智能LED街灯与楼宇照明通信、控制及保护方案

By | 2020年7月25日

  1 媒介


  智能照明(Smart Lighting) 触及通讯以及传感性能,可以进行近程管制( 开启或封闭、调光或扭转颜色) 以及监控( 近程诊断)修建物、街道或家里的一个或多个灯具。智能照明也为灯具提供信息,使它能依据应用状况或环境光线等进行亮度调理。另外一方面,高亮度白光LED 十分适宜区域照明使用,具备标的目的性更好、色调品质更佳、环保等特性,而且可以更不便地管制其开启以及封闭,便于主动检测环境光来扭转亮度,使其正在智能LED 街灯等使用中愈来愈受注目。


  智能照明的通讯可用无线或现有的电力线根底设备完成。电力线是世界上最年夜的铜根底设备,家庭或办公楼的每一个角落都有电源插座,使之成为一个笼罩范畴极为宽泛的网络。


  鉴于一切照明灯具都是衔接到电力线将电力转换成光,电力线通讯(PLC) 已成为智能照明次要通讯以及管制链路的正当路子。


  安森美半导体行使其进步前辈半导体技巧,推出了针对智能照明的包罗通讯、传感器、KNX 收发器及维护处理计划,有助于以更少电能执行相反(乃至更多)的义务,进一步晋升能效,节约动力。


  例如,行使安森美半导体的PLC 调制解调器( 如AMIS-49587)、PLC 线路驱动器( 如NCS5650) 以及诸如NOA1302 这样的环境光传感器,可基于电力线轻松构建联网型LED 街灯智能管制零碎,有助于市政、电力公司以及贸易企业近程调理路灯的光输入,缩小其路灯网络的全体能耗。别的,正在楼宇智能温度调理及灯光管制使用中,也可正在双绞线布线上应用KNX 收发器,行使KNX 网络进行照明管制。



  图1 安森美半导体用于智能LED 街灯的调制解调器、电源及传感器计划概览


  2 合乎严格国内规范、取得市场验证的PLC调制解调器


  电力线通讯有助于专用事业公司为其配电网络添加更初级此外性能,从而让生产者更能掌本人的能耗。安森美半导体提供一系列抢先扩频型频移键控(S-FSK) PLC 调制解调器,如AMIS3058五、AMIS49587 以及NCN49597 等。此中,AMIS-30585 以及AMIS-49587 均基于ARM7 内核微管制器(MCU),仅支持AC 工作,每一通道最年夜波特率辨别为1.2k 以及2.4k;新推出的NCN49597 基于ARM Cortex M0 内核MCU,同时支持AC 及DC 工作,每一通道最年夜波特率达4.8k,支持CenelecA、B、C 及D 波段,且提供可编程软件。还估计将于2012年下半年推出正在NCN49597 根底上还集胜利率放年夜器性能的NCN49599 PLC 调制解调器。


  这些巩固的窄带PLC 调制解调器嵌入了PHY+MAC,合乎严格的国内规范(FCC、CENELEC、IEC61334-5-1),可正在高压以及中压网络上运转,提供最好的物料单(BOM) 老本以及极低的能耗。


  3 KNX 收发器及评价板


  KNX 是一个合乎智能楼宇规范 、基于开放式零碎互连(OSI) 的网络通讯协定。KNX 是交融了此前的3 个规范,包罗欧洲家庭零碎协定(EHS)、BatiBUS 以及欧洲装置总线(EIB或Instabus)。KNX 支持的开放规范包罗:EN50090 欧洲规范、ISO/IEC14543-3 国内规范、GB/Z 20965 中国规范、ANSI/ASHRAE135 美国规范。


  安森美半导体提供的KNX 收发器有:NCN5120、NCN512一、NCN5110 以及NCN5111 等,可用于衔接电器以及传感器,为修建物内9600 波特KNX 双绞线(TP) 总线提供温度及光线管制。双绞线总线可提供数据通讯以及电力供给。


  表1 安森美半导体KNX 收发器



 


