LED凈化燈控制系統在夜景照明中的應用

近幾年以來(lái)，隨著(zhù)社會(huì )的不斷發(fā)展，我國城鄉居民居住條件有了質(zhì)的飛躍，但是各類(lèi)污染現象也日益加重?，F代污染種類(lèi)越來(lái)越繁多，對自然環(huán)境和人民群眾的正常生活、身體健康等構成的威脅也越來(lái)越大。為了維護我國社會(huì )的可持續發(fā)展和保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全，我們一定要采取發(fā)展低碳經(jīng)濟、應用環(huán)保節能產(chǎn)品等有利的措施來(lái)進(jìn)行環(huán)境保護。建筑物作為城市的主要文化載體與形象工程，其夜晚的景觀(guān)價(jià)值與商業(yè)價(jià)值也在逐漸被開(kāi)發(fā)出來(lái)。城市光污染也就隨之悄然興起，這種新型的污染問(wèn)題主要來(lái)源于城市車(chē)輛照明和建筑夜景照明。目前，我們已經(jīng)開(kāi)始了致力于解決這類(lèi)污染問(wèn)題的研究。我們可以通過(guò)在建筑夜景照明中采用環(huán)保節能的LED凈化燈照明控制系統這個(gè)措施來(lái)一定程度上減輕這種污染造成的危害。本文將就LED凈化燈照明控制系統在建筑夜景照明中的應用進(jìn)行探討。

　　目前我國LED照明的發(fā)展現狀

　　當前形勢下，受到上游芯片價(jià)格下降以及LED照明器具發(fā)光效率的提升，人們越來(lái)越重視LED在照明領(lǐng)域的發(fā)展，而且LED凈化燈行業(yè)自身也呈現出極為良好的發(fā)展態(tài)勢。據專(zhuān)家預測，雖然2010年在國內照明市場(chǎng)LED所占市場(chǎng)比重不到還百分之五，但是，在2011年LED照明市場(chǎng)占有率有望翻一番，達到10%以上，并且在兩年之內，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng )新，LED凈化燈技術(shù)更加成熟，其市場(chǎng)占有率至少能夠到達五分之一。而在LED照明發(fā)展進(jìn)程中，建筑夜景照明無(wú)疑是其中的一個(gè)主要發(fā)展方向。從整體來(lái)看LED照明系列產(chǎn)品在短期內價(jià)格呈下降趨勢。

　　我國政府以及各省市企業(yè)對LED照明發(fā)展十分重視，2010年，國內多數企業(yè)斥巨資投入LED芯片生產(chǎn)領(lǐng)域，LED芯片價(jià)格不在貴若千金，而是逐步下調價(jià)格，尤其是照明應用的highpowerLED價(jià)格跌幅已經(jīng)達到15%至20%左右。值得一提的是，在未來(lái)幾年內，我國規劃增加超過(guò)1200臺的LED設備MOCVD。企業(yè)的資金投入與國家的大力支持提高了芯片的產(chǎn)能，同時(shí)極大地促進(jìn)了國內LED照明產(chǎn)品成本、價(jià)格的下降。

　　另外，技術(shù)進(jìn)步也是促使LED芯片價(jià)格走低原因之一。據介紹，以美國能源部所訂LED來(lái)看，2010年目標為140lm/W，到了2020年LED的發(fā)光效率將達到243lm/W。

　　LED凈化燈照明產(chǎn)品與LED智能照明控制系統

　　LED（Light Emitting Diode發(fā)光二極管），其發(fā)光材料主要以固體半導體芯片為主，在半導體芯片兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發(fā)生復合，產(chǎn)生能量發(fā)出可見(jiàn)光，是白熾燈照明的完美替代升級產(chǎn)品。它具有以下特點(diǎn)：1、安全可靠。半導體二極管發(fā)光， 光色柔，無(wú)眩光，無(wú)紫外線(xiàn)輻射的產(chǎn)生。2、節省電能。LED以二極管內光子反射運動(dòng)而發(fā)光，不產(chǎn)生多余熱量，能量轉化效率高，同樣亮度下，耗電僅為普通白熾燈的1/10，節電率可達90%。3、使用壽命長(cháng)。LED凈化燈具是白熾燈使用壽命的100倍，具有超過(guò)100000小時(shí)的平均使用壽命，并且可以在高頻繁的啟動(dòng)或關(guān)斷狀態(tài)下工作無(wú)損壞。

LED建筑照明智能控制系統，主要結構包括傳感器單元，控制單元，驅動(dòng)電路，照明系統等部分組成，為城市建筑夜景照明提供了方便快捷的條件，有效的節省了人力物力，避免了資源的浪費。

　　這里筆者主要闡述一套LED智能照明和恒流驅動(dòng)控制系統。

　　首先介紹系統硬件設計，如圖1 所示，該智能照明控制系統基于μPD78F0034為主控器件設計，其主要由傳感器單元、控制器單元、LED驅動(dòng)電路和照明系統四部分組成。μPD78F0034芯片的主要功能在于計算處理由熱紅外傳感器、強光傳感器、聲控傳感器接受到并且經(jīng)過(guò)A/D轉換初步加工過(guò)的信號數據，信號處理完畢后經(jīng)D/A轉換，作用于LED驅動(dòng)電路和顯示電路，幫助系統能夠正常工作。

