1 LED 智能控制技術概論

　　1.1 研究內(nèi)容

　　LED 智能控制技術是通過網(wǎng)絡連接到控制系統(tǒng)，利用智能客戶端對燈光進行調(diào)控，改變燈光以符合場景舒適性的場景設置，調(diào)配出更舒適、安全、節(jié)能、健康及適宜的光環(huán)境。LED 是目前光源中最適合進行調(diào)節(jié)控制的光源，健康的智能照明是照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。

　　智能控制照明系統(tǒng)利用先進電磁調(diào)壓及電子感應裝置，以公共照明 G-BUS 系統(tǒng)智能為平臺，對供電進行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，提高線路功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達到優(yōu)化供電目的。

　　當前盛行的照明控制系統(tǒng)均基于現(xiàn)場總線(FCS)技術，按協(xié)議的開放性可分為封閉和開放兩類。封閉協(xié)議有 Bus 和 Dynet;開放協(xié)議有 EIB、DALI、X-10 和 HBS。

　　(1)Bus 總線協(xié)議，采用一對雙絞線(既提供總線設備工作電源、又傳輸總線設備信息)，總線設備之間能直接通信，無須通過中央控制器，支持線形、星形或樹形結構但不支持環(huán)網(wǎng)結構。

　　(2)Dynet 總線協(xié)議，采用兩對雙絞線(一對雙絞線提供 DC12V 總線設備工作電源、另一對雙絞線用于傳輸總線設備信息)，基于 RS485 四線制的傳輸協(xié)議，只支持線形結構。

　　(3)EIB(European Installing Bus)總線協(xié)議，在歐洲占主導地位的樓宇和居家自動化標準。1999年，EIB 進入中國。

　　(4)DALI(Digital Addressable Lighting Interface)協(xié)議，是數(shù)字式可尋址燈光接口的縮寫，它定義了控制裝置與設備控制器之間的通信方式。DALI 協(xié)議以其實用性強、易于擴展、系統(tǒng)開發(fā)難度小及開發(fā)成本低等特點，在智能控制照明領域中具有一定優(yōu)勢。

　　(5)X-10 采用電力線載波技術，在北美取得了巨大的商業(yè)成功。應用該協(xié)議的產(chǎn)品無需布線，易用和價廉是其最大亮點。

　　(6)HBS 是日系企業(yè)推出的家庭網(wǎng)絡協(xié)議。

　　1.2 技術原理與功能元素

　　1.2.1 技術原理

　　通過環(huán)境光檢測，可在其它光源已提供充足照明時調(diào)暗照明燈，此外，通過檢測環(huán)境光的顏色，能夠調(diào)節(jié) RGB 照明系統(tǒng)的顏色。通信功能則允許遠程控制并將照明裝置連接成中央網(wǎng)絡。電能測量準確計算消耗的功率，為預測性維護提供系統(tǒng)洞察力。所有這些特性——環(huán)境光檢測、通信、電能測量——將進一步節(jié)省能源，降低運營成本。

　　環(huán)境光傳感器(ALS)檢測到附近的光量,這些功能器件成為 LED 照明系統(tǒng)的“眼睛”，也是節(jié)約能耗的關鍵。當房間已經(jīng)有充足的光亮時，照明完全沒必要，系統(tǒng)可將照明燈調(diào)暗或完全關閉，降低功耗并延長了照明燈的壽命。ALS 的關鍵特性包括燈的流明、功耗監(jiān)測以及 IR 和 UV 濾光，這些傳感器必須安靜地運行在系統(tǒng)中，不能消耗過大電能而破壞系統(tǒng)節(jié)能的初衷。好的 ALS 耗流達到 1μ A 以下，流明檢測范圍必須達到室外環(huán)境的典型流明范圍 0.1lx-100 000lx，一般可滿足大多數(shù)應用要求。考慮到系統(tǒng)可靠性，可能有必要采用略大的范圍。IR 和 UV 濾光可消除實際系統(tǒng)中不可見光的光譜。

　　1.2.2 功能元素

　　(1)智能 LED 光檢測功能

　　環(huán)境光傳感器必須避開照明燈本身的光線照射，避免對環(huán)境光測量的影響。該設計中，ALS 位于獨立的電路板上，處于照明燈主體的陰影下，這種設計使 ALS 能夠在檢測到環(huán)境光超過預設值時，系統(tǒng)將關閉照明燈。RGB 傳感器甚至能夠為照明應用增加更多“功能”。類似于圖 1 帶有 RGB 和 ALS 的 LED 照明系統(tǒng)能夠動態(tài)調(diào)節(jié)燈顏色輸出，以滿足特殊的應用需求，例如舞臺情景照明或商業(yè)展示。

