LED照明：新趨勢下需要什么樣的新元件？-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯LED照明：新趨勢下需要什么樣的新元件？-基礎(chǔ)電子盤點(diǎn)我們身邊的風(fēng)口行業(yè)，LED照明肯定不會缺席。根據(jù)TrendForce集邦咨詢的研究數(shù)據(jù)，到2026年LED照明市場規(guī)模將達(dá)到783.6億美元，在2022年至2026年間仍然保持著3.9%的年復(fù)合增長率。如果進(jìn)一步探究LED照明的細(xì)分市場，我們會發(fā)現(xiàn)，除了在家居、樓宇等室內(nèi)照明領(lǐng)域繼續(xù)提高滲透率，在一些戶外照明和照明領(lǐng)域，LED照明也表現(xiàn)出了強(qiáng)勁的增長勢頭，其中LED路燈照明就是一個很典型的應(yīng)用場景。路燈照明的先天優(yōu)勢傳統(tǒng)的路燈照明通常采用高壓鈉燈（HPS）或汞蒸氣燈（MH），技術(shù)已經(jīng)非常成熟，不過與這兩者相比，LED照明有很多先天的優(yōu)勢。能耗低有研究數(shù)據(jù)表明，在一個城市中，路燈能耗通常會占到市政能源預(yù)算的30%左右，而LED照明的低能耗特性恰好可以為這筆高昂的能源支出減負(fù)。據(jù)測算，在范圍內(nèi)改用LED路燈將使二氧化碳排放量減少數(shù)百萬噸。方向性好傳統(tǒng)的道路照明光源缺乏方向性，一方面這會導(dǎo)致重點(diǎn)區(qū)域的照明亮度不足，另一方面由于光線散射到了不需要照明的區(qū)域，還會造成光污染。而LED燈出色的方向性正好可以克服這一問題，既可以照亮限定的空間，同時也不會影響到周圍區(qū)域。光效高與高壓鈉或汞蒸氣燈泡相比，LED燈源具有較高的光效，也就是說單位功耗可以產(chǎn)生更高的流明。而且LED的紅外（IR）和紫外（UV）光含量比其他傳統(tǒng)光源低得多，這意味著其產(chǎn)生的廢熱更少，整個燈具上的熱應(yīng)力也小得多。壽命長眾所周知，LED具有較高的工作結(jié)溫和超長的壽命。據(jù)測算，在道路照明中LED照明陣列的使用壽命可達(dá)50,000小時或更長，是高壓鈉燈或金屬鹵化物燈的2-4倍。由于無需頻繁更換，由此帶來的相關(guān)物料和維護(hù)成本的節(jié)省讓人心動。更環(huán)保由于含有有毒物質(zhì)（如汞），高壓鈉燈和汞蒸氣燈在廢棄時需要專門的處理程序，費(fèi)時費(fèi)力且不環(huán)保；而且，金屬鹵化物燈在某些情況下還可能發(fā)生爆炸。而LED燈具則沒有這些問題，使用起來更環(huán)保、更安全。可控性強(qiáng)路燈的驅(qū)動方式，是通過AC/DC以及DC/DC等電源轉(zhuǎn)換為LED提供所需的電壓和電流。這雖然增加了電路的復(fù)雜性，但是與傳統(tǒng)的交流照明技術(shù)相比，具有更好的可控性，響應(yīng)速度更快，可以實(shí)現(xiàn)快速的開關(guān)和調(diào)光，而且LED色溫也可以通過元器件選型進(jìn)行控制。而可控性的提升，正是自動化的智能照明所需的一個關(guān)鍵要素，因此LED路燈也就成為了智慧城市建設(shè)清單中不可或缺的一項。路燈照明的兩大趨勢正是由于上述突出優(yōu)勢，LED照明在城市道路照明中的大規(guī)模應(yīng)用已經(jīng)是大勢所趨。但值得注意的是，這一技術(shù)升級并不是對傳統(tǒng)照明裝置簡單的“替換”，而是系統(tǒng)性的變革。在這個變革過程中，有兩個趨勢很值得關(guān)注。一個趨勢就是智能化。如上文所述，LED燈具有更強(qiáng)的可控性，這使得圍繞其打造一個自動化的智能路燈系統(tǒng)成為可能。這樣的路燈系統(tǒng)，無需人工的干預(yù)，即可根據(jù)環(huán)境信息（如環(huán)境光、人體或物體的存在和運(yùn)動），基于的算法甚至是機(jī)器學(xué)習(xí)能力，自動調(diào)節(jié)路燈的開關(guān)和明暗，由此帶來的效益顯而易見。而且作為覆蓋城市的一個基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，路燈本身也具有成為一個更智能的物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)的潛質(zhì)，未來在LED路燈身上很可能會附加更多的功能（如氣象和空氣質(zhì)量監(jiān)測），令其在智慧城市中扮演更重要的角色。不過我們也可以想見，這種智能化的趨勢也會給LED路燈的設(shè)計帶來新的挑戰(zhàn)，即系統(tǒng)會變得越來越復(fù)雜。這意味著在路燈有限的外形空間內(nèi)，需要包含照明、驅(qū)動、傳感、控制、通信以及更多的擴(kuò)展功能，想要應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，標(biāo)準(zhǔn)化是一個必由之路，這也是LED路燈照明發(fā)展中另一個重要趨勢。標(biāo)準(zhǔn)化帶來的好處是，可以讓更多技術(shù)供應(yīng)商的功能模塊無縫地集成到LED路燈中，讓系統(tǒng)的可擴(kuò)展性大為增強(qiáng)。智能化催生了標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化反過來又促成智能化的深化——這兩大趨勢相互作用，共同推進(jìn)著LED路燈照明技術(shù)和應(yīng)用的演進(jìn)。路燈架構(gòu)的演變這種技術(shù)和應(yīng)用演進(jìn)的結(jié)果，從LED路燈架構(gòu)的演變上可見一斑。路燈照明的標(biāo)準(zhǔn)化早已有之，大家為熟悉的就是在世界上很多地區(qū)廣泛使用的ANSIC136標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)今很多路燈都是依據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)而生產(chǎn)的。初的路燈采用的是傳統(tǒng)照明燈具，控制邏輯十分簡單——白天關(guān)閉、晚上打開，這只需一個光電二極管（光控器）即可實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)控制單元的可互換性，ANSIC136.10標(biāo)準(zhǔn)為區(qū)域照明設(shè)備定義了一個通用平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)基于交流線電壓和3極連接的光控器的插座標(biāo)準(zhǔn)化，基于ANSIC136.10開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)接口，也逐漸成為了行業(yè)中的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)（如圖1）。

