LED净化灯控制系统在夜景照明中的应用

近几年以来，随着社会的不断发展，我国城乡居民居住条件有了质的飞跃，但是各类污染现象也日益加重。现代污染种类越来越繁多，对自然环境和人民群众的正常生活、身体健康等构成的威胁也越来越大。为了维护我国社会的可持续发展和保障人民群众的生命财产安全，我们一定要采取发展低碳经济、应用环保节能产品等有利的措施来进行环境保护。建筑物作为城市的主要文化载体与形象工程，其夜晚的景观价值与商业价值也在逐渐被开发出来。城市光污染也就随之悄然兴起，这种新型的污染问题主要来源于城市车辆照明和建筑夜景照明。目前，我们已经开始了致力于解决这类污染问题的研究。我们可以通过在建筑夜景照明中采用环保节能的LED净化灯照明控制系统这个措施来一定程度上减轻这种污染造成的危害。本文将就LED净化灯照明控制系统在建筑夜景照明中的应用进行探讨。

　　目前我国LED照明的发展现状

　　当前形势下，受到上游芯片价格下降以及LED照明器具发光效率的提升，人们越来越重视LED在照明领域的发展，而且LED净化灯行业自身也呈现出极为良好的发展态势。据专家预测，虽然2010年在国内照明市场LED所占市场比重不到还百分之五，但是，在2011年LED照明市场占有率有望翻一番，达到10%以上，并且在两年之内，随着科学技术的发展与创新，LED净化灯技术更加成熟，其市场占有率至少能够到达五分之一。而在LED照明发展进程中，建筑夜景照明无疑是其中的一个主要发展方向。从整体来看LED照明系列产品在短期内价格呈下降趋势。

　　我国政府以及各省市企业对LED照明发展十分重视，2010年，国内多数企业斥巨资投入LED芯片生产领域，LED芯片价格不在贵若千金，而是逐步下调价格，尤其是照明应用的highpowerLED价格跌幅已经达到15%至20%左右。值得一提的是，在未来几年内，我国规划增加超过1200台的LED设备MOCVD。企业的资金投入与国家的大力支持提高了芯片的产能，同时极大地促进了国内LED照明产品成本、价格的下降。

　　另外，技术进步也是促使LED芯片价格走低原因之一。据介绍，以美国能源部所订LED来看，2010年目标为140lm/W，到了2020年LED的发光效率将达到243lm/W。

　　LED净化灯照明产品与LED智能照明控制系统

　　LED（Light Emitting Diode发光二极管），其发光材料主要以固体半导体芯片为主，在半导体芯片两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，产生能量发出可见光，是白炽灯照明的完美替代升级产品。它具有以下特点：1、安全可靠。半导体二极管发光， 光色柔，无眩光，无紫外线辐射的产生。2、节省电能。LED以二极管内光子反射运动而发光，不产生多余热量，能量转化效率高，同样亮度下，耗电仅为普通白炽灯的1/10，节电率可达90%。3、使用寿命长。LED净化灯具是白炽灯使用寿命的100倍，具有超过100000小时的平均使用寿命，并且可以在高频繁的启动或关断状态下工作无损坏。

LED建筑照明智能控制系统，主要结构包括传感器单元，控制单元，驱动电路，照明系统等部分组成，为城市建筑夜景照明提供了方便快捷的条件，有效的节省了人力物力，避免了资源的浪费。

　　这里笔者主要阐述一套LED智能照明和恒流驱动控制系统。

　　首先介绍系统硬件设计，如图1 所示，该智能照明控制系统基于μPD78F0034为主控器件设计，其主要由传感器单元、控制器单元、LED驱动电路和照明系统四部分组成。μPD78F0034芯片的主要功能在于计算处理由热红外传感器、强光传感器、声控传感器接受到并且经过A/D转换初步加工过的信号数据，信号处理完毕后经D/A转换，作用于LED驱动电路和显示电路，帮助系统能够正常工作。