　　圖 1：ALS 安裝處于照明燈主體的陰影下避免傳感器讀取本身光強

　　(2)LED 智能通信

　　通過將照明燈組網(wǎng)，即可通過網(wǎng)絡控制燈的開、關及調(diào)光，這種操作將降低能耗。通信也為斷電、維護和應急提供快速反饋，該智能通信將節(jié)省總體系統(tǒng)維護成本。無線和有線通信能夠在不同環(huán)境下很好地工作，取決于網(wǎng)絡規(guī)模和拓撲。無線比較適合于小型室內(nèi)以及大型室外應用，后者需要具有連續(xù)視線、可用的頻帶以及裕量足夠的傳輸功率。電力線通信(PLC)是利用現(xiàn)有電力線實現(xiàn)通信，PLC 非常適合于大型市政類照明系統(tǒng)、隧道、室內(nèi)停車場等由于物理位置或建筑墻壁的原因而無法利用自然光的環(huán)境。所有通信引用中，可靠性是關鍵所在，如果通信發(fā)生故障系統(tǒng)就毫無益處。

　　無線應用中，信號傳輸方式可能是 WiFi、ZigBee 或其它，往往屬于但不僅限于工業(yè)、科學和醫(yī)療(ISM)射頻的標準協(xié)議。限制功耗提供了網(wǎng)絡靈活性，如果端點使用電池時則至關重要。圖 2 所示是一種獨特的應用，其中照明燈開關上配備有能量收集射頻(RF)收發(fā)器。系統(tǒng)收集用于啟動開關的能量，產(chǎn)生可使用的直流電壓，支持照明燈具的無線電通信(1GHzRF)。只要信號能夠覆蓋光源，該開關可置于房間內(nèi)的任何地方。無需連接照明開關，應用設計更靈活及照明控制更可靠。

　　圖2：樓宇自動化應用照明開關具有收發(fā)器用以控制 LED 照明

　　PLC 照明控制方法利用現(xiàn)有的供電線路不失為高性價選擇，由于通過維護很好的現(xiàn)有供電線路實現(xiàn)通信，PLC 避免了如共用通信頻率、惡劣天氣時的性能及網(wǎng)絡維護等許多麻煩。其范圍、速度和可靠性是設計PLC 的關鍵。

　　電力線的噪聲極大影響系統(tǒng)通信的可靠性，G3-PLC 通信是一種基于 OFDM 的新型 PLC 標準，可實現(xiàn)電力線的可靠通信。該標準支持高達 300kbps 的速度、網(wǎng)狀組網(wǎng)以及高噪聲環(huán)境下的可靠模式，非常適合 LED控制網(wǎng)絡。基于 OFDM、PLC 控制的照明網(wǎng)絡類似于現(xiàn)有的 G3-PLC。

　　圖3：采用 PLC 的市政路燈網(wǎng)絡示例

　　圖3 所示為 NyxHemeraTechnologies 公司用于道路照明的 PLC 裝置，該系統(tǒng)節(jié)約 25%的電能及維護成本降低了 30%。該大型設施系統(tǒng)支持最多 1022 盞照明燈，其通信距離長達 3km。

　　(3)智能 LED 照明電能測量功能

　　智能 LED 照明還需具備電量計算能力，從智能電表到電壓控制器再到電動汽車充電器，每個智能電網(wǎng)裝置都具有電能測量功能，實時為電力公司和用戶提供準確的用電量信息。發(fā)回耗電量的大多數(shù)照明裝置提供關于建筑及市政照明環(huán)境的詳細信息，可確保電力公司收費與用戶的實際耗電一致。通過調(diào)光或在不使用時關閉照明燈，及時和準確地響應用戶需求。此外，特定照明燈的耗電波動說明需要進行系統(tǒng)維修、維護或更換。毫無疑問，許多照明燈處于難觸及的區(qū)域，優(yōu)化維護可節(jié)省費用。為生成智能電網(wǎng)中的有用數(shù)據(jù)，電能測量設計必須在較寬的電流范圍保持高精度測量。不僅如此，限制或消除校準時間也會降低總體系統(tǒng)成本。圖 4 所示為一種靈活的 LED 照明設計，具有電能測量功能，電能測量芯片也提供系統(tǒng)調(diào)光和DALI 接口。

　　圖4：完整的具有電能測量功能的智能 LED 照明系統(tǒng)

　　目前許多城市安裝了非智能 LED 照明燈，這為改善 LED 照明設施性能的集成模塊提供了巨大的商機。為實現(xiàn)可升級，這些系統(tǒng)需要連接到智能照明系統(tǒng)，如果 LED 的成本和容量一定，簡單更換相對較新和效率較高的 LED。簡單接口例如 DALI 允許將來增加 ALS、通信和電能測量功能。

　　1.3 技術特點

　　(1)智能化：具有信息采集、傳輸、邏輯分析、智能分析推理及反饋控制等智能特征的控制系統(tǒng)。

　　(2)可接入各種傳感器對燈光進行自動控制。

　　(3)時間控制：某些場合可以隨上下班或需求時間進行調(diào)整亮度。

　　(4)系統(tǒng)集成：是集計算機技術、計算機網(wǎng)絡通信技術、自動控制技術、微電子技術、數(shù)據(jù)庫技術和系統(tǒng)集成技術于一體的現(xiàn)代控制系統(tǒng)。

