在當(dāng)今的綠色，能源和成本意識(shí)社會(huì)中，LED照明正在成為建筑物的首選技術(shù)，從家庭和企業(yè)到主要的市政和工業(yè)結(jié)構(gòu)。對(duì)于室內(nèi)照明應(yīng)用，LED技術(shù)的優(yōu)勢(shì)現(xiàn)在開(kāi)始超過(guò)傳統(tǒng)白熾燈或熒光燈設(shè)備的安裝成本仍然較低的事實(shí)。

關(guān)鍵的LED優(yōu)勢(shì)包括控制照明區(qū)域的能力，昏暗的照明水平，在需要的瞬間轉(zhuǎn)向燈，并與傳感器結(jié)合以進(jìn)行占用檢測(cè)，僅舉幾例。 LED布道者通過(guò)降低能耗來(lái)降低終身運(yùn)營(yíng)成本的信息，以及更簡(jiǎn)單，更便宜的維護(hù)，開(kāi)始向建筑經(jīng)理和消費(fèi)者過(guò)濾。其他好處，例如提高安全性，安全性和舒適性也被證明越來(lái)越具有說(shuō)服力。

在新建筑項(xiàng)目中，當(dāng)考慮到固態(tài)照明，例如LED系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)一步節(jié)省成本，需要比傳統(tǒng)方法少三分之二的凈空高度，從而減少地板和天花板之間所需的高度。在多層結(jié)構(gòu)中，這可以顯著節(jié)省建筑材料。

Energy Smart Marketers的一項(xiàng)調(diào)查顯示，建筑承包商現(xiàn)在在70％以上的案例中推薦LED照明解決方案。在一些國(guó)家，鼓勵(lì)采取措施鼓勵(lì)在新建和翻新的建筑項(xiàng)目中更多地使用節(jié)能照明。美國(guó)能源之星計(jì)劃就是一個(gè)例子。智能城市計(jì)劃在整個(gè)歐洲和其他地方越來(lái)越普遍，重點(diǎn)關(guān)注降低峰值電力需求（以及整體能源消耗）的舉措，并且照明已被廣泛證明是城市地區(qū)的主要能源消費(fèi)者。

正確的光線，正確的時(shí)間

智能照明被描述為能夠減少所使用的光量和/或能量，從而在需要的地方準(zhǔn)確地傳遞最佳光量。通常，智能照明和智能建筑應(yīng)用需要高功率，高亮度（HB），白光LED。歐司朗，Cree和東芝等LED制造商正在不斷提高白度的亮度和一致性。白度的表征導(dǎo)致了中性，溫暖和冷白色設(shè)備的發(fā)展，設(shè)計(jì)用于不同的應(yīng)用?？烧{(diào)光系統(tǒng)是常態(tài)，功率因數(shù)是一個(gè)重要的考慮因素，因?yàn)楣β室驍?shù)水平可能由政府，區(qū)域或公用事業(yè)驅(qū)動(dòng)的程序強(qiáng)制要求。數(shù)控智能照明方案的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是確保系統(tǒng)易于升級(jí)。智能建筑技術(shù)發(fā)展迅速，新應(yīng)用正在興起，導(dǎo)致客戶期望不斷變化。能夠輕松甚至遠(yuǎn)程升級(jí)控制軟件的能力被認(rèn)為是必不可少的。 （圖1）

圖1：在政府和公用事業(yè)的推動(dòng)下，節(jié)能是智能建筑方案的主要目標(biāo)。智能照明可以對(duì)能源使用產(chǎn)生重大影響。照片來(lái)源：Power Integrations

維護(hù)優(yōu)勢(shì)

維護(hù)領(lǐng)域的LED照明可以節(jié)省大量成本。 LED器件的使用壽命通常比它們所替換的器件長(zhǎng)至少25倍，并且通常長(zhǎng)達(dá)50倍甚至100倍。遠(yuǎn)程監(jiān)控意味著可以輕松檢測(cè)和定位故障元件。從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，建筑承包商需要確保LED陣列和模塊的設(shè)計(jì)便于更換部件。

