基于無線通信系統(tǒng)的數(shù)字化無極熒光燈照明應(yīng)用

　　無極熒光燈作為一種高效、節(jié)能的照明產(chǎn)品，在道路、隧道、橋梁、大型廠房場(chǎng)館等工程中具有廣泛應(yīng)用。而以此產(chǎn)品為基礎(chǔ)，配備數(shù)字化無線通信控制技術(shù)，可以更大限度的增加對(duì)實(shí)際工程中照明的控制，并進(jìn)一步提高節(jié)能降耗的效果，體現(xiàn)“綜合節(jié)能性”特點(diǎn)。本文從原理和實(shí)際應(yīng)用角度分析了一種獨(dú)立研發(fā)的新型的可調(diào)光無極熒光燈與數(shù)字化無線通信系統(tǒng)的技術(shù)匹配，并對(duì)此類高端技術(shù)在城市道路照明市場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行了一定預(yù)期。

　　隨著能源緊張日益成為各國關(guān)心的焦點(diǎn)，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(jù)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(chǎn)品和照明方式成為電光源行業(yè)中的關(guān)鍵。

　　本文首先介紹了目前國內(nèi)市場(chǎng)上主要的無極熒光燈產(chǎn)品，并分析了此類產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用和節(jié)能效果。同時(shí)，對(duì)調(diào)光無極燈技術(shù)給予了一定闡述，并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用性給予了分析。

　　其次，通過調(diào)光電子鎮(zhèn)流器的多個(gè)接口與數(shù)字化無線通信系統(tǒng)的匹配，可以有效進(jìn)行集群式的照明控制，做到定時(shí)或?qū)崟r(shí)開關(guān)、單燈狀態(tài)檢測(cè)、群組布置和中央控制臺(tái)監(jiān)測(cè)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(chǎng)的方案。

　　最后，對(duì)該技術(shù)及方案的市場(chǎng)前景進(jìn)行了一定預(yù)期，并對(duì)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(lǐng)域，無極熒光燈以其無電極長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)而被廣泛接受。該光源采用獨(dú)特的電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)生射頻信號(hào)，而通過鐵氧體磁芯或特質(zhì)線圈耦合交變電磁場(chǎng)能量進(jìn)入等離子體發(fā)光管，激發(fā)內(nèi)部汞產(chǎn)生253. 7nm 紫外譜線，并最終激發(fā)管壁內(nèi)部熒光粉材料產(chǎn)生可見光輸出。

　　無極熒光燈又根據(jù)鐵氧體磁芯安裝方式的不同而區(qū)分為內(nèi)置式和外置式兩種。內(nèi)置式無極燈以磁芯內(nèi)插入球形泡腔體內(nèi)為主，多采用MHz 級(jí)的自激式振蕩電路產(chǎn)生射頻信號(hào)進(jìn)行燃點(diǎn)。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(shè)計(jì)，但整燈測(cè)試時(shí)EMC ( 電磁兼容性) 較難通過國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

　　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(dòng)燃點(diǎn)。頻率范圍一般在幾百KHz 級(jí)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(dǎo)干擾和輻射干擾較難通過EMC 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)而成為瓶頸。同時(shí)，外置式無極燈還需要額外注意磁芯實(shí)際溫度、汞齊點(diǎn)溫度等問題。而其發(fā)光面積大的特點(diǎn)使得光源表面亮度相對(duì)HID 光源低，眩光容易控制;但燈具選型和配光設(shè)計(jì)成為該類光源的另一技術(shù)課題。

　　LVD 無極燈產(chǎn)品及其主要性能如表1 和圖1 所示:

　　表1 LVD-200W 無極燈基礎(chǔ)性能

　　圖1 LVD 無極燈產(chǎn)品實(shí)物圖

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

　　而客戶可通過自行匹配0 ～ 10V 外部DC 電壓信號(hào)，即可進(jìn)行連續(xù)調(diào)光控制。

　　將燈具與照明控制系統(tǒng)相結(jié)合，為客戶提供整套照明方案是照明領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。上海宏源通過LVD 無極燈電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部引出控制接口，與無線通信設(shè)備進(jìn)行有效對(duì)接，可以實(shí)現(xiàn)由外部信號(hào)控制的開關(guān)、調(diào)光、啟動(dòng)檢測(cè)、重復(fù)啟動(dòng)控制等功能。

　　如圖2. c 所示，調(diào)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(jìn)行8pin 插針連接，其中對(duì)接信號(hào)包括:

　　(1) 通信系統(tǒng)需要的5V-DC 工作電壓;(2) 單燈開關(guān)控制信號(hào);(3) 分檔調(diào)光控制信號(hào)(30% ～ 100% 之間) ;(4) 光源開啟檢測(cè)，未啟動(dòng)時(shí)則進(jìn)行重復(fù)關(guān)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(diào)光控制器的調(diào)光電子鎮(zhèn)流器; c. 匹配通訊模塊的調(diào)光電子鎮(zhèn)流器

　　2 通訊控制系統(tǒng)

　　數(shù)字化無極燈照明中，通過每個(gè)調(diào)光鎮(zhèn)流器與通信部件接口的匹配即可實(shí)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(gè)群組) ， 通過單燈中MCU模塊設(shè)定該燈的編號(hào)( 即ip 地址)。由該群組控制器對(duì)最相近的路燈進(jìn)行開關(guān)、調(diào)光或定時(shí)控制，最相近的路燈中的通信模塊檢測(cè)此信息后即執(zhí)行該動(dòng)作，并進(jìn)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(shí)，每個(gè)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(gè)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(gè)組群的路燈傳遞控制方式示意圖