　　(5)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)：利用上述控制手段進行綜合控制或與樓宇智能控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

　　(6)系統(tǒng)可控制任意回路連續(xù)調(diào)光或開關。

　　(7)使用方便：由于各種控制信息可以以圖形化的形式顯示，所以控制方便，顯示直觀，并可以利用編程的方法靈活改變照明效果。

　　(8)場景控制：可預先設置多個不同場景，場景切換時可多種變換模式淡入或淡出。

　　(9)移動傳感器：對人體紅外線檢測達到對燈光的控制。如人來燈亮，人走燈滅(暗)。

　　(10)光亮照度傳感器：對某些場合可根據(jù)室外光線的強弱調(diào)整室內(nèi)光線，如學校教室的恒照度控制。

　　(11)紅外遙控：可用手持紅外***對燈光進行控制。

　　(12)可由聲、光、熱、人及動物的移動檢測達到對燈光的控制。

　　(13)網(wǎng)絡化：傳統(tǒng)照明控制大都是獨立的、本地的或局部的系統(tǒng)，不需要利用專門的網(wǎng)絡進行連接，而智能照明控制可以是大范圍的控制系統(tǒng)，需要包括硬件技術和軟件技術的計算機網(wǎng)絡通信技術支持，以進行必要的控制信息交換和通信。

　　2 LED 智能控制技術的應用現(xiàn)狀

　　LED 照明使世界變得更節(jié)能，同時 LED 燈通信和控制方式結合的智能照明會更加便捷及可控。LED 燈可以通過光線傳輸網(wǎng)絡信號、控制信號和發(fā)出調(diào)制過的信號，完成信息和指令的傳輸。除了連接網(wǎng)絡外，LED燈還能充當各種家用電器的指揮官。

　　可通過計算機網(wǎng)絡對整個智能控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，例如了解當前各個照明回路的工作狀態(tài)、設置及修改場景、當有緊急情況時控制整個系統(tǒng)及發(fā)出故障報告。 可通過網(wǎng)關接口及串行接口與大樓的 BA 系統(tǒng)、消防系統(tǒng)或保安系統(tǒng)等控制系統(tǒng)相連接, LT-net 智能照明控制系統(tǒng)通常由調(diào)光模塊、開關功率模塊、場景控制面板、傳感器、編程器、編程插口及 PC 監(jiān)控等部件組成，將各種具備獨立控制功能的模塊連接在計算機數(shù)據(jù)線上，即可組成一個獨立的照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對燈光系統(tǒng)的各種智能化管理及控制。

　　在硬件方面，采用 ZigBee 無線技術，并結合 GPRS(或 3G/4G)技術，實現(xiàn)近距離操作、遠距離 GPRS 操控或遠近結合的通信模式，可以身在千里之外，猶若盡在咫尺之間。在軟件方面，高度集成于可擴展的功能，基本需求(燈具開關)、擴展需求(電流、電壓、功率因素檢測)及創(chuàng)新需求(單燈控制、多燈聯(lián)動、調(diào)光調(diào)色)靈活組成，既滿足照明需求，同時又能擴展更多的功能帶來更好的用戶體驗。

　　2.1 應用類別

　　智能控制照明技術在確保燈能夠正常工作的前提下，對燈輸出一個最佳的照明功率，可減少照明眩光，使燈光所發(fā)出的光線更加柔和及照明分布更加均勻，又節(jié)省電能 20%-40%。智能控制照明技術適應性強，可在照明及混合電路中使用，也能在各種惡劣的電網(wǎng)環(huán)境和復雜的負載情況下連續(xù)穩(wěn)定地工作，同時還將有效地延長燈具壽命和減少維護成本。

　　2.1.1 點(燈)控制型

　　點(燈)控制就是指可以直接對某盞燈進行控制的系統(tǒng)或設備，早期的照明控制系統(tǒng)和家庭照明控制系統(tǒng)及普通的室內(nèi)照明基本上都采用點(燈)控制方式，這種控制方式僅使用一些電器開關、導線及組合就可以完成燈的控制，是目前使用最為廣泛和最基本的照明控制，也是照明控制系統(tǒng)的基本單元。

　　2.1.2 區(qū)域控制型

　　區(qū)域控制照明系統(tǒng)，是指能在某個區(qū)域范圍內(nèi)完成照明控制的系統(tǒng)，特點是可以對整個區(qū)域范圍內(nèi)的所有燈具按不同的功能要求進行直接或間接的控制。由于照明控制系統(tǒng)在設計時基本上是按回路容量進行的，即按照每回路進行分別控制的，所以又叫做路(線)控型照明系統(tǒng)。

　　一般而言，路(線)控型照明系統(tǒng)由控制主機、控制信號輸入單元、控制信號輸出單元和通信控制單元等組成。主要用于道路照明控制、廣場及公共場所照明、大型建筑物、城市標志性建筑物、公共活動場所和橋梁照明控制等應用場合。