心情

對(duì)于未來(lái)LED的好處，例如簡(jiǎn)單的調(diào)光控制和改變系統(tǒng)內(nèi)顏色的能力，將擴(kuò)大應(yīng)用和客戶對(duì)固態(tài)照明的期望。 （圖2）先進(jìn)的LED技術(shù)，更精確的色彩分級(jí)，結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)始在商業(yè)規(guī)模上實(shí)現(xiàn)情緒照明功能。例如，照明方案可以很容易地從用作工作場(chǎng)所的區(qū)域中的冷白色照明切換到暖白色照明，如果該區(qū)域稍后用于社交功能的話。

安全照明很可能作為一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，例如，通過(guò)與運(yùn)動(dòng)傳感器和環(huán)境光傳感器相結(jié)合，安裝可以兼顧安全性和節(jié)能性。例如，如果在附近沒(méi)有檢測(cè)到人，則可以大大減少停車(chē)場(chǎng)或停車(chē)場(chǎng)的照明。照明可以清楚地向安全人員表明用戶或入侵者的存在。

圖2：LED照明不僅可以節(jié)省能源，還可以帶來(lái)額外的優(yōu)勢(shì)更好地控制照明區(qū)域以獲得舒適感。照片來(lái)源：Energy Smart Marketers

控制效率

盡管LED燈具的效率要高得多，但在傳統(tǒng)白熾燈或熒光燈設(shè)備的某些應(yīng)用中，LED燈具的使用壽命卻高達(dá)100倍，但它們需要專門(mén)的電子控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)熱管理和過(guò)流保護(hù)。基本上，LED將它們接收的大部分電能轉(zhuǎn)換為熱能而不是光能。因此，如果沒(méi)有足夠的熱管理，這種熱量會(huì)降低LED的壽命和性能。一般設(shè)計(jì)建議相對(duì)簡(jiǎn)單：通過(guò)LED保持電流恒定且低于規(guī)定的最大值。

照明技術(shù)區(qū)的其他文章重點(diǎn)關(guān)注LED驅(qū)動(dòng)器，LED熱管理和使用電流保護(hù)的過(guò)應(yīng)力控制設(shè)備 [2] 。適用于照明應(yīng)用的高亮度白光LED的評(píng)論也可在TechZone [3] 中找到。

提供基于平臺(tái)的系統(tǒng)解決方案是基礎(chǔ)基于LED的智能照明市場(chǎng)的趨勢(shì)。傳統(tǒng)電子OEM正在創(chuàng)建硬件和固件子系統(tǒng)，以供建筑承包商和分包商使用。雖然主流LED制造商當(dāng)然主導(dǎo)市場(chǎng)，但供應(yīng)鏈合作伙伴關(guān)系正在興起，系統(tǒng)和解決方案正在不太可能出現(xiàn)。推動(dòng)吸引力是預(yù)測(cè)照明市場(chǎng)發(fā)展的速度，以及日益復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)的需求，以及照明承包商不太可能（或傾向于）從頭開(kāi)始構(gòu)建系統(tǒng)。

電子技術(shù)有助于遠(yuǎn)程或自動(dòng)監(jiān)視和控制應(yīng)用程序中的所有燈光，打開(kāi)或關(guān)閉它們并使其變暗;所有這些都很重要。與許多其他現(xiàn)代電子應(yīng)用程序一樣，升級(jí)系統(tǒng)，添加新特性和功能的能力是電子技術(shù)的數(shù)字可編程性所固有的。在照明應(yīng)用中，LED設(shè)備本身，微控制器，有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及傳感器被證明是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)解決方案的關(guān)鍵技術(shù)。

