基于LED的智能照明节能控制系统设计

2020-08-11晋江辉

工程建设与设计 2020年14期

关键词：光感灯光调节

晋江辉

（北京汽车研究总院有限公司，北京102400）

1 引言

近年来，为了实现可持续发展，我国提倡节能减排，为了降低照明用电耗损，照明系统应朝着智能化的方向发展。LED照明技术属于创新技术的行列，同时具有节能的优势。本文对基于LED的智能照明控制系统进行了研究，希望可以为社会进步做出微薄贡献。

2 LED照明技术

LED光源具有显色能力强、功率低等特点，受到了使用者的欢迎，并且在社会多个行业中得到了广泛的应用。以36W的节能灯管为例，在和普通灯具照明效果相同的情况下，节能灯管比普通灯的耗能少50%。

3 智能照明控制系统的控制原理与组成

3.1 智能照明控制原理

在智能照明控制系统中，电源输入端一般采用红外线传感器设备，感应器在感应到有人存在的情况下会自动启动电源，光源也会自动开启，从而达到人们理想的照明程度。人离开后，红外线感应设备在确定无人之后将电源切断，之后电灯会进入待机状态。灯光开启后，系统还会根据实际需求对灯光的亮度进行调节。例如，在自然光背景下，系统中需要输入大量的高光共用量，在采光较好的环境中，系统还会调节照明效果，在降低能耗的前提下使照明效果达到最佳状态，若环境灯光出现变化，系统会根据该变化调整照明亮度[1]。另外，自动控制系统也会通过监测的方式将无人区域的照明设备关闭，并且根据区域环境调节适当的照明效果，从而达到节能的效果。

3.2 智能照明控制系统的组成

在智能照明控制系统中，主要包含集中管理设备、主干路以及信号接收设备，在所有区域中使用的信号与控制网络相同。其中，子系统由控制面板、监测设备、运动探测设备组成，从而实现对部分区域的网络控制。子系统和主系统之间通过信号的方式连接，从而实现照明控制与数据传输。智能照明控制系统建设完成后，还要对控制系统中各设备的工作状态进行检查，只有系统完全按照设计进入准备状态，这些设备才能根据要求进行自动切换，而且还能完成合理的照明控制。

4 LED智能照明节能控制系统设计应用

某公寓建筑工程项目，在工程建设过程中需要为其提供照明和控制系统。由于工程位置和光源情况，需要建立完善的LED智能照明系统，为用户提供正常的照明服务。本文依据实际照明需求进行了以下设计。

4.1 终端与网关的短距无线控制

该工程的无线控制过程中，网关与控制系统通过无线信号连接，一般情况下使用耗损低、效果明显并且控制能力强的LORA通信技术。在拥有E30-TTL-100系统和逐渐扩频技术的基础上，信号传输的最大距离可以在2 000m以上，抗干扰能力也非常强[2]。在设计此模块的过程中，无线系统接线控制如图1所示。

图1无线系统接线控制图

4.2 LED灯具开关控制电路

大部分LED灯具的通断开关设计利用无线终端控制设备，在所有控制开关中都包含了超过16路的继电输出装置。在自然光背景下，灯光控制系统使用光感探头感应周围光亮度，然后自动调光以达到用户自定义的光亮度。该灯光控制系统通过监测环境光线水平，充分利用自然光自动调节房间灯光亮度，从而维持用户设定的光亮度，实现了采用自然光实现节能的目的，同时也发挥出了智能系统控制的全部效果。LED开关智能控制示意图如图2所示。

图2 LED开关智能控制示意图

在控制系统中，输出的电压频率应符合设备的实际需求。若出现电流逐渐放大的情况，会对开关电路造成一定的影响。因此，要严格按照实际要求进行设计，同时还要对驱动线圈进行合理调配，以实现LED开关控制。

4.3 定时系统

在系统功能的设计过程中，要考虑用户的习惯、环境变化以及天气变化，合理设置感应系统，以根据实际情况调节室内照明条件，确保系统更加智能化、人性化。主系统可以通过微波开关的方式，对人体或者环境条件进行感应，从而探测具体的动静状态，完成室内灯光的调节。从用户的角度来讲，系统在使用过程中非常简单，而且需要的投资也不是很大，最重要的是完成了节约电能的目的。目前，感应设备具有的效果非常明显，而且在节能方面也有非常重要的贡献，相关数据显示，无论在什么环境下，使用智能照明控制系统都能节约10%～20%的能源[3]。系统还会根据具体的时间设定负载时间表，从而在确定时间内完成场地灯光自动调节。从宏观角度来讲，时间控制和微波、光感可以同时进行使用，而且还能在多个角度降低电能耗损，时间控制也是预防设备损坏的主要方法之一。

4.4 亮度调节

区域照明控制过程中，控制系统会对环境数据进行收集，在云服务系统中还会形成智能算法，从而完成灯光的有效控制。控制中心还会对环境进行区域控制，这样才能完成节约能耗的目的。由于用户的习惯与居住环境不同，所以，系统也会对用户需求进行大数据分析，从而调节不同强度的光感。这样才能让用户具有最佳的体验与感受。例如，在白天，电量输出与光感输出会比较低，到了晚上电量输出与光感输出就会逐渐增强。若可以正确使用调光方案，那么不光可以降低电能的耗损，而且还能减少热损，从而降低了实际的花费。