基于無線通信系統(tǒng)的數字化無極熒光燈照明應用

　　無極熒光燈作為一種高效、節(jié)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，配備數字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，并進一步提高節(jié)能降耗的效果，體現(xiàn)“綜合節(jié)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(fā)的新型的可調光無極熒光燈與數字化無線通信系統(tǒng)的技術匹配，并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。

　　隨著能源緊張日益成為各國關心的焦點，節(jié)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，照明用電占據了其總量的20% 至30%。因此研發(fā)和推廣高效、節(jié)能的照明產品和照明方式成為電光源行業(yè)中的關鍵。

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

　　其次，通過調光電子鎮(zhèn)流器的多個接口與數字化無線通信系統(tǒng)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(tài)檢測、群組布置和中央控制臺監(jiān)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。

　　最后，對該技術及方案的市場前景進行了一定預期，并對節(jié)能效果給予了一定闡述。

　　1 無極熒光燈

　　在光源與照明領域，無極熒光燈以其無電極長壽命的特點而被廣泛接受。該光源采用獨特的電子鎮(zhèn)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(fā)光管，激發(fā)內部汞產生253. 7nm 紫外譜線，并最終激發(fā)管壁內部熒光粉材料產生可見光輸出。

　　無極熒光燈又根據鐵氧體磁芯安裝方式的不同而區(qū)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，多采用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制作難度要求不高，球形燈管利于燈具配光設計，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，則由磁芯外置于環(huán)形閉合燈管而啟動燃點。頻率范圍一般在幾百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; 而高頻率則由于傳導干擾和輻射干擾較難通過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(fā)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

　　將調光技術與無極熒光燈相結合，可以更好地實現(xiàn)節(jié)能照明。宏源公司通過自主研發(fā)的調光電子鎮(zhèn)流器， 可對LVD 無極燈進行功率調節(jié)， 范圍從100% 到30%。光通總量與功率比例呈線性關系。

　　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(xù)調光控制。

　　將燈具與照明控制系統(tǒng)相結合，為客戶提供整套照明方案是照明領域的發(fā)展趨勢。上海宏源通過LVD 無極燈電子鎮(zhèn)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(xiàn)由外部信號控制的開關、調光、啟動檢測、重復啟動控制等功能。

　　如圖2. c 所示，調光電子鎮(zhèn)流器與通訊系統(tǒng)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(tǒng)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，未啟動時則進行重復關斷再開啟。

　　圖2 LVD 各款電子鎮(zhèn)流器示意圖

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

　　2 通訊控制系統(tǒng)

　　數字化無極燈照明中，通過每個調光鎮(zhèn)流器與通信部件接口的匹配即可實現(xiàn)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后即執(zhí)行該動作，并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(fā)出指令，到最相近路燈執(zhí)行指令并再發(fā)送指令到其他相近路燈的循環(huán)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(zhí)行指令后的狀態(tài)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