關(guān)于如何設(shè)計(jì)智能LED照明系統(tǒng)節(jié)能控制系統(tǒng)的研究

李華威

摘要：在具體的智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，可以對(duì)傳感器的使用過(guò)程進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，在節(jié)能控制系統(tǒng)中重點(diǎn)對(duì)無(wú)線控制方式和系統(tǒng)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制設(shè)計(jì)和感應(yīng)控制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制的目的，在太陽(yáng)光的合理利用和亮度的調(diào)節(jié)中進(jìn)行節(jié)能控制，在定時(shí)功能的作用下節(jié)約電能，在總控制中心的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制。

關(guān)鍵詞：LED;智能照明系統(tǒng);節(jié)能控制

前言：我國(guó)照明的耗電量非常大，在總共的用電量中，照明用電的占比大概在10%-20%之間，需要在節(jié)能理念的指導(dǎo)下對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)照明設(shè)備的開(kāi)關(guān)和亮度等內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，按照節(jié)能控制的要求對(duì)智能LED照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，智能LED照明系統(tǒng)中節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要注意驅(qū)動(dòng)電源、連接方式和散熱方式的設(shè)計(jì)，減少智能LED照明系統(tǒng)的耗電量。

1智能LED照明節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源

智能LED照明系統(tǒng)需要合適的驅(qū)動(dòng)電源。與過(guò)去的照明系統(tǒng)相比，智能LED照明系統(tǒng)有更好的照明效果，但是必須要使用專門的驅(qū)動(dòng)電源，只有使用合適的驅(qū)動(dòng)電源才能保證電流和電壓能夠滿足智能LED照明系統(tǒng)的用電需求，而且節(jié)能控制的效果也與驅(qū)動(dòng)電源有很深的關(guān)聯(lián)。雖然綜合使用穩(wěn)壓電源和電阻能夠保證智能LED照明系統(tǒng)電流的穩(wěn)定性，但是這種方法并沒(méi)有產(chǎn)生明顯的節(jié)能效果。如果使用功率消耗較低的開(kāi)關(guān)和限流部件，將會(huì)使智能LED照明系統(tǒng)和實(shí)際的節(jié)能控制效果產(chǎn)生非常大的差異，只有使用合適的驅(qū)動(dòng)電源才能讓智能LED照明系統(tǒng)呈現(xiàn)出良好的節(jié)能效果。

1.2使用科學(xué)的連接方法

雖然單個(gè)的LED照明設(shè)備只會(huì)耗費(fèi)很少的電量，但是由眾多照明設(shè)備構(gòu)成的照明系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的用電量，照明設(shè)備、各種裝置和控制系統(tǒng)之間的連接是智能LED照明系統(tǒng)耗電量較大的重要原因，如果想讓節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生實(shí)際的節(jié)能效果，需要從連接方法上進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)串聯(lián)和并聯(lián)等連接方式進(jìn)行嘗試。在應(yīng)用串聯(lián)的連接方式時(shí)，如果某個(gè)LED照明設(shè)備出現(xiàn)故障，將會(huì)使整個(gè)照明系統(tǒng)都受到影響，而且僅僅使用串聯(lián)的方式進(jìn)行連接還會(huì)產(chǎn)生較高的驅(qū)動(dòng)電壓，既無(wú)法保證照明系統(tǒng)的用電安全和穩(wěn)定性，也無(wú)法起到節(jié)能的作用。在應(yīng)用并聯(lián)的連接方式時(shí)，雖然單個(gè)LED設(shè)備線路出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他電路的正常通電，但是會(huì)使其他電路的電流發(fā)生波動(dòng)，也會(huì)對(duì)照明產(chǎn)生一定影響。所以要盡量使用混連的方法進(jìn)行連接，對(duì)總路電流進(jìn)行合理劃分，根據(jù)電流和電壓的需求選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源。

