照明控制技术的介绍.doc

1、照明控制技术的介绍照明控制技术已经存在了很长的时期，在有人工照明的时候照明控制技术就已经得到了应用。然而，今天我们一提到照明控制技术就会首先想到电气化的，自动化的照明控制解决方案，而不是简单的开关控制。因此，本文主要是通过解释照明控制技术的起源，发展，技术，功能，应用等方面，来帮助读者全面理解照明控制技术。起源(Origin)最早期照明控制技术主要应用在戏院和娱乐场所，因为这些场所需要照明控制技术来营造不同氛围的灯光效果。早期应用在以上场所的照明控制技术比现在的技术要复杂的多，而且自动化程度很低，但由于针对性强，故此类的照明控制系统在戏院和娱乐场所很快的得到广泛的应用。通过不断的应用和革新，此

2、类型的照明控制系统发展成我们今天所说的“照明场景控制”。另外一个分支是从 1960 年电气自动化控制开始进入到一般的商业建筑，该趋势开创了应用低压弱电信号的电气开关来控制照明。1970 年的第一次世界能源危机促使了人们开始考虑如何管理好能源及节约能源。因此，此后照明控制技术的主要目的之一：是如何降低照明的能耗，我们通常提到的“照明节能控制”。以上的两个照明控制技术的起源，我们可以总结为：“照明场景控制”和“照明节能控制”。照明场景控制(Scene setting)早期应用在戏院和娱乐场所的“照明场景控制”逐渐的向多功能厅，酒店，会议室等需要场景控制的场所发展。在应用了“照明场景控制”的场所人们

3、可以快速，方便得通过按一个按键来实现预先设定的照明灯光效果，这个照明灯光效果可以是照明回路的开关组合，也可以是照明回路的某个亮度值的组合。“照明场景控制”系统通常都是通过人工操作，并提供许多的照明场景选择。一旦选择了某个固定的照明场景后，照明将一直停留在某个亮度，直到下一个照明场景被调用。“照明场景控制”系统通常需要选定特定的照明光源(如卤素灯)，因为不是所有的照明光源都适合“照明场景控制”调节。即使是今天我们仍然需要选定特定的光源来进行“照明场景控制”。因此，此类系统通常是戏院、娱乐场所和酒店照明方案或室内设计方案不可或缺的部分，并且需要照明设计师或室内设计师提前考虑，故提前考虑对“照明场景

4、控制”系统的应用至关重要。“照明场景控制”系统以前主要是应用在特定的场所(如戏院和娱乐场所)，但今天由于相应厂家(Clipsal,Lutron,Dynalite 等)的推动下，它在不断的影响着主要市场的应用。照明节能控制(Energy saving)由于照明节能的需要，早期的照明控制系统发展成具有自动功能的节能控制，如在没人时关灯，或是日光充足时关灯，这些功能可以通过时间或光照的强弱来自动控制。大多数早期的“照明节能控制”系统通常是根据已有的安装条件和电气设备来应用，因此很难做到节约，优化及高级的应用。早期的方案只是自动开关灯，因此调光功能还没有在早期的“照明节能控制”系统中得到应用。对比“照

5、明场景控制”系统早期的“照明节能控制”系统显得过于简单和呆板，因此早期的“照明节能控制”技术应用往往忽略了照明设计，这样一来就会影响原照明设计方案，故往往不受照明设计师的欢迎。然而，由于应用了许多开关，因此人们可以很方便的控制个人的照明，这样满足了人们的控制照明的要求，从提高了使用的满意度，避免了照明设计上的不足。另外由于相应厂家(Schneider,ABB,Siemens 等)不断优化控制技术及功能，“照明节能控制”系统已在公共建筑及办公场所得到广泛的应用。两者的结合(Convergence)当调光功能成为实用的节能方式时，“照明场景控制”与“照明节能控制”开始合二为一，而且荧光灯可调光高频

