LED景觀燈光控制系統(tǒng)新進(jìn)程－直流載波通信

LED燈光在景觀照明領(lǐng)域已走過十多年的歷程，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題，同時(shí)又引出各自新的問題點(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(qū)動(dòng)控制模式轉(zhuǎn)移過來的方式

采用以74HC595，DM115，MBI5026等類似芯片的串行移位通信方法，每個(gè)芯片級(jí)聯(lián)，每個(gè)燈具級(jí)聯(lián)。其中既有恒壓驅(qū)動(dòng)方式也有恒流驅(qū)動(dòng)方式。該通信方式引出的問題是燈具上信號(hào)線過多，達(dá)到4或5條（包括地線），不只增加了公司生產(chǎn)，調(diào)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(dǎo)致故障率的增加，最大的問題是某串燈具前端有芯片或信號(hào)損壞，后端也受影響。當(dāng)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(shè)計(jì)容易，市面上支持的控制器多。

第二階段、DMX512協(xié)議的RS485總線形式

采用RS485芯片加單片機(jī)（MCU）的方式，形成一條總線上掛512個(gè)有效點(diǎn)的RS485并行系統(tǒng)，每個(gè)燈具用地址做編號(hào)以分別接收不同的數(shù)據(jù)，達(dá)到調(diào)光調(diào)色的目的。該方式相對(duì)第一階段來說，減少了信號(hào)線的根數(shù)，基本消除了某燈具故障影響后續(xù)燈具的現(xiàn)象，信號(hào)傳輸距離比較遠(yuǎn)，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其他負(fù)面問題，首先是DMX解碼器成本高，外購(gòu)時(shí)不只高出一點(diǎn)，自己做又需要好的設(shè)計(jì)工程師，然后每個(gè)燈得編號(hào)，不編號(hào)自動(dòng)定址又需要增加信號(hào)線，還有就是有時(shí)某個(gè)解碼器出問題影響總線時(shí)問題查找困難，再有就是每個(gè)主控制器帶燈數(shù)量有限，增加整個(gè)系統(tǒng)的硬件成本。這些負(fù)面問題也是影響DMX512系統(tǒng)大量使用的原因，只能用于一些中高端工程。

第三階段、單線通信

3端口，6端口驅(qū)動(dòng)芯片的大量出現(xiàn)使得LED燈具設(shè)計(jì)變得更簡(jiǎn)單

單線芯片的代表有ZQ1111，TLS3001，TM1803，SDMX5124等，它們都是芯片與芯片之間通過單跟信號(hào)線串行級(jí)聯(lián)，各芯片的I/O輸出口可以自動(dòng)執(zhí)行PWM掃描，因此信號(hào)線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(nèi)基本可以省去HC245了。該類芯片既可以滿足高灰度（256級(jí)上）數(shù)據(jù)傳輸，又能增加串聯(lián)燈數(shù)。目前在點(diǎn)光源與燈串（條）中得到廣泛應(yīng)用，護(hù)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(wěn)定，逐步替代還需要一個(gè)過程。該階段的創(chuàng)新優(yōu)點(diǎn)是明顯的，針對(duì)點(diǎn)光源和燈串（條）只設(shè)計(jì)了三輸出口，內(nèi)部帶有PWM輸出，使數(shù)據(jù)傳輸效率大大提高，數(shù)據(jù)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(jí)聯(lián)數(shù)量，燈具設(shè)計(jì)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(shù)芯片都剛上市不久，穩(wěn)定性還是有代考量和改進(jìn)，稍穩(wěn)定的價(jià)格又偏貴，單燈需要多芯片的應(yīng)用受限。其次，還是采用級(jí)聯(lián)方式傳輸數(shù)據(jù)，前端芯片或信號(hào)故障影響后面的芯片與信號(hào)，再次，市場(chǎng)上支持的控制器不是很多，客戶選擇還是受限。

第四階段、直流載波調(diào)制通信應(yīng)用于LED燈光控制系統(tǒng)

直流載波顧名思義就是在直流電源線上加載波形，傳輸信號(hào)，達(dá)到電源、信號(hào)同線傳輸目的，因此使用該系統(tǒng)的燈具無需信號(hào)線，只有電源線。其由此就敘述下無需信號(hào)線對(duì)燈光系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：

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

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

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

其基本原理是載波調(diào)制器的電源輸入端連接開關(guān)電源，信號(hào)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(hào)的電源線，每燈就并聯(lián)到這組電源線上，每燈內(nèi)的載波解調(diào)器再將電源線上的信號(hào)解調(diào)出來，由單片機(jī)（MCU）處理后控制燈具，往后可以采用專用集成芯片，解調(diào)器將電源穩(wěn)壓整流濾波后給燈具供電。因此每個(gè)開關(guān)電源配個(gè)載波調(diào)制器，燈具就不需要信號(hào)線了。

直流載波的速率范圍廣泛，可以從0－1MHZ隨意選擇，調(diào)制解調(diào)器可以設(shè)計(jì)成兼容DMX512協(xié)議或轉(zhuǎn)發(fā)DMX512協(xié)議信號(hào)，市面上的DMX512主控制器都可以使用，客戶選擇范圍大大擴(kuò)大。直流載波也有其弊端存在：

1、因電源線上加載了信號(hào)，導(dǎo)致電源線的阻抗變大，線路壓降變大，因此需要提高幾伏電源輸入電壓才能滿足滿功率負(fù)載時(shí)后端燈具的電壓需求；

2、因是總線式聯(lián)線，燈具需要編寫地址號(hào)碼來區(qū)分信號(hào)數(shù)據(jù)位置；

3、因載波存在調(diào)制與解調(diào)設(shè)備，因此系統(tǒng)總成本不會(huì)比第一，第三階段的系統(tǒng)便宜，但可以低于第二階段的DMX512系統(tǒng)。

在此，對(duì)以上四個(gè)階段的性能與價(jià)格比較來看，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。性價(jià)比最高的當(dāng)是第四階段——直流載波通信系統(tǒng)。

當(dāng)然，LED燈光系統(tǒng)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(yīng)該是無線通信了，如此電源線上也不用走信號(hào)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(tǒng)的大多數(shù)弊端基本解決。