微控制器

微控制器非常適用于利用LED技術(shù)的獨(dú)特特性，為智能照明開(kāi)發(fā)高效，可擴(kuò)展和靈活的設(shè)計(jì)。通過(guò)數(shù)字控制，設(shè)計(jì)人員可以擴(kuò)展和輕松調(diào)整設(shè)計(jì)以適應(yīng)特定應(yīng)用。采用標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件元素的模塊化設(shè)計(jì)，最大限度地提高了設(shè)計(jì)重用率，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。數(shù)字方法還可以在軟件中實(shí)現(xiàn)許多創(chuàng)新硬件功能，如軟啟動(dòng)，延遲和PWM相移，從而將元件數(shù)量降至最低。

網(wǎng)絡(luò)

盡管傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)在許多建筑物中都很有意義，但網(wǎng)狀無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等新型且價(jià)格合理的技術(shù)已經(jīng)為智能建筑的使用帶來(lái)了創(chuàng)新的設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)也可用于翻新舊建筑物，其中添加或替換有線網(wǎng)絡(luò)可能不可行。 ZigBee被證明是一種流行的無(wú)線照明協(xié)議，尤其適用于需要控制大量均勻照明區(qū)域的應(yīng)用。

越來(lái)越多的照明系統(tǒng)需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）連接到其他網(wǎng)絡(luò)。在家庭應(yīng)用中，可以通過(guò)移動(dòng)數(shù)字設(shè)備控制這種系統(tǒng)。例如，市政或辦公樓也可能需要從遠(yuǎn)程中心位置進(jìn)行控制和監(jiān)控，作為智能城市計(jì)劃的一部分。在這種情況下，其他互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議可能更合適，例如基于IPv6的傳入6LoWPAN。

傳感器

將傳感器集成到照明系統(tǒng)中需要一些考慮。在新構(gòu)建中向傳感器供電可能是直截了當(dāng)?shù)?，但在改造情況下更難以實(shí)現(xiàn)。電池電量可能適合執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù)所需的設(shè)備，例如檢測(cè)運(yùn)動(dòng)以指示在很少使用的房間中存在某人。在這種情況下，電池壽命可能為5年。

世界上一些最智能建筑采用的另一種選擇是采用能量收集技術(shù)的傳感器。越來(lái)越多的公司正在生產(chǎn)無(wú)線產(chǎn)品，如傳感器和開(kāi)關(guān)，用于管理建筑中的HVAC和照明能耗，這是基于EnOcean聯(lián)盟制定的標(biāo)準(zhǔn)。由環(huán)境能源（如光，熱，振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)）提供動(dòng)力，設(shè)備通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送無(wú)線電信號(hào)，以自動(dòng)化建筑物的節(jié)能。

但是，如果要求傳感器提供即時(shí)可能需要不斷更新，通過(guò)有線或電力線網(wǎng)絡(luò)提供永久電源。

供應(yīng)商基礎(chǔ)

對(duì)于希望進(jìn)入快速增長(zhǎng)的照明市場(chǎng)的設(shè)計(jì)師而言，眾多供應(yīng)商和產(chǎn)品入門(mén)。與任何新興行業(yè)一樣，供應(yīng)商基礎(chǔ)也有些分散，其解決方案基于整個(gè)系統(tǒng)的不同和多個(gè)方面，包括LED驅(qū)動(dòng)器，控制電路，調(diào)光器，連接器，微控制器和網(wǎng)絡(luò)，以及LED專家本身。

例如，幾家傳統(tǒng)的微控制器專家正在為L(zhǎng)ED照明方案提供模塊，參考設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)套件。其中包括賽普拉斯半導(dǎo)體，恩智浦和德州儀器。一些系統(tǒng)解決方案提供商來(lái)自模擬和電源背景，例如ADI公司，Allegro公司，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司和Power Integrations公司。 TE Connectivity（AMP）擴(kuò)展到多技術(shù)基礎(chǔ)的系統(tǒng)解決方案。

眾所周知，在保持與從頭設(shè)計(jì)的LED照明方案相關(guān)的性能和效率方面，將固態(tài)照明改造成傳統(tǒng)系統(tǒng)是困難的。一些公司選擇僅為新系統(tǒng)或替代系統(tǒng)提供解決方案。