6、数字电子镇流器的推广及应用促进了以上两者的结合。正如我们之前提到的“照明场景控制”主要是对亮度的调节，而“照明节能控制”主要是依靠开关控制手段。由于数字调光技术的出现，使得调光功能很容易集成到建筑智能控制领域中，因此现在的照明控制系统不仅仅是开关，场景，而且能根据人们日常生活，日光的强弱来调节照明。与此同时，由于娱乐场所的照明控制技术不断的发展，诞生了主要针对舞台的灯光控制协议，如：DMX512 协议，该协议的产生使得用户能够买不同厂家产生的 DMX512 设备，并通过控制线路在同一个复杂的灯光控制台下控制。DMX512 协议通过不断的应用和革新，目前成为了照明动态控制的主要技术，因此照明的控

7、制技术分成了三类：“照明场景控制”;“照明节能控制”和“照明动态控制”。目前的情况(Today Lighting Control Technology)今天的照明控制系统已经发展成为具有高度灵活性，舒适性，节能性的系统，尤其是数字化(DALI)照明控制技术的推广，大大拓宽了可调节的光源范围(如：HID,LED,T5 等)，因此应用了数字技术的照明系统能够满足照明功能上，节能上及效果上的全部要求，如：1. 开关/调光2. 场景控制3. 光感应控制4. 人体感应控制5. 时间表控制6. 光颜色控制7. 光色温控制8. 监控控制9. 状态反馈10. 能耗分析11. 单灯控制12. 远程控制13. 等

8、等以上的技术及功能都需要应用到开关和调光手段，因此在照明控制系统中开关及调光是基本技术及功能要求，应用好开关及调光的组合也是系统成功的关键因素。现在我们来看看通常照明控制技术会应用到那些设备及软件，今天的照明控制系统通常会应用以下设备及软件：- 感应器(如亮度感应，照度感应，人体感应，等)- 系统元件(如：系统电源，总线模块，耦合器等)- 控制元件(如：控制面板，控制触摸屏，遥控器等)- 网络元件(如：网关，信号放大器，中继器等)- 中控设备(如：服务器)- 软件(如：管理软件，调试软件等)- 控制协议- 信号线- 接入其他系统的接口那么照明控制系统通常有什么功能呢?以下是几种常见的功能及解释

9、。1、 时间控制(time control)根据每一天不同的时间段来管理照明是早期的常用方式，主要是合理得减少人工照明的使用时间，并在有人的时候自动开启照明，以达到节能的效果。这种控制功能目前在项目中还是经常应用，例如：在商业中心应用不同时段的控制来节能。然而现在的工作时间比较灵活，因此在办公室或工作场所比较少应用该功能。目前在许多照明控制系统的应用中时间控制被赋予新的任务，及定时改变系统设备的运行模式而不是直接控制照明，因为现在的照明控制系统通常是通过人感，光感或按键来及时改变灯光效果，因此时间控制往往不再需要直接来控制照明，除非在某些特定的模式下。2、手动控制(manual control

10、)在照明控制系统应用时，手动控制功能被认为是必须的功能，因为人们认为手动控制功能对于照明的可控制性及方便性很重要。但也有一些人认为如果要更好得达到照明节能的效果，则自动控制比手动控制重要得多，因为手动控制往往是被认为随意控制，从而浪费照明能源。我认为这样的观点是非常错误的，因为再智能的系统也比不上人们随手关灯的节能效果好，因此每个工作人员可以通过开关来控制自己的工作灯对节能来说尤其重要。大多数成功的照明节能方案有着以下共同点：“手动开，自动关”，在有需要照明时人为开启灯光，不需要时自动关闭。3、人体感应控制(Occupancy control)根据人们的活动规律来开关照明，但由于现在人们活动经

11、常改变计划，因此往往不能100%吻合人们的需要。今天，我们通过人体感应器来根据人们的活动来控制照明，以达到真正的按需控制。1980 年开始人体感应器被广泛的应用到照明控制系统中来，目前在市场上有着许多不同技术的感应器(如红外的，射频的，声波的等)，但它们的功能都是感应人们在不在被感应的区域内，从而判断是否需要照明以及需要多少照明，另外人体感应器通常具有关灯延时功能，以确保人们有足够的时间离开。通常延时关灯时间是 15-20 分钟，主要是避免频繁的开关灯减少光源的寿命。人体感应器通常结合手动开关来达到最优化的节能，例如：“手动开，自动关”的组合是有效避免照明能源浪费和提高照明使用率的最好办法。4