　　2.1.3 網(wǎng)絡控制型

　　網(wǎng)絡控制型照明系統(tǒng)通過計算機網(wǎng)絡技術將許多局部或小區(qū)域內(nèi)的照明設備進行聯(lián)網(wǎng)，從而由一個控制中心進行統(tǒng)一管理的照明控制系統(tǒng)。在照明控制中心內(nèi)，由計算機控制系統(tǒng)對控制區(qū)域內(nèi)的照明設備進行統(tǒng)一的控制管理，網(wǎng)絡控制型照明系統(tǒng)一般由硬件控制系統(tǒng)(服務器、計算機工作站、網(wǎng)絡控制交換設備)和照明控制軟件(數(shù)據(jù)庫、控制應用等)兩大部分組成。通過控制信號傳輸系統(tǒng)完成照明網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中有關控制信號和反饋信號的傳輸，從而完成對控制區(qū)域內(nèi)的照明設備進行控制。

　　網(wǎng)絡控制交換設備實際上是對一定控制區(qū)域的若干小區(qū)域的照明控制系統(tǒng)(設備)進行聯(lián)網(wǎng)控制，區(qū)域照明控制系統(tǒng)(設備)是整個聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，它既可以作為一個獨立的控制系統(tǒng)使用，也可以作為聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的終端設備使用。

　　通過整個照明控制系統(tǒng)要完成對每盞燈的控制，燈的控制設備安裝在每盞燈上，并可以通過遠程控制信號傳輸單元與照明控制中心通信，從而完成對每盞燈的有關控制(如開/關、調(diào)光控制)，并可以通過照明控制中心對每盞燈的工作狀態(tài)進行有關監(jiān)控，從而完成對每盞燈的控制。

　　2.2 技術創(chuàng)新實例

　　隨著照明系統(tǒng)應用場合的不斷變化，應用情況也逐步復雜和豐富多彩，僅靠簡單的開關控制已不能滿足現(xiàn)代照明所需要的控制，所以要求照明控制也應隨之發(fā)展而變化，利用智能化控制照明可以根據(jù)環(huán)境變化、客觀要求、用戶預定需求等條件而自動采集各種信息，并對所采集的信息進行相應的邏輯分析、推理及判斷,分析結果按要求的形式存儲、顯示及傳輸，并進行相應的工作狀態(tài)信息反饋控制，以達到預期的控制效果。尤其是計算機技術、計算機網(wǎng)絡技術、各種新型總線技術和自動化技術的發(fā)展，使得智能控制照明技術有了很大的改觀。如 Lumen Smart LED、飛利浦 hue 及 Lifi 等。

　　(1)Lumen Smart LED

　　Lumen Smart LED 的設置非常簡單，你只需要把燈裝入燈具、在手機上下載應用程序就可以開始配對，省去了 WiFi 燈泡接入路由器的步驟，一旦連接成功，就可以使用應用程序來進行控制，支持 iOS 及 Android系統(tǒng)設備。應用程序非常直觀，主屏幕的選色區(qū)域可以讓你自由調(diào)節(jié)燈顏色、開啟/關閉或 RGB 模式。除此之外，Lumen Smart LED 還擁有豐富的模式及預設功能，Lumen Smart LED 擁有 400 流明的亮度，亮度相當于 40W 白熾燈泡。當然，Lumen Smart LED 的價格要更低一些，所以性能也可以接受。Lumen Smart LED 的優(yōu)勢在于更廣泛的顏色范圍和更準確的色調(diào)，可以實現(xiàn)更生動的照明，尤其是在類似“派對模式”這種需要豐富顏色效果的場景。

　　(2)Philips hue

　　在 2014 年拿下 iF 大獎的 Philips hue，是第一個可連結網(wǎng)路與智慧型手機 APP 的 LED 燈，改變了燈泡只有照明功能的傳統(tǒng)概念。透過 40 種以上的 APP，可顯示天氣狀態(tài)、球賽結果、電子郵件，甚至于社群網(wǎng)站上如果有重要訊息，也可以透過不同的燈色來辨識。當然 Philips hue 最基本的功能就是自由變換燈色，家中的燈光也能輕松變換居家燈光色調(diào)，使家居照明環(huán)境可以變得更精采，甚至可以表現(xiàn)我們的心情和生活態(tài)度。

　　這可以說是 LED 照明技術和無線控制技術的結合，未來應用性更廣，不只能透過時間來自動提醒，另外在地理定位、遠端遙控、場景控制、照片取色…等燈光管理運用，都是相當有創(chuàng)意的功能。

　　(3)Lifi

　　復旦大學計算機科學技術學院研究人員將網(wǎng)絡信號接入一個 1W 的 LED 燈，燈光下的 4 臺電腦即可上網(wǎng)，最高速率可達 3.25G，平均上網(wǎng)速率達到 150M，堪稱世界最快的“燈光上網(wǎng)”。研究人員遲楠教授指出，光和無線電波一樣，都屬于電磁波的一種，傳播網(wǎng)絡信號的基本原理是一致的。給普通的 LED 燈裝上微芯片，可以控制它每秒數(shù)百萬次閃爍，亮了表示 1,滅了代表 0。由于頻率太快，人眼根本覺察不到，光敏傳感器卻可以接收到這些變化，二進制的數(shù)據(jù)就被快速編碼成燈光信號并進行了有效的傳輸。燈光下的電腦通過一套特制的接收裝置讀懂燈光里的“莫爾斯密碼”。