1.3設(shè)計(jì)合理的散熱方式

智能LED照明系統(tǒng)的節(jié)能效果還會(huì)受到散熱方式的影響，LED照明設(shè)備在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，整個(gè)智能LED照明系統(tǒng)在運(yùn)行中的熱量非常高，較高的熱量會(huì)對(duì)耗電量產(chǎn)生很大影響，所以要重視智能照明系統(tǒng)散熱方式的設(shè)計(jì)。可以使用鋁基板來(lái)分析熱繼電器的量，根據(jù)分析來(lái)設(shè)計(jì)孔洞尺寸，一般比較合適的間距為0.7mm，LED照明設(shè)備需要和孔洞相適應(yīng)，把鋁基板接到引腳上。設(shè)計(jì)LED燈的材質(zhì)時(shí)盡量使用金屬材質(zhì)的材料，讓燈具外殼和鋁基板能夠緊密嵌套到一起，加強(qiáng)熱傳導(dǎo)作用，通過(guò)更好的散熱效果來(lái)減少智能照明系統(tǒng)整體的能耗。

2智能LED照明節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

2.1傳感器的選擇

在智能LED照明節(jié)能控制系統(tǒng)傳感器的選擇上，主要應(yīng)用了三種傳感器，第一個(gè)傳感器為微波多普勒感應(yīng)開(kāi)關(guān)，該傳感器能夠感應(yīng)到物體的動(dòng)靜變化。第二個(gè)傳感器為人體熱紅外探測(cè)傳感器，該感應(yīng)器能夠?qū)θ梭w進(jìn)行探測(cè)，還會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。第三個(gè)傳感器為光照強(qiáng)度傳感器，該傳感器能夠采集室內(nèi)空間的光照強(qiáng)度并將光照信息傳輸給節(jié)能控制系統(tǒng)，進(jìn)而對(duì)照明設(shè)備的亮度進(jìn)行控制和調(diào)整。

2.2無(wú)線控制和系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)

智能LED照明節(jié)能系統(tǒng)的服務(wù)器主要是利用組網(wǎng)進(jìn)行連接，整體為云架構(gòu)模式，如圖1所示。節(jié)能控制系統(tǒng)中的控制器使用的是短距無(wú)線模塊，可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)LED照明設(shè)備進(jìn)行控制，無(wú)線通信運(yùn)用的技術(shù)為L(zhǎng)oRa通信技術(shù)，E32-TTL-100模塊的形成主要運(yùn)用了LoRa技術(shù)中的直序擴(kuò)頻技術(shù)，能夠在2000m的超長(zhǎng)距離中實(shí)現(xiàn)通信功能，而且無(wú)線控制模塊還存在喚醒功能，平時(shí)不使用的時(shí)候只會(huì)產(chǎn)生30uA的功耗。在智能LED照明節(jié)能控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)上，主要對(duì)光照輸出控制系統(tǒng)進(jìn)行了創(chuàng)新，節(jié)能控制系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境的感應(yīng)和使用者的需求對(duì)光照輸出進(jìn)行調(diào)整，使照明節(jié)能控制系統(tǒng)具有智能化的特點(diǎn)，與原本的照明系統(tǒng)相比，節(jié)能控制系統(tǒng)更加人性化，具有非常好的節(jié)能效果。

2.3開(kāi)關(guān)和感應(yīng)器的設(shè)計(jì)