12、、日光感应控制(Daylight linked control)在人工照明中如何结合自然光一直以来都是需要认真考虑，且难于平衡的问题。最早期关于日光控制的应用是在路灯照明中，利用日光感应器来感知黄昏和黎明从而开关路灯，其原理是设定一个较低的感应照度(如：50-70lux)，然后根据已设定的照度值来判断是否开关灯。这种感应器及应用的方式显而易见不适合在室内(特别是办公室)的应用，因为室内的照度要高得多通常是 350-500lux，而且是需要一个恒定的照度控制。高照度控制意味着在系统设置时需要特别注意，因为光感应控制开关灯有时会造成过亮或过暗的效果，令人感到很不舒服。另外当有自然光和人工照明同时出

13、现时，光感应会由于照度过高而关闭人工照明，这样一来人们会很明显感知到大幅度的照度变化，从而可能通过手动的方式开启照明，这样就没法达到节能的效果。如果光感应器可以结合调光的功能而不是仅仅开关灯，那么以上的问题就可迎刃而解。结合了调光照明可以根据自然光的强弱自动的一点点地调节，甚至可以在人们不留意时进行调解。现在许多建筑在靠近窗口的区域都安装了日光感应器，从而具有很好的节能性，并且结合调光的功能，有效提高了舒适性，达到了理想的应用效果。5、 灯具初始亮度维护(Maintained luminance)通常人工照明灯具在工作了一段时间后，初始亮度大多都会减弱，例如：荧光灯灯具。另外由于灯具反射罩积尘

14、或变脏，也会降低灯具的初始亮度。虽然灯具制造商已经考虑到这个因素而对灯具作了些改进，但大多数的照明设计师还是会把该因素考虑到他们的设计方案中。因此照明设计方案的照度通常会比需要的照度高出 40%，以避免灯具过了一段时间无法达到需要的照度。这样一来就照明初始阶段就会照度偏高，而且浪费电能。如果应用了调光功能以上的问题就可以迎刃而解，在灯具初始投入使用时，我们可以设定较低的初始亮度值，在使用了一段时间后，我们可以相应的提高灯具的初始亮度值。这样既可以有效避免灯具初始亮度过高，也可以避免以后照度不足的情况，另外还可以有效节约电能，一举多得。6、安全亮度保持(safety luminance hold

15、)现代的建筑通常配备后备发电机或后备电源，以备在主电路受到中断时能够保持主要的功能照明，以上的设计要求布线时必须分开应急照明和非应急照明回路。如应用了照明控制系统可设定在应急状态下的最低照明使用模式，该模式可以是开启特定的回路灯具或调暗特定区域的照明，另外以上的照明控制模式还可以应用到其他场合，如：在晚上办公室清扫时，或商场在整理货架时等。7、集成到 BMS 系统中(Links to other building systems)今天在大多数的建筑中照明控制系统已被广泛应用，而且通常许多的感应器和通讯模块也广泛被人们采用。因此照明控制系统通常被要求与其他建筑的管理系统共享照明控制信息，例如：大

16、楼管理系统通常要求照明控制系统的人体感应提供有没有人在该区域的信息。这样的链接通常是通过某些硬件的连接或是软件的集成来实现，不管是那种形式的集成，最重要的是要事先了解不同集成方式的优劣，并选择正确的方式。最后我们来看看应用了数字化照明控制系统有哪些好处。事实证明正确的应用数字化照明控制系统，能给我们带来以下的好处：1、节能(energy saving)数字技术为照明系统的运行提供有效的节能手段。为了保证即使在灯处于寿命末期时也能达到指定的照度值，这些灯在最初的时候就在 75%的调光值下工作。考虑到维护时调光值总是会增加，因此在办公室中所有的灯都在相同等级下点燃。该智能照度调节装置可以节省高达