例如，TE Connectivity將其N(xiāo)evalo平臺(tái)的重點(diǎn)放在新系統(tǒng)設(shè)計(jì)上。該套件包括光模塊，帶恒流輸出的驅(qū)動(dòng)器，電路保護(hù)裝置，調(diào)光控制電路，光學(xué)器件，布線系統(tǒng)以及用于熱管理評(píng)估和價(jià)格與性能分析的軟件工具。用戶可以選擇60多種LED燈模塊，適用于普通照明應(yīng)用。

德州儀器為L(zhǎng)ED照明設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)提供廣泛的基于微控制器的解決方案，以及演示平臺(tái)和開(kāi)發(fā)套件。其TMS C2000?Piccolo微控制器DC/DC LED開(kāi)發(fā)者套件使照明設(shè)計(jì)師能夠通過(guò)調(diào)光，色調(diào)調(diào)整，電力線通信和故障檢測(cè)等高級(jí)功能來(lái)區(qū)分他們的設(shè)計(jì)。 （圖3）該套件配備了開(kāi)始為智能建筑設(shè)計(jì)節(jié)能LED照明系統(tǒng)所需的開(kāi)源硬件和軟件。

圖3：德州儀器（TI）的TMS320C2000?DC/DC LED照明開(kāi)發(fā)套件。

除了入門(mén)套件外，TI還為OEM提供各種分立元件，用于構(gòu)建自己的系統(tǒng)，以及部分解決方案，結(jié)合控制器，驅(qū)動(dòng)器和功率因數(shù)校正電路。

TI還剛剛推出了低于1GHz的6LoWPAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)解決方案，旨在為遠(yuǎn)程，低成本的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)關(guān)，如作為建筑照明方案，連接到互聯(lián)網(wǎng)。它提供有線IPv6基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線擴(kuò)展，并且通過(guò)在低于1GHz的頻段運(yùn)行，在比傳統(tǒng)的基于2.4GHz的6LoWPAN產(chǎn)品更低的功率水平下提供更長(zhǎng)的無(wú)線范圍。

賽普拉斯半導(dǎo)體同時(shí)，提供對(duì)不同照明協(xié)議的支持。 DMX512協(xié)議允許設(shè)計(jì)人員控制工業(yè)建筑中控制器和調(diào)光器的復(fù)雜照明網(wǎng)絡(luò)。賽普拉斯半導(dǎo)體的高亮度（HB）LED智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案名為EZ-Color?，可支持多達(dá)16個(gè)LED通道的控制。該工具的專有固件和光學(xué)反饋算法可幫助設(shè)計(jì)人員確保多個(gè)LED器件陣列的色彩一致，其PrISM調(diào)制技術(shù)可降低低頻閃爍和輻射EMI。

賽普拉斯的PowerPSoC（如圖4所示）是一個(gè)嵌入式電源控制器，有助于系統(tǒng)集成。它包含4通道內(nèi)部電流檢測(cè)放大器，額定頻率為6 MHz，4個(gè)2 MHz滯環(huán)控制器可獨(dú)立配置為降壓，升壓或降壓 - 升壓，4個(gè)低側(cè)n-FET，額定電流為1 A，每個(gè)32 V，另外還有32 V內(nèi)部輸入穩(wěn)壓器。

圖4：使用賽普拉斯半導(dǎo)體的PowerPSoC?高亮度LED控制器和電力線通信（PLC）的演示燈照明控制解決方案

最近，賽普拉斯宣布在其照明應(yīng)用中通過(guò)組合電力線收發(fā)器和微控制器解決方案支持電力線通信協(xié)議。基于現(xiàn)有的銅電網(wǎng)，并使用總線拓?fù)?，它可用于通信?shù)據(jù)以用于控制目的，并且易于重新配置。系統(tǒng)可配置電容式觸敏面板或基于PC的圖形用戶界面，以便直觀，輕松地操作復(fù)雜系統(tǒng)。