基於無線通信系統的數位化無極螢光燈照明應用

2021-01-13 電子產品世界

　　無極螢光燈作為一種高效、節能的照明產品，在道路、隧道、橋梁、大型廠房場館等工程中具有廣泛應用。而以此產品為基礎，配備數位化無線通信控制技術，可以更大限度的增加對實際工程中照明的控制，並進一步提高節能降耗的效果，體現「綜合節能性」特點。本文從原理和實際應用角度分析了一種獨立研發的新型的可調光無極螢光燈與數位化無線通信系統的技術匹配，並對此類高端技術在城市道路照明市場應用進行了一定預期。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/271628.htm

　　隨著能源緊張日益成為各國關心的焦點，節能降耗成為擺在全世界人類面前最核心的話題。而在全球能源消耗中，照明用電佔據了其總量的20% 至30%。因此研發和推廣高效、節能的照明產品和照明方式成為電光源行業中的關鍵。

　　本文首先介紹了目前國內市場上主要的無極螢光燈產品，並分析了此類產品的實際應用和節能效果。同時，對調光無極燈技術給予了一定闡述，並對其實際應用性給予了分析。

　　其次，通過調光電子鎮流器的多個接口與數位化無線通信系統的匹配，可以有效進行集群式的照明控制，做到定時或實時開關、單燈狀態檢測、群組布置和中央控制臺監測控制等集成化操作。真正讓智能化照明控制成為提供給市場的方案。

　　最後，對該技術及方案的市場前景進行了一定預期，並對節能效果給予了一定闡述。

　　1 無極螢光燈

　　在光源與照明領域，無極螢光燈以其無電極長壽命的特點而被廣泛接受。該光源採用獨特的電子鎮流器產生射頻信號，而通過鐵氧體磁芯或特質線圈耦合交變電磁場能量進入等離子體發光管，激發內部汞產生253. 7nm 紫外譜線，並最終激發管壁內部螢光粉材料產生可見光輸出。

　　無極螢光燈又根據鐵氧體磁芯安裝方式的不同而區分為內置式和外置式兩種。內置式無極燈以磁芯內插入球形泡腔體內為主，多採用MHz 級的自激式振蕩電路產生射頻信號進行燃點。此類方式使得光源本身製作難度要求不高，球形燈管利於燈具配光設計，但整燈測試時EMC ( 電磁兼容性) 較難通過國家相關標準。

　　而磁芯外置式無極燈，則由磁芯外置於環形閉合燈管而啟動燃點。頻率範圍一般在幾百KHz 級別。在頻率的選擇上，低頻率意味著需加大磁芯尺寸以增加整燈的感抗值; 而高頻率則由於傳導幹擾和輻射幹擾較難通過EMC 相關標準而成為瓶頸。同時，外置式無極燈還需要額外注意磁芯實際溫度、汞齊點溫度等問題。而其發光面積大的特點使得光源表面亮度相對HID 光源低，眩光容易控制;但燈具選型和配光設計成為該類光源的另一技術課題。

　　LVD 無極燈產品及其主要性能如表1 和圖1 所示:

　　表1 LVD-200W 無極燈基礎性能

　　

 

　　

 

　　圖1 LVD 無極燈產品實物圖

　　將調光技術與無極螢光燈相結合，可以更好地實現節能照明。宏源公司通過自主研發的調光電子鎮流器， 可對LVD 無極燈進行功率調節， 範圍從100% 到30%。光通總量與功率比例呈線性關係。

　　而客戶可通過自行匹配0 ～ 10V 外部DC 電壓信號，即可進行連續調光控制。

　　將燈具與照明控制系統相結合，為客戶提供整套照明方案是照明領域的發展趨勢。上海宏源通過LVD 無極燈電子鎮流器內部引出控制接口，與無線通信設備進行有效對接，可以實現由外部信號控制的開關、調光、啟動檢測、重複啟動控制等功能。

　　如圖2. c 所示，調光電子鎮流器與通訊系統模塊( 由無線通訊和MCU 組成) 進行8pin 插針連接，其中對接信號包括:

　　(1) 通信系統需要的5V-DC 工作電壓;(2) 單燈開關控制信號;(3) 分檔調光控制信號(30% ～ 100% 之間) ;(4) 光源開啟檢測，未啟動時則進行重複關斷再開啟。

　　

 

　　圖2 LVD 各款電子鎮流器示意圖

　　a. 普通220V 市電電子鎮流器; b. 自配調光控制器的調光電子鎮流器; c. 匹配通訊模塊的調光電子鎮流器

　　2 通訊控制系統

　　數位化無極燈照明中，通過每個調光鎮流器與通信部件接口的匹配即可實現單燈的智能化控制和群組化控制。

　　以路燈智能化照明為例，首先劃分好路燈群組( 通常以一條馬路為一個群組) ， 通過單燈中MCU模塊設定該燈的編號( 即ip 地址)。由該群組控制器對最相近的路燈進行開關、調光或定時控制，最相近的路燈中的通信模塊檢測此信息後即執行該動作，並進一步將此信息傳遞給與其相鄰的其他路燈。

　　最終形成了從群組控制器發出指令，到最相近路燈執行指令並再發送指令到其他相近路燈的循環傳遞過程。同時，每個路燈的通信模塊均為雙工通信，它們同樣通過傳遞的方式將每個燈執行指令後的狀態信息反饋給群組控制器( 示意圖如圖3 所示)。

　　

 

　　圖3 單個組群的路燈傳遞控制方式示意圖

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