　　“有燈光的地方，就有網(wǎng)絡信號。關掉燈，網(wǎng)絡全無。”與現(xiàn)有 WiFi 相比，未來的可見光通訊安全又經(jīng)濟，WiFi 依賴看不見的無線電波傳輸，設備功率越來越大，局部電磁輻射勢必增強，無線信號穿墻而過，網(wǎng)絡信息不安全。這些安全隱患在可見光通訊中“一掃而光”。而且，光譜比無線電頻譜大 10000 倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網(wǎng)絡設置又不需要任何新的基礎設施。

　　2.3 技術優(yōu)勢

　　2.3.1 轉換場景多樣化

　　智能控制照明系統(tǒng)可預先設置不同的場景模塊,需要時只要在相應的控制面板上進行操作即可調(diào)入所需的場景。用戶還可以通過可編程控制面板對場景進行實時調(diào)節(jié)，以適應不同要求。另外,用戶還可以通過接口用便攜式編程器進行不同場景的變換設置。

　　系統(tǒng)最大的特點是場景控制，在同一室內(nèi)可有多路照明回路，對每一回路亮度調(diào)整后達到某種燈光氣氛稱為場景。可預先設置不同的場景，切換場景時的淡入淡出時間，使燈光柔和變化。時鐘控制，利用時鐘控制器，使燈光呈現(xiàn)有時間規(guī)律的變化，以及利用各種傳感器及***達到對燈光的控制。

　　現(xiàn)代建筑照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應具備多種控制方案，使建筑物的照明藝術性更強，讓人們欣賞到美侖美奐的視覺效果。如果在建筑物內(nèi)的展廳、報告廳、大堂、中庭以及外部的輪廓配備智能控制照明系統(tǒng)，按不同時間、不同用途、不同的效果及采用相應的預設置場景進行控制，利用場景變化增加環(huán)境藝術效果，產(chǎn)生立體感和層次感，營造出舒適的環(huán)境，達到豐富的照明效果。

　　2.3.2 照度均勻性更好

　　一般照明設計師對新建筑物進行照明設計時,會考慮到隨著時間的推移,燈具光通量和墻面反射率衰減,因此,其初始照度設置較高。這種設計不僅造成建筑物在不同使用期(或再次裝飾的間隔期)的照度不一致,而且還會由于初期照度偏高而造成不必要的能源浪費。當采用智能照明控制后,雖然照度還是偏高設計,但由于可以智能調(diào)光,系統(tǒng)將會按照預先設置的標準亮度使照明區(qū)域保持恒定的照度,而不受燈具效率降低和墻面反射率衰減的影響。

　　在學校的教室，要求靠窗與靠墻光強度其本相同，于是在靠窗與靠墻處分別加裝傳感器，當室外光線強時系統(tǒng)會自動將靠窗的燈光減弱或關閉，以及根據(jù)靠墻傳感器調(diào)整靠墻處的燈光亮度。當室外光線變?nèi)鯐r，傳感器會根據(jù)感應信號調(diào)整燈的亮度到預先設置的光照度值。當燈具的使用時間越長時光通量會降低，墻面的反射率也會隨之衰減造成教室的照度不均勻時，可通過智能系統(tǒng)的控制可調(diào)節(jié)照度達到相應的需求值。

　　2.3.3 提升節(jié)能效果

　　智能控制照明系統(tǒng)借助各種不同的“智能設置”控制方式和控制單元，對不同時間不同環(huán)境的光照度進行精確設置及管理，實現(xiàn)二次節(jié)能。按照時段或需求進行調(diào)光控制，并可實現(xiàn)單燈與多燈控制。經(jīng)過對數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析表明，使用智能控制照明系統(tǒng)可節(jié)約 30%以上電力。

　　當人進入采用傳感器感應區(qū)域后漸升光亮，當人走出感應區(qū)域后燈光漸漸減低或熄滅，使一些走廊、樓道的“長明燈”得到控制。系統(tǒng)給需要的地方在需要的時段以充分的照明及關閉不需要的燈,使系統(tǒng)節(jié)能效果更佳。

　　2.3.4 延長燈具壽命

　　燈具損壞的主要原因之一是電網(wǎng)電壓波動大,智能控制照明系統(tǒng)可以有效地抑制電網(wǎng)電壓的波動，通過系統(tǒng)對電壓的限定和軛流濾波等功能，有效避免了過電壓和欠電壓對燈具的損害。采用軟啟動的方式避免電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓使燈具免受沖擊。另外，智能控制照明系統(tǒng)同時還具備了軟啟動和軟關斷技術，避免了沖擊電流對燈具的損害。從而使燈具壽命延長,大大減少更換燈具的維修工作量，降低了照明系統(tǒng)的故障率和運行維護費用。

