1LED發(fā)光及控制原理簡介

LED是靠P-N結發(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),這兩項會影響到LED內(nèi)部的布線結構和電路分布,影響各廠商的光源對調(diào)光驅(qū)動的配置。因此,對LED的調(diào)光控制方式進行研究,有助于促進該行業(yè)的發(fā)展與進步。

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,對應從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,通過調(diào)整占空比和脈沖頻率實現(xiàn)對模擬電路的控制。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間的開關長短來實現(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: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)設備控制器之間的通信協(xié)議,有獨立地址,可以對單燈或燈組進行精確控制,具有設計簡單、成本低、控制精度高等特點,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)光等的各項優(yōu)點,避免了各項不利因素,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。

2.6時序智能調(diào)光方式

時序智能調(diào)光采用485總線技術,內(nèi)置倒計時芯片,用于工作時間,通過內(nèi)置主動發(fā)生PwM信號實現(xiàn)控制,即可以出廠時設定4個工作時間段的亮度比例,調(diào)節(jié)控制回路電流,達到控制燈具的目的。由于485總線技術局限,線纜最遠傳輸距離為1200m。

2.7環(huán)境智能調(diào)光方式

環(huán)境智能調(diào)光是在以上基礎上開發(fā)環(huán)境亮度檢測設備輸入接口,采用4~20mA信號輸入,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,達到燈具亮度控制的目的,主要優(yōu)點是可根據(jù)控制環(huán)境定制,無人值守,節(jié)能,缺點是成本高。

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)設計采用LED燈具,為實現(xiàn)節(jié)能減排目標,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,重點考慮響應時間、控制傳輸距離、造價成本等因素。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)光控制主機一主控制器一單燈控制器結合方式。系統(tǒng)圖如圖1所示。

洞內(nèi)外亮度儀實時檢測到亮度變化,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,燈具設計間距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現(xiàn)DC0~5V調(diào)光控制,保證響應時間小于2s,末端壓降小于5%,則必須保證單燈控制器設計輸入電阻大于5MQ,且單燈控制電流小于1uA,才能滿足實時根據(jù)環(huán)境亮度控制LED燈具亮度的目的,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標。

4結語

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,達到節(jié)約能源的目的。針對不同長度隧道的LED照明,控制器設計尤為重要,科學的設計能減少管理人員的工作負荷,降低運營成本,大大減少照明能耗,從而獲得較好的經(jīng)濟效益。