智能LED照明系統(tǒng)中的節(jié)能控制系統(tǒng)主要是通過(guò)控制器對(duì)LED照明設(shè)備進(jìn)行控制，開(kāi)關(guān)控制器能夠通過(guò)無(wú)線終端進(jìn)行連接和控制，控制終端最多能夠同時(shí)對(duì)16路繼電器進(jìn)行控制，在控制終端的設(shè)計(jì)中對(duì)CPU的輸出引腳進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，將其連接到D_OUT2上，在光耦U16的作用下實(shí)現(xiàn)電氣隔離，對(duì)LB2進(jìn)行控制，讓電平信號(hào)在通過(guò)達(dá)林頓三極管Q8的時(shí)候發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大電流的作用，最后控制繼電器線圈來(lái)控制LED照明設(shè)備的開(kāi)和關(guān)。另外，節(jié)能控制系統(tǒng)需要通過(guò)動(dòng)靜感應(yīng)的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制輸出，通過(guò)各種感應(yīng)設(shè)備的使用來(lái)掌握空間的動(dòng)靜情況，根據(jù)動(dòng)靜感應(yīng)的監(jiān)測(cè)來(lái)調(diào)整LED照明設(shè)備的亮度，動(dòng)靜感應(yīng)器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有很好的節(jié)能效果，能夠節(jié)省大約30%-90%的電能[1]。

2.4自然光和亮度控制

對(duì)自然光的感應(yīng)需要用到光感探頭，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)具體建筑空間布局、門窗布置、照明設(shè)備來(lái)合理規(guī)劃光感探頭的數(shù)量和安裝位置。節(jié)能控制系統(tǒng)中的燈光控制系統(tǒng)可以利用感應(yīng)裝置來(lái)了解空間環(huán)境的亮度，節(jié)能控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)具體的亮度來(lái)調(diào)節(jié)LED照明設(shè)備的亮度，在自然光充足的情況下盡量減少照明設(shè)備的使用，讓空間環(huán)境維持合適的亮度。節(jié)能控制系統(tǒng)還需要根據(jù)空間使用者對(duì)照明的需求來(lái)進(jìn)行有針對(duì)性地調(diào)整，為人們提供舒適的光照環(huán)境，例如，在白天和夜晚要對(duì)亮度進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)睡眠、工作學(xué)習(xí)、娛樂(lè)休閑等特定場(chǎng)景的照明需求進(jìn)行調(diào)節(jié)[2]。

2.5定時(shí)功能和總控制中心的設(shè)計(jì)

智能LED照明系統(tǒng)經(jīng)常因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟照明設(shè)備而產(chǎn)生較大的能耗，有很多時(shí)候是因?yàn)槿藗儼滋焱涥P(guān)燈或其他原因?qū)е潞碾娏枯^大，而定時(shí)功能的設(shè)計(jì)能夠解決這一問(wèn)題，人們可以對(duì)LED燈的開(kāi)關(guān)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，照明系統(tǒng)還可以根據(jù)不同的使用場(chǎng)景、使用時(shí)間和使用需求進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。在設(shè)計(jì)節(jié)能控制系統(tǒng)的時(shí)間控制器時(shí)，可以結(jié)合光照感應(yīng)器進(jìn)行感應(yīng)和控制，通過(guò)時(shí)間控制來(lái)節(jié)約電能。智能LED照明節(jié)能控制系統(tǒng)中總控制中心的設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是一棟建筑或一片建筑群的照明系統(tǒng)，可以在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的幫助下將照明控制器的數(shù)據(jù)參數(shù)上傳到總控制中心的云服務(wù)器上，利用智能控制技術(shù)對(duì)智能照明系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行智能控制。

結(jié)論：綜上所述，在原本的智能LED照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中需要利用各種先進(jìn)的技術(shù)和感應(yīng)設(shè)備，通過(guò)智能控制和系統(tǒng)功能的重新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制的設(shè)計(jì)目標(biāo)，要根據(jù)以人為本和節(jié)能環(huán)保的理念來(lái)合理設(shè)計(jì)智能照明節(jié)能系統(tǒng)。智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡量對(duì)自然光進(jìn)行利用，減少照明設(shè)備的使用就能有效減少照明系統(tǒng)的電能消耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]晉江輝.基于LED的智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（14）：253-254.

[2]伊凡·爵，維尼薩·卡瓦利，納溫諾歐，喬西帕克寧.一種智能LED照明系統(tǒng)節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].智能建筑電氣技術(shù)，2018，12（04）：101-102.