　　2.3.5 提高經(jīng)濟回報

　　智能控制照明系統(tǒng)以模塊式的自動控制為主，手動控制為輔，照明預置場景的參數(shù)以數(shù)字式存儲在EPROM 中，這些信息的設置和更新十分方便，加上燈具壽命的大大延長，使照明管理和設備維護變得更加簡單。

　　據(jù)專家測算，照明項目僅從節(jié)電和控制燈具應用數(shù)量，用三至五年的時間，業(yè)主就可基本收回智能控制照明系統(tǒng)所增加的全部費用。而智能控制照明系統(tǒng)可改善照明環(huán)境，提高員工工作效率以及減少維修和管理費用等，也為業(yè)主節(jié)省下一筆可觀的費用。

　　綜上所述,智能化與照明技術的結合,構筑了充分的技術平臺,將節(jié)能、低能耗、長壽命、運行節(jié)約、以人為本等綠色和持續(xù)節(jié)能的理念充分演繹。

　　2.4 存在的問題

　　智能照明應用推廣的主要障礙有三點，一是需要復雜的系統(tǒng)支持，施工難度大;二是成本高，大部分用戶比較難于接受;三是需要專業(yè)技術人員進行調(diào)試及維護。

　　3 智能控制 LED 照明的發(fā)展趨勢

　　《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014-2020 年)》在“推進智慧城市建設”一節(jié)中指出，智慧城市建設要“統(tǒng)籌城市發(fā)展的物質資源、信息資源和智力資源利用，推動物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術創(chuàng)新應用，實現(xiàn)與城市經(jīng)濟社會發(fā)展深度融合。

　　對于智能控制 LED 照明的未來展望，LED 并不應僅僅局限于照明的功能，LED 本身具有非常方便調(diào)制和控制的特性，基于這一特性可以做一個智慧中樞，將各種控制信息集中在一起，LED 將有望集合更多的應用及實現(xiàn)更多的功能。LED 照明如同一輛保時捷，在鄉(xiāng)間泥濘小路上它的行進速度可能與拖拉機相差不大，但如果修一條公路和保時捷一起賣給用戶，就會讓用戶明顯感受到更多的便利和享受。LED 與智能控制結合在一起才能最大限度突顯 LED 照明的特性和優(yōu)勢，從而取代傳統(tǒng)照明，打造一個符合智能控制基本需求的低功耗、高效率的 LED 照明系統(tǒng)。

　　3.1 技術發(fā)展方向

　　3.1.1 Bus 系統(tǒng)

　　Bus 系統(tǒng)由信號輸入、控制單元及系統(tǒng)主機三部分組成，信號輸入是將外界控制信號轉換為系統(tǒng)信號，包括各類控制面板、觸摸屏、智能傳感器和***等。控制單元執(zhí)行系統(tǒng)命令實現(xiàn)照明控制，包括各類控制模塊或調(diào)光模塊等。系統(tǒng)主機包括監(jiān)控軟件及通信接口等。

　　采用全分布式結構(集散控制系統(tǒng)結構)，每臺控制模塊、控制面板和網(wǎng)橋均自帶 CPU，可實現(xiàn)現(xiàn)場控制及中控電腦集中控制，控制系統(tǒng)的可靠性、擴展性和兼容性都很高。

　　3.1.2 DALI 系統(tǒng)

　　DALI 是數(shù)字照明控制協(xié)議，不歸屬任何一家公司。DALI 定義協(xié)議時，旨在建立一個結構清晰的簡單系統(tǒng)，用于智能控制照明的高性能管理。DALI 提供了一種簡單的數(shù)字通訊方式，控制簡單靈活，并可混搭不同廠家符合 DALI 標準的照明設備，一個系統(tǒng)中可以有多個控制器并可以單獨存儲數(shù)據(jù)。

　　3.1.3 節(jié)能設計及數(shù)字控制

　　隨著樓宇自控技術和照明控制技術的迅速發(fā)展，照明控制系統(tǒng)采用先進的節(jié)能設計和數(shù)字控制將是必然的趨勢。DALI 系統(tǒng)有很多優(yōu)勢，可以點對點的控制，但造價太高。目前 bus 系統(tǒng)，能滿足基本集中控制和分散控制，但不便于與樓宇自控系統(tǒng)組網(wǎng)。

　　從技術發(fā)展趨勢來看，封閉協(xié)議與自控技術發(fā)展的潮流不一致，企業(yè)研究及開發(fā)智能控制系統(tǒng)時，原則上應遵循某種開放協(xié)議，保證系統(tǒng)具有很強的可擴展性，可將不同廠家產(chǎn)品按某種協(xié)議組網(wǎng)，以滿足不同用戶的需求。