其次，系統軟件設計。為達到簡(jiǎn)化設計結構的目的，采用模塊化設計思想為主導，以主程序為核心設置功能模塊子程序，系統工作時(shí)由主程序調用各功能模塊子程序。各功能子模塊各司其職，信號輸入模塊負責三類(lèi)傳感器信號輸入單片機數據通道，在控制系統軟件中，整流放大數字化后處理聲音傳感器的信號與紅外線(xiàn)探測器的信號為開(kāi)關(guān)的布爾型數據，經(jīng)過(guò)整流放大的環(huán)境補光，光強度探測系統產(chǎn)生的信號分兩路，一路為布爾值，并與前兩路信號處理后產(chǎn)生的輸出進(jìn)行與運算，作為產(chǎn)生燈具開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)信號的依據，另外一路將環(huán)境數據A／D轉換，編碼輸出到系統的輸出模塊，由系統控制調節燈具亮度，適當根據周?chē)h(huán)境變化LED發(fā)光亮度，最終實(shí)現LED智能照明的目的。

　　該系統設定完畢之后，無(wú)需人工實(shí)施監督，就能夠根據不同的工作環(huán)境的要求，以及晝夜環(huán)境的交替，自動(dòng)控制LED照明燈具的開(kāi)關(guān)和亮度。尤其是對于城市建筑夜景照明中的大功率LED凈化燈照明燈具，我們使用恒流源驅動(dòng)的方法，不僅僅可以提高用電效率，節約電能，同時(shí)能夠有效的延長(cháng)LED照明燈具的使用壽命。

　　建筑夜景照明應用LED照明控制系統設計要求

　　隨著(zhù)現代科技的飛速發(fā)展，城市建筑照明技術(shù)獲得了穩步提升，LED凈化燈照明燈具必將逐步在我國甚至是全球市場(chǎng)上取得更高的市場(chǎng)份額，其發(fā)展潛力毋庸置疑。然而，如何才能在此基礎上更進(jìn)一步，更好的做到低碳、節能、環(huán)保是我們研究建筑夜景照明中應用LED凈化燈照明控制系統的設計面臨的首要問(wèn)題。

　　我國城市建筑夜景照明方面的領(lǐng)軍人物中科院趙建平副院長(cháng)對城市建筑照明設計提出了建設性意見(jiàn)：城市建筑夜景照明不僅要保證創(chuàng )造良好的光環(huán)境，具有科學(xué)性、實(shí)用性和前瞻性，又要做到維修方便、使用安全、節約能源、保護環(huán)境、保障健康和綠色照明等。

在建筑照明節能評價(jià)方面我們一般采用LPD數值的高低作為主要評價(jià)指標。LPD，即照明功率密度，是評價(jià)建筑節能的主要指標，主要指建筑房間或場(chǎng)所單位面積的照明安裝功率（包括光源、鎮流器或變壓器），單位為瓦/平方米。LPD值規定LPD限值，關(guān)系到在照明領(lǐng)域的節能，將促使照明設計全面考慮和顧及照度水平、照明質(zhì)量和照明能效，促進(jìn)在設計中推廣應用更高效的光源、鎮流器、燈具及其他產(chǎn)品。

　　另外，實(shí)現綠色環(huán)保、節能減排是LED照明控制系統的設計要求之一，規定LPD限值，有助于照明節能的實(shí)現，我們還需要盡量做到控制系統的節能，即傳感控制電路的節能環(huán)保。因為照明耗能方面，不僅僅光源散發(fā)出光和熱，整個(gè)照明控制系統同樣依靠電能運轉，消耗能量，所以，控制系統節能非常重要。我們設計實(shí)現的的LED照明控制系統的設計應當是一個(gè)智能控制系統，能夠完成達到二次節能或多次節能。

　　建筑夜景照明應用LED照明控制系統方案設計

　　在城市建設與規劃中，燈光的設計越來(lái)越重要，甚至在許多國家和地區，美麗的城市夜景燈光獲得了“夜間新尺度”的美名，已然成為一種新的城市文明程度衡量標準。我們在設計LED照明控制系統時(shí)，只有堅持“以人為本”的設計理念，滿(mǎn)足人們需求，最大限度地融合照明效果與周邊環(huán)境。城市建筑夜景照明追求的是一種藝術(shù)的創(chuàng )新設計與享受。利用一些發(fā)光角度較小的LED小功率產(chǎn)品，以重點(diǎn)局部的照明為重點(diǎn)，在外觀(guān)上流出足夠大的設計選擇空間，引領(lǐng)建筑照明的時(shí)尚和潮流。同時(shí)，LED凈化燈點(diǎn)光源更可以使建筑夜景照明畫(huà)面的空間層次感更強更豐富。將具有地域特色的傳統文化融入照明設計中，使照明不僅滿(mǎn)足基本的功能要求，且更能夠展現城市風(fēng)貌和地域文化特色，從而形成城市特有的光文化，創(chuàng )造出個(gè)性鮮明的城市夜景景觀(guān)。

　　LED建筑照明控制系統在建筑夜景照明中的應用也要注意建筑的整體效果和細節處理。對于一般的建筑而言，其隱框的玻璃幕墻照明系統、樓身顯框玻璃的幕墻照明、頂部玻璃穹頂的照明、建筑底層的照明、樓身及頂部標志的照明等都是不可忽視的環(huán)節。

  夜景控制系統照明LED凈化燈