圖1：ANSIC136.10不可調(diào)光的3極光控器架構(gòu)（圖源：TE）不過你可能已經(jīng)注意到，ANSIC136.10標(biāo)準(zhǔn)僅能夠滿足不可調(diào)光的3極光控器控制架構(gòu)。而隨著LED技術(shù)在路燈中的應(yīng)用，對于具有更高能效的可調(diào)光功能的需求也在不斷增長，這就需要新的標(biāo)準(zhǔn)和架構(gòu)來補(bǔ)位，這個新標(biāo)準(zhǔn)就是ANSIC136.41。ANSIC136.41架構(gòu)在3極線電壓連接基礎(chǔ)上增加了信號輸出觸點(diǎn)，可將電網(wǎng)電源接入ANSIC136.41光控系統(tǒng)，并將電源切換到LED驅(qū)動器；內(nèi)部的供電裝置（PSU）將電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換為邏輯電壓，通過信號輸出線路去控制系統(tǒng)供電，實(shí)現(xiàn)對LED燈具的控制和調(diào)節(jié)（如圖2）。而且這一標(biāo)準(zhǔn)向后兼容原有照明系統(tǒng)，還支持無線通信，提供了一種經(jīng)濟(jì)、可靠的智能路燈解決方案。

圖2：ANSIC136.41可調(diào)光控器架構(gòu)（圖源：TE）但是，ANSIC136.41標(biāo)準(zhǔn)并不完美，比如其不支持傳感器信息的輸入，這就限制了更自動化的路燈照明系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。為此，照明行業(yè)聯(lián)盟Zhaga推出了專為戶外照明而制訂的ZhagaBook18標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中引入了DALI-2的D4i協(xié)議來解決照明系統(tǒng)中通信總線的設(shè)計，解決了困擾開發(fā)者的布線難題。ZhagaBook18標(biāo)準(zhǔn)與ANSIC136.41一個很明顯的差異就是，PSU不再是集成在光控器組件中，而是作為LED驅(qū)動器的一部分或單獨(dú)的元件集成到燈具中。這種架構(gòu)簡化了照明器材控制節(jié)點(diǎn)的布線，支持一種全新的“雙節(jié)點(diǎn)架構(gòu)”，即在路燈系統(tǒng)中一個向上接入的節(jié)點(diǎn)設(shè)備作為光電管控制或通信節(jié)點(diǎn)，另一個向下接入的節(jié)點(diǎn)則可用于向下視角的運(yùn)動或其他類型的傳感器（如圖3）。這樣，一個完整的智能路燈系統(tǒng)就基本成型了，其控制、通信、傳感等功能的擴(kuò)展通過接入標(biāo)準(zhǔn)化模塊就能方便地實(shí)現(xiàn)。