　　DALI 協(xié)議是技術發(fā)展的一種趨勢，Bus 系統(tǒng)中的分組控制理念比較適合中國國情，將來的智能控制系統(tǒng)應趨向于將兩者先進的理念結合，演變成具有較強的擴展性、良好的兼容性及良好的經(jīng)濟適用性。

　　目前，工業(yè)信息化部在很多城市試點三網(wǎng)融合技術，這也為很多弱電系統(tǒng)發(fā)展指明了方向，必須適應數(shù)字化發(fā)展趨勢且進行系統(tǒng)融合。城市建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡后，建筑物內(nèi)也需要考慮各系統(tǒng)的融合問題。

　　智能控制系統(tǒng)的通訊協(xié)議不應僅局限于照明系統(tǒng)，還需要考慮融入樓宇自控系統(tǒng)，這樣做有很多好處，如系統(tǒng)聯(lián)動差錯率會大大降低、能減少一個系統(tǒng)平臺，可降低工程投資。

　　照明控制系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)可考慮采用非常成熟的 TCP/IP 協(xié)議，TCP/IP 通信接口很成熟且低廉，系統(tǒng)可以直接依托建筑內(nèi)部網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，不再單獨敷設總線，能減少工程復雜程度及避免重復投資。

　　3.2 技術應用前景

　　3.2.1 家居領域——提供舒適的生活空間

　　據(jù)了解，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展，預計智能家居市場需求將迎來快速增長期。根據(jù)《2013 年度中國智能家居行業(yè)研究報告》中顯示，未來 3 年，國內(nèi)智能家居市場增速將不斷提升，到 2016年預計可達到 29.17%，到 2017 年，國內(nèi)智能家居行業(yè)市場規(guī)模將達 80 億元。

　　智能家居市場的迅速發(fā)展，吸引了眾多企業(yè)加入。智能家居已成為 LED 照明企業(yè)的主要技術開發(fā)方向之一。尤其在無線網(wǎng)絡業(yè)務的普及下，大多數(shù)家庭都具備了部署智能化家居系統(tǒng)的基礎條件，為智能家居照明做了很好的鋪墊。而近年來智能手機的迅猛發(fā)展，也使得人們對智能照明應用的接受度大大提高。

　　智能控制 LED 照明不是簡單的替換傳統(tǒng)照明產(chǎn)品，而是基于 LED 產(chǎn)品的可控性，結合先進的通訊、傳感和云計算等現(xiàn)代化科技手段，使照明更為智能化，更能夠營造一個舒適的空間環(huán)境。在實際運用中，真正的智能控制照明往往還要復雜得多。

　　IGOO 發(fā)布了一款智能燈，號稱顛覆傳統(tǒng)家庭燈光產(chǎn)品，將高端科技帶入家用照明領域，其獨特的“光曲播放器”中更擁有起居、睡眠、就餐、教育、聚會、愛情、音樂、光療等八大類光曲。據(jù)說光療功能還可以有效改善失眠的癥狀，幫助調(diào)節(jié)商務人士經(jīng)常出現(xiàn)的時差狀況等。Philips 推出過一款概念 LED 燈，不僅通過以太網(wǎng)供電，還能感知區(qū)域內(nèi)人員動作和環(huán)境溫度等信息。近期 LG 也發(fā)布了首款名為 Smart Lamp的智能燈泡，該燈泡據(jù)稱要比傳統(tǒng)的燈泡節(jié)能 80%，然而該燈泡最大的亮點是，用戶可以通過手機上的 app來開啟、關閉或調(diào)整燈泡亮度。

　　智能照明無疑帶給了人們?nèi)�新的家居生活體驗，而目前智能照明的推廣障礙，主要集中在產(chǎn)品價格和使用習慣。在產(chǎn)品價格方面，由于 LED 照明市場已日趨成熟，整個產(chǎn)業(yè)鏈的整合已經(jīng)將 LED 燈的成本拉到了用戶可接受范圍內(nèi)。在使用習慣方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展以及各個照明巨頭如 Philips、Osram 等紛紛進入這一領域，未來的家居必然會走向智能化。

　　總體而言，未來的智能照明，人們將可以通過智能手機或平板電腦上的應用程序來實現(xiàn)光的智能調(diào)節(jié)。人們通過智能家居控制系統(tǒng)，可以在不同的家居空間和氛圍中自由控制和設置單個 LED 燈和整體照明場景，以配合人們生活最需要的舒適照明。而且，通過生物有效光的調(diào)節(jié)，還能對人們的生活健康起到積極作用。此外，當人們外出時，也可以通過智能系統(tǒng)調(diào)節(jié)家中的照明設備。

　　Osram 首席技術官 PeterLaier 博士認為，光的“連接”是未來照明走向數(shù)字化的關鍵步驟。現(xiàn)今 LED的特性還未完全發(fā)揮，透過半導體照明技術的發(fā)展，未來將能夠開發(fā)更多 LED 智能照明產(chǎn)品，并讓照明應用更為智慧化。

