1LED發(fā)光及控制原理簡介

LED是靠P-N結(jié)發(fā)光,如果是同功率的LED光源,需要比較芯片與電流、電壓的參數(shù),這兩項(xiàng)會(huì)影響到LED內(nèi)部的布線結(jié)構(gòu)和電路分布,影響各廠商的光源對(duì)調(diào)光驅(qū)動(dòng)的配置。因此,對(duì)LED的調(diào)光控制方式進(jìn)行研究,有助于促進(jìn)該行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

2LED調(diào)光方式分析

2.1DC0~10V(DC0~5V)調(diào)光方式

DC0~10V(DC0~5V)調(diào)光是用電壓大小來調(diào)節(jié)控制回路電流大小實(shí)現(xiàn)調(diào)光,比直接用PwM調(diào)光亮度變化效果更順滑。DC0~10V(DC0~5V)調(diào)光既可從亮度為0的狀態(tài)調(diào)至100%的亮度,也可做成反邏輯,對(duì)應(yīng)從100%的亮度調(diào)至0的狀態(tài)。

2.2PWM調(diào)光方式

PwM也叫方波,是一種非常有效的控制技術(shù),通過調(diào)整占空比和脈沖頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬電路的控制。這種調(diào)節(jié)方式適合控制精度要求不高的短距離調(diào)控,調(diào)光工作就是靠控制脈寬時(shí)間的開關(guān)長短來實(shí)現(xiàn)電壓或電流的大小調(diào)控,控制距離一般在2~3m,控制距離較短。

2.3電阻調(diào)光方式

電阻調(diào)光一般用可變電阻來改變電阻值便能調(diào)節(jié)光源中的電流,達(dá)到調(diào)光的目的。電阻調(diào)光既可以調(diào)節(jié)直流電流也可以調(diào)節(jié)交流電流,但其也存在一定的缺點(diǎn):耗能多、效率低、體積大、控制不便。其優(yōu)勢是交直流電源都可使用,沒有無線電干擾。

2.4DALL調(diào)光方式

DALL是數(shù)字可尋址接口的首字母縮寫,是一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,是照明電器與系統(tǒng)設(shè)備控制器之間的通信協(xié)議,有獨(dú)立地址,可以對(duì)單燈或燈組進(jìn)行精確控制,具有設(shè)計(jì)簡單、成本低、控制精度高等特點(diǎn),由于控制電纜壓降不大于2V,所以控制距離不超過300m。

2.5三合一調(diào)光方式

混合調(diào)光方式吸收了DC0~10V(DC0~5V)調(diào)光、PwM調(diào)光、電阻調(diào)光等的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn),避免了各項(xiàng)不利因素,但由于受到控制回路線纜壓降的影響,控制距離受限成為其最大的缺點(diǎn)。

2.6時(shí)序智能調(diào)光方式

時(shí)序智能調(diào)光采用485總線技術(shù),內(nèi)置倒計(jì)時(shí)芯片,用于工作時(shí)間,通過內(nèi)置主動(dòng)發(fā)生PwM信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制,即可以出廠時(shí)設(shè)定4個(gè)工作時(shí)間段的亮度比例,調(diào)節(jié)控制回路電流,達(dá)到控制燈具的目的。由于485總線技術(shù)局限,線纜最遠(yuǎn)傳輸距離為1200m。

2.7環(huán)境智能調(diào)光方式

環(huán)境智能調(diào)光是在以上基礎(chǔ)上開發(fā)環(huán)境亮度檢測設(shè)備輸入接口,采用4~20mA信號(hào)輸入,通過軟件換算,再采用0~10V調(diào)光、PwM、電阻或混合調(diào)光方式,達(dá)到燈具亮度控制的目的,主要優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)控制環(huán)境定制,無人值守,節(jié)能,缺點(diǎn)是成本高。

3特長五女峰隧道LED調(diào)光控制方式研究

吉林省集安至通化高速公路為交通運(yùn)輸部品質(zhì)工程,綠色旅游公路,路線全長82.213km,橋隧比37.14%,其中特長隧道五女峰隧道左洞長7930m,右洞長7871m。本高速路線主要用途為打通旅游城市集安市。五女峰隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用LED燈具,為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo),發(fā)展資源節(jié)約型、環(huán)境友好型交通綠色線路,合理選擇LED調(diào)光方式尤為重要。

對(duì)于調(diào)光控制方式的選擇,鑒于五女峰隧道為特長隧道,重點(diǎn)考慮響應(yīng)時(shí)間、控制傳輸距離、造價(jià)成本等因素。協(xié)議類數(shù)字調(diào)光控制受到傳輸電纜壓降及控制端電壓損耗的影響,不能滿足本隧道控制需求,所以只能選取模擬量控制方式,控制系統(tǒng)采用調(diào)光控制主機(jī)一主控制器一單燈控制器結(jié)合方式。系統(tǒng)圖如圖1所示。

洞內(nèi)外亮度儀實(shí)時(shí)檢測到亮度變化,主控制器通過軟件調(diào)節(jié)輸出電壓,來達(dá)到控制回路電流的目的,單燈控制器通過檢測回路電流利用放大器調(diào)節(jié)燈具供電回路電流來達(dá)到控制LED燈具的目的。

主控制器輸出調(diào)光控制電壓選取0~5V,控制末端壓降率小于5%。

五女峰隧道左洞長度7930m,燈具設(shè)計(jì)間距6m,控制燈具數(shù)量為1322盞。

式中,I為控制回路電流:U為主控制器輸出電壓:UA為線路壓降:r0為主控制器控制內(nèi)阻:r1為單燈控制器輸入電阻:r2為線纜電阻:i1為單燈控制器控制電流:L為控制電纜長度:p為銅電纜電阻率。

以上可得特長五女峰隧道要實(shí)現(xiàn)DC0~5V調(diào)光控制,保證響應(yīng)時(shí)間小于2s,末端壓降小于5%,則必須保證單燈控制器設(shè)計(jì)輸入電阻大于5MQ,且單燈控制電流小于1uA,才能滿足實(shí)時(shí)根據(jù)環(huán)境亮度控制LED燈具亮度的目的,實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)。

4結(jié)語

采用合適的隧道照明調(diào)光控制方式,可以延長隧道照明燈具的使用壽命,達(dá)到節(jié)約能源的目的。針對(duì)不同長度隧道的LED照明,控制器設(shè)計(jì)尤為重要,科學(xué)的設(shè)計(jì)能減少管理人員的工作負(fù)荷,降低運(yùn)營成本,大大減少照明能耗,從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。