環(huán)境適應(yīng)控制技術(shù)在戶外照明中的應(yīng)用

      在LED行業(yè)中存在著類似微處理器產(chǎn)業(yè)中的摩爾定律-Haitz定律。即LED的價格每10年將為原來的1/10,性能則提高20倍。隨著照明技術(shù)的突飛猛進,LED行業(yè)近年來發(fā)展迅速。同時由于LED綠色,環(huán)保,節(jié)能,高效的特點,也得到了政府的大力支持。

　　LED照明的發(fā)展趨勢是高技術(shù),高附加值,智能化,模塊化?？梢娭悄芑腖ED將成為戶外照明產(chǎn)品的未來的一個主要趨勢。

　　智能照明控制有兩點內(nèi)涵：一是能夠達到節(jié)能環(huán)保的目的，二是能夠按照人們的需求提供適度的光源。只有將照明與智能技術(shù)結(jié)合才能使照明更進一步地滿足不同個體、不同層次群體的照明需求，實現(xiàn)按需照明。

　　2 控制技術(shù)發(fā)展

　　控制技術(shù)的核心元件是微處理器。近20年，微處理器的集成度有了顯著提高，在降低功耗的同時性能有了明顯的提升。微處理器主要包括單片機，DSP,FPGA,ARM等。

　　單片機：90年代后，單片機技術(shù)得到了巨大的提高。單片機逐漸從單片微型機發(fā)展為單片微控制器，而為了滿足應(yīng)用系統(tǒng)掛在芯片上最大化的解決，單片機形成SOC化趨勢，延伸到了單片應(yīng)用系統(tǒng)階段。不同的單片機能夠滿足不同的智能控制需求。

　　DSP:90年代，DSP已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信，海量存儲，語音處理，視頻處理等，隨著技術(shù)的發(fā)展，DSP開始與FPGA,高檔CPU等融合，DSP融入高檔CPU的分支預(yù)示和動態(tài)緩沖技術(shù)，大大提高了性能，而FPGA內(nèi)融入DSP核，大大提高信號處理速度，使其支持多路大數(shù)據(jù)流。DSP的高運行速度和強大的數(shù)據(jù)處理能力使大量的數(shù)字信息能在短時間內(nèi)處理完畢。這是單片機無法完成的。

　　FPGA: FPGA是繼處理器和DSP之后有一個數(shù)字系統(tǒng)核心芯片。這24年，F(xiàn)PGA技術(shù)無論從芯片隔膜還是復(fù)雜度都發(fā)生了革命性的變化，使其具有更高的靈活性，并行性。FPGA內(nèi)部不斷融合各種軟硬IP核，更有利于SOC設(shè)計。應(yīng)用FPGA的EDA工具可以設(shè)計