 图2 KNX 网络通讯架构


  值患上一提的是,安森美半导体与恩智浦(NXP) 半导体比来联结推出了用于高能效双绞线网络的评价板及完好参考设计。此评价板采纳NXP 的低功耗Cortex-M0 微管制器LPC1227 及安森美半导体的NCN5120 接纳器- 发射器IC,协助修建物主动化客户简化设计流程,将便可使用的高能效KNX双绞线计划,用于照明开关及管制、供暖透风空调(HVAC)管制、百页窗及占用状况(occupancy) 检测等使用。


  4 静止检测器无源红外管制器(PIR)安森美半导体的NCS36000 无源红外管制器用于照明以及占用状况感测市场,可放年夜以及调理来自PIR 传感器的旌旗灯号。该器件的工作电压为3.0V—5.75V,集成为了低噪声2 级放年夜器,有外部参考电压驱动传感器;采纳带内部RC 的外部振荡器;具备单脉冲或双脉冲检测性能;数字滤波器可最年夜限制地缩小误报;间接驱动LED 以及继电器。该器件是一个十分灵敏的处理计划,客户能够自界说数字滤波以及模仿解决,实用于各类传感器,BOM 老本低于同类分立式处理计划。


  5 环境光及间隔传感器


  环境光传感器也是构建智能照明的首要元器件。安森美半导体的环境光传感用具有设计灵敏性,能够依据需求正在EEPROM 中调整,定制过滤0.0125 lx 检测( 即明视光呼应);另外,具备暗电流以及温度弥补、最低每一分辩率位功耗;高速模式的I2C 接口,正在断电时也没有会影响总线工作。



  图3 NOA1302 环境光传感器


  6 LED 串维护计划


  驱动LED 的首选办法是LED 串连,以使LED 串中的电流婚配达到相反的亮度。尽管LED 十分牢靠,但若任何一个LED 生效开路,因为LED 串是串连的,整串LED 就会燃烧,这是街道照明等考究高牢靠性使用所不克不及承受的。为理解决这个成绩,能够用NUD4700 跨接正在每一个LED 上,这个分流旁路维护器可正在一个LED 生效开路时,确保LED 串的其他局部不断点亮。NUD4700 具备高通态电流才能以及低断态泄露,假如LED规复,可主动复位到封闭状态;可反复呼应工夫很短。其高牢靠性有助于延伸LED 串以及灯具寿命,使LED 串可以正在高电流前提下工作,因而,适宜路灯、地道照明、修建照明、高顶灯照明,和列车以及跑道灯等高牢靠性使用。


  7 高亮度LED 模块内ESD 维护


  正在拆卸进程以及终极用户操作进程中,敏感的HB LED 裸片很容易遭到无害静电放电(ESD) 的影响。别的,正在灯以及灯具拆卸进程中,HB LED 模块易受低压ESD 的影响,而可能招致损坏。



  图4 用NUD4700 维护LED 串


  安森美半导体提供能用于光学头罩内与HB LED 联结关闭的裸片级ESD 维护产物。模块内硅瞬态电压制制器(TVS)裸片可提供所需的维护,以消弭毛病,有助于为各类使用创立巩固的HB LED 模块。模块内硅TVS 裸片有两种:分装式(sub-mounted) 维护器以及侧装式(side-mounted) 裸片。例如CM1771 是一款100V 相向(back-to-back) 静电放电(ESD) 维护器件,采纳专有的侧装式结构,可以接受高程度ESD 打击,并且占位面积小且高度低,可正在模块组装进程以及灯具拆卸进程中维护HB LED 裸片以及HB LED 模块,避免呈现毛病。


  8 总结


  为了完成节能环保,当局机构、电力公司或贸易企业,都正在致力构建联网的LED 街灯智能管制零碎或是智能楼宇管制零碎,行使零碎中集成的环境光/ 间隔传感器,依据环境光的亮度以及占用状况等信息来主动调理LED 的光输入。安森美半导体的进步前辈通讯、传感器、KNX 收发器及维护处理计划,有助于升高照明网络的总能耗以及用度收入,完成性能弱小以及环保的LED 照明零碎。