17、18%的能耗。在每个工作日临近结束时，可通过控制照明系统降低亮度来节省能源。数字照明控制系统采用单灯能耗监控，确保照明使用者能准确无误的掌握照明能耗数据及实际节能效果，为后续的照明维护及节能方式提供调整的依据，并为调整照明节能控制方案提供第一手的资料。例如，照明能耗在哪里、哪月、哪天、哪个时段最大?我们是否可以采取更利于节能的控制手段如将控制装置设定为较低的调光值，来更好得降低使用成本，并达到节能的目的。在选择合适的照度等级来保证走廊安全性的同时，应用来人感应节能功能可节省高达40%的能耗;在办公区域由于应用了日照补偿及来人感应可节省高达 55%的能耗;由于数字调光镇流器本身的节能能耗等级是

18、A1+，及是节能系数最高的电器，它的成功应用可节省 3-5%的能耗。由于全球能源危机，照明节能控制日驱重要，在不久的未来照明节能会是所有场所首先考虑的因素。2、设计简便(handy design )传统模拟控制在设计阶段需要考虑通过不同分组来实现不同场景的控制，因此在设计中需要许多单独的控制回路，布线复杂且布线成本较高。且在控制区域需要重新布局分隔时，需要重新布线和设计。数字数字控制系统设计简便，设计中只要通过数字信号接口相互连接，并联到 2 芯控制线上。所有分组和场景均可在安装调试时通过计算机软件编程，不仅节约了布线成本，对于设计修改、重新布局和分隔也只需更改软件设置而不需重新布线，非常简单

19、易行。3、安装经济(economy installation)安装数字接口有 2 条主电源线，2 条控制线，对线材无特殊要求，安装时也无极性要求，只要求主电源线与控制线隔离开， 控制线无需屏蔽， 要注意的是当控制线上电流在250mA，线长 300 米时压降不超过 2V。控制线和电源线可并行，无需另外埋线。设计紧凑的控制组件无需专门的控制柜，因此安装简便且经济。4、操作简单方便(easy operation)数字镇流器内部是智能型的， 可自动处理灯丝预热， 点燃，调光、开关，故障检测等功能，用户界面是十分友好的，用户无需对此理解很深就能操作控制，如发送一个改变现行场景的命令，各个相关镇流器根据现

20、行亮度与场景要求亮度之差，各自计算调光速率以达到所有镇流器都同步调光到要求的场景亮度，如送查询命令就可回收各镇流器的运行状态和参数。5、 控制精确可靠(reliability)数字为数字信号，不同于模拟信号，1010 的信号可以实现无扰动控制，不会因长距离压降而使得控制信号失真，因此即使数字数字信号控制线与强电线同走一条线管也不会受干扰。数字信号是双向传输，不但可前向传输控制命令，也会将镇流器和灯管的状态、故障信息、开关，实际亮度值的信息反馈回系统。6、通信结构可靠(stabilization)数字接口通信协议由 19bit 位数组成，第 1 位是起始位，第 2 到第 9 位是地址位，第10

21、到第 17 位是数据，第 18、19 位停止位。采用独特的曼彻斯特编码避免出现误码， 传输速率 1200 波特可保证设备之间通讯不被干扰，控制线上高电平为 1 6V。控制线上的每个控制器在通信中作为 MASTER 功能， 而控制线上的像镇流器这样的控制电器只是响应MASTER 的命令，并且系统具有分布式智能功能。7、应用范围广泛(application)如今，数字接口已不仅仅限用于荧光灯镇流器调光，各种卤钨灯电子变压器，气体放电灯电子镇流器，LED 也采用了数字接口调光;控制设备还包括：无线电接收器、继电器开关输入接口，各种按键控制面板、包括 LED 显示面板都已具有数字接口，这将使数字的应用越来越广，因此它具可以应用在室内，也可以应用在室外，并根据不同项目的需求设定不同的功能，以达到舒适，节能，高效等目的。总结(summary)但不管照明控制技术应用在那方面，那个场合，我们都必须时刻的牢记以下两个问题：为什么我们要应用照明控制技术?该技术是为什么人服务的?只有完美得解答了以上两个问题，我们的照明控制系统的行业才会长久的得到发展和进步。