　　3.2.2 辦公領域——在節(jié)能中提高效率

　　辦公場所代表了一個公司的形象，而智能化及便捷的工作環(huán)境能讓辦公室的員工更加舒適。在快節(jié)奏的今天,辦公人員每日忙于處理繁忙的事務，簡便、靈活及舒適的辦公環(huán)境能讓他們心情愉悅和工作效率的提高。智能照明為辦公室?guī)�來了舒適和人性化的光環(huán)境，比如，在會議室采用的智能自動調(diào)光系統(tǒng)有多種預先場景設置，簡單的一個按鈕就可以切換出不同的照明模式，為辦公人員提供所需的舒適燈光，使員工處于最佳的工作狀態(tài)。

　　同時,良好的節(jié)能意識也能在智能照明系統(tǒng)內(nèi)完美體現(xiàn)，智能化系統(tǒng)的自動感應控制裝置可以有效地利用自然光使照明環(huán)境保持在恒照度，可自動關閉無人區(qū)域的照明設備，將不必要的能耗降到最低，使節(jié)能達到 75%以上。

　　總之,舒適先進的燈光猶如美妙的音樂，于潛移默化之中影響人們的工作狀態(tài)。隨著日常商務事務的日漸繁忙，人們在辦公室呆的時間也越來越長，對工作環(huán)境的關注也愈加重視，高品質的智能化辦公照明進駐辦公室將提升人們的工作效率。

　　3.2.3 公共設施領域——綠色環(huán)保

　　智能控制技術在公共設施中的應用也非常重要。隨著科技的發(fā)展，可以在隧道內(nèi)用智能路燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)路燈，這種“精明”的路燈不僅可以全天候亮燈，而且還能隨著太陽光線的強弱而自動調(diào)節(jié)燈光的強弱，既避免內(nèi)外光差對駕駛人員的影響又節(jié)能且環(huán)保。

　　同樣，很多橋洞最普遍的問題就是橋下光線太暗極易發(fā)生事故。隨著智能控制 LED 照明系統(tǒng)的應用，這種狀況也得到了改變，例如應用了目前國際上普遍推廣的 LED 智能無級控制燈系統(tǒng)后，可使燈的發(fā)光強度隨著早晨太陽的升起而漸漸增強,又會隨著太陽的偏西而漸漸減弱進入夜間照明模式。

　　3.3 打造利潤新增長點

　　未來幾年，中國 LED 照明的市場規(guī)模將突破 1000 億美元，而目前國內(nèi)的智能控制 LED 照明市場滲透率還不足 2%，產(chǎn)品應用主要體現(xiàn)在可調(diào)光調(diào)色的居家照明和可調(diào)亮度的 LED 道路照明。未來智能家居照明和智能道路照明等市場將大大擴大，即使以 20%的滲透率計算，也有數(shù)百億美元(合計千億元人民幣)的市場空間待發(fā)掘。

　　據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，搭配了智能控制的 LED 燈具出廠價比普通燈具高出了 20%至 30%。僅此一項智能化配置就可以為燈具至少增加 20%的毛利潤，而一些高端的可調(diào)光調(diào)色類產(chǎn)品甚至可以達到 30%以上的毛利潤。

　　在智能控制 LED 照明廣闊的市場打造利潤新增長點，其發(fā)展趨勢主要有以下幾方面：

　　(1)品牌集成各方贏利

　　品牌集成將是智能控制照明的發(fā)展趨勢，將不同品牌的產(chǎn)品集中到一個平臺上，最大好處是可以將各品牌的最好產(chǎn)品集中到一個項目中完善家居的智能化。事實上，市場上照明產(chǎn)品種類繁多，如果要求所有的設備都是同一廠家的產(chǎn)品，或一個系統(tǒng)只能用同一個廠家的所有產(chǎn)品配套是不現(xiàn)實的。而且，客戶在性能和價格上也缺乏自主權——要么全盤接受，要么只能全部放棄。統(tǒng)一的控制平臺則能很好地兼顧各方利益，客戶可以選擇任意產(chǎn)品，只要它在性能上也符合要求，這樣，客戶在預算上也會有很大的主動性。

　　(2)走向以人為本的科學化照明

　　智能控制照明將從純粹的智能功能的發(fā)展轉向更注重人的行為的智能照明。以人的行為、視覺功效、視覺生理及心理研究為基礎，開發(fā)更具有技術含量的以人為本的高效、舒適及健康的智能化照明。

　　(3)滿足個性和層次化的照明

　　智能控制技術與照明的結合使照明更進一步地滿足不同個體和不同層次群體的照明需求，使照明從滿足一般需求到滿足個體和個性化需求的必不可少的技術手段。這也應該是智能控制照明的發(fā)展方向。

　　(4)智能照明與新光源結合,創(chuàng)造嶄新照明文化

　　智能控制、LED 光源和照明技術的結合，將構筑嶄新的照明技術平臺，其應用領域從智能家居照明到智能化的城市照明，有無限廣闊的應用前景，并且正在創(chuàng)造一種嶄新的高技術和高科學思想含量的照明文化。智能化照明的出現(xiàn)又給燈具市場迎來熱議和更多的期待。