其次，系统软件设计。为达到简化设计结构的目的，采用模块化设计思想为主导，以主程序为核心设置功能模块子程序，系统工作时由主程序调用各功能模块子程序。各功能子模块各司其职，信号输入模块负责三类传感器信号输入单片机数据通道，在控制系统软件中，整流放大数字化后处理声音传感器的信号与红外线探测器的信号为开关的布尔型数据，经过整流放大的环境补光，光强度探测系统产生的信号分两路，一路为布尔值，并与前两路信号处理后产生的输出进行与运算，作为产生灯具开关的开关信号的依据，另外一路将环境数据A／D转换，编码输出到系统的输出模块，由系统控制调节灯具亮度，适当根据周围环境变化LED发光亮度，最终实现LED智能照明的目的。

　　该系统设定完毕之后，无需人工实施监督，就能够根据不同的工作环境的要求，以及昼夜环境的交替，自动控制LED照明灯具的开关和亮度。尤其是对于城市建筑夜景照明中的大功率LED净化灯照明灯具，我们使用恒流源驱动的方法，不仅仅可以提高用电效率，节约电能，同时能够有效的延长LED照明灯具的使用寿命。

　　建筑夜景照明应用LED照明控制系统设计要求

　　随着现代科技的飞速发展，城市建筑照明技术获得了稳步提升，LED净化灯照明灯具必将逐步在我国甚至是全球市场上取得更高的市场份额，其发展潜力毋庸置疑。然而，如何才能在此基础上更进一步，更好的做到低碳、节能、环保是我们研究建筑夜景照明中应用LED净化灯照明控制系统的设计面临的首要问题。

　　我国城市建筑夜景照明方面的领军人物中科院赵建平副院长对城市建筑照明设计提出了建设性意见：城市建筑夜景照明不仅要保证创造良好的光环境，具有科学性、实用性和前瞻性，又要做到维修方便、使用安全、节约能源、保护环境、保障健康和绿色照明等。

在建筑照明节能评价方面我们一般采用LPD数值的高低作为主要评价指标。LPD，即照明功率密度，是评价建筑节能的主要指标，主要指建筑房间或场所单位面积的照明安装功率（包括光源、镇流器或变压器），单位为瓦/平方米。LPD值规定LPD限值，关系到在照明领域的节能，将促使照明设计全面考虑和顾及照度水平、照明质量和照明能效，促进在设计中推广应用更高效的光源、镇流器、灯具及其他产品。

　　另外，实现绿色环保、节能减排是LED照明控制系统的设计要求之一，规定LPD限值，有助于照明节能的实现，我们还需要尽量做到控制系统的节能，即传感控制电路的节能环保。因为照明耗能方面，不仅仅光源散发出光和热，整个照明控制系统同样依靠电能运转，消耗能量，所以，控制系统节能非常重要。我们设计实现的的LED照明控制系统的设计应当是一个智能控制系统，能够完成达到二次节能或多次节能。

　　建筑夜景照明应用LED照明控制系统方案设计

　　在城市建设与规划中，灯光的设计越来越重要，甚至在许多国家和地区，美丽的城市夜景灯光获得了“夜间新尺度”的美名，已然成为一种新的城市文明程度衡量标准。我们在设计LED照明控制系统时，只有坚持“以人为本”的设计理念，满足人们需求，最大限度地融合照明效果与周边环境。城市建筑夜景照明追求的是一种艺术的创新设计与享受。利用一些发光角度较小的LED小功率产品，以重点局部的照明为重点，在外观上流出足够大的设计选择空间，引领建筑照明的时尚和潮流。同时，LED净化灯点光源更可以使建筑夜景照明画面的空间层次感更强更丰富。将具有地域特色的传统文化融入照明设计中，使照明不仅满足基本的功能要求，且更能够展现城市风貌和地域文化特色，从而形成城市特有的光文化，创造出个性鲜明的城市夜景景观。

　　LED建筑照明控制系统在建筑夜景照明中的应用也要注意建筑的整体效果和细节处理。对于一般的建筑而言，其隐框的玻璃幕墙照明系统、楼身显框玻璃的幕墙照明、顶部玻璃穹顶的照明、建筑底层的照明、楼身及顶部标志的照明等都是不可忽视的环节。

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