圖3：ZhagaBook18雙節(jié)點(diǎn)架構(gòu)（圖源：TE）值得注意的是，這種ZhagaBook18的雙節(jié)點(diǎn)架構(gòu)并非LED路燈照明架構(gòu)演變的終點(diǎn)，近年來一種整合了ANSIC136.41的優(yōu)勢以及Zhaga-D4i便利性和開放式架構(gòu)的“混合雙節(jié)點(diǎn)架構(gòu)”又出現(xiàn)了。簡而言之，混合雙節(jié)點(diǎn)架構(gòu)向上的節(jié)點(diǎn)設(shè)備是由7極ANSIC136.41接口連接的光控或通信節(jié)點(diǎn)（不將電網(wǎng)電源切換到LED驅(qū)動器），可從輔助PSU、驅(qū)動器內(nèi)/外部或DALI總線為ANSIC136.41節(jié)點(diǎn)供電；朝下節(jié)點(diǎn)則仍是作為傳感器輸入設(shè)備，通過ZhagaBook18接口連接（如圖4）?；谶@一架構(gòu)的路燈系統(tǒng)進(jìn)一步簡化了布線，并可以充分利用ANSI和Zhaga標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)資源。

圖4：Zhaga/ANSI混合雙節(jié)點(diǎn)架構(gòu)（圖源：TE）顯而易見，隨著LED路燈架構(gòu)的演變，擺在開發(fā)者面前的技術(shù)選項也更豐富了，人們可以根據(jù)實(shí)際的設(shè)計需求，選擇合適的架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)路燈照明系統(tǒng)的升級。而且，得益于標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)，如今市面上符合ANSI或Zhaga標(biāo)準(zhǔn)的LED照明元器件和功能組件也越來越豐富，這都會讓LED路燈照明系統(tǒng)的智能化之旅更為順暢。的解決方案一直以來，TEConnectivity（以下簡稱TE）在LED戶外和照明領(lǐng)域都有全面而深入的布局，根據(jù)技術(shù)的演進(jìn)，不斷推出既有創(chuàng)新性，又符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品和解決方案。今天我們就來為大家推介幾款值得“種草”的明星產(chǎn)品。控制底座與保護(hù)蓋的LUMAWISEEnduranceN+控制底座與保護(hù)蓋，是符合ANSIC136標(biāo)準(zhǔn)（ANSIC136.10/C136.41）的聯(lián)網(wǎng)照明控制配件，在照明控制和燈具安裝插座之間提供電源和信號接口，并可在惡劣條件下為節(jié)點(diǎn)設(shè)備提供保護(hù)——這對于路燈照明系統(tǒng)是一個非常關(guān)鍵的特性——無論是設(shè)計ANSIC136單節(jié)點(diǎn)還是混合雙節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)都適用。該底座組件包括電源扭鎖端子、簧片信號端子和一體式密封墊片，可實(shí)現(xiàn)IP66的密封等級，防止灰塵和重噴射噴霧的侵入；其半透明的保護(hù)蓋可讓日光透射到光感測器件；將通風(fēng)孔集成到底座組件的設(shè)計，可延長外殼內(nèi)電子元件的預(yù)期壽命；同時，其保護(hù)蓋符合UL945-VA可燃性等級，這些特性可確保電源和信號接口以及內(nèi)部電子元器件長期的可靠性和安全性。

圖5：LUMAWISEEnduranceN+控制底座與保護(hù)蓋（圖源：TE）街道照明運(yùn)動傳感器除了提供LED路燈照明中的互連元件，TE也可提供完整的節(jié)點(diǎn)設(shè)備解決方案，比如LUMAWISEMotion街道照明運(yùn)動傳感器。該傳感器可根據(jù)所檢測到指定區(qū)域內(nèi)人體或物體的運(yùn)動，進(jìn)行LED燈具的調(diào)光控制。通過了Zhaga-D4i，也就是說可應(yīng)用在任何符合Zhaga-D4i標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中。其可用作獨(dú)立控制器件，也可與Zhaga-D4i光電管或通信節(jié)點(diǎn)搭配使用，以提高控制水平。此外，其附帶的屏蔽罩可用于創(chuàng)建自定義的檢測區(qū)域。該傳感器設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)Zhagabook18接口，適用于雙節(jié)點(diǎn)的LED路燈照明系統(tǒng)，無需特殊工具單手即可輕松從下方連接燈具，是一款功能全面、使用方便的傳感器組件。

圖6：LUMAWISEMotion街道照明運(yùn)動傳感器（圖源：TE）可插拔照明連接器系統(tǒng)戶外LED照明系統(tǒng)布線，對于線對線連接器也會提出特殊的要求，其中的兩點(diǎn)就是互連的可靠性和操作的便利性。的NECTORT可插拔照明連接器具有IP68的密封等級，在室外使用不易受到紫外線（陽光）、雨水和灰塵的影響，而且在未插接（開路）狀態(tài)下也可為插接接口提供保護(hù)，非常適合在高濕度惡劣環(huán)境中應(yīng)用，如道路照明、景觀照明、園藝照明等。在易用性方面，該連接器采用壓接和螺釘型端子，安裝快速靈活，使用標(biāo)準(zhǔn)工具即可輕松安裝和維修；而且其支持預(yù)端接電纜，可降低人力和安裝成本。NECTORT連接器提供完整的產(chǎn)品系列，包括三向和四向拆分器、接頭和面板安裝連接器，可以滿足多樣化的布線互連需求。

圖7：NECTORT可插拔照明連接器系統(tǒng)（圖源：TE）本文小結(jié)