信、電能測量——將進(jìn)一步節(jié)省能源，降低運營成本。本文探討為LED照明系統(tǒng)增加環(huán)境光檢測、通信（包括無線和電力線）以及電能測量功能的關(guān)鍵設(shè)計考慮。提供了參考設(shè)計示例。

　　環(huán)境光傳感器（ALS）檢測傳感器附近的光量。這些簡單器件成為LED照明系統(tǒng)的“眼睛”，也是節(jié)約能耗的關(guān)鍵。當(dāng)房間已經(jīng)有充足的光源時，照明完全沒必要，可將照明燈調(diào)暗或完全關(guān)閉，降低功耗、延長照明燈壽命。ALS的關(guān)鍵特性包括功耗、流明監(jiān)測范圍，以及IR和UV濾光。這些傳感器必須安靜地呆在系統(tǒng)中，不能消耗過大電能，從而破壞節(jié)約系統(tǒng)能耗的初衷。好的ALS耗流達(dá)到1μA以下。流明檢測范圍必須達(dá)到室外環(huán)境的典型流明范圍。0.1lx至100，000lx一般可滿足大多數(shù)應(yīng)用要求?？紤]到系統(tǒng)可靠性，可能有必要采用略大的范圍。IR和UV濾光可消除實際系統(tǒng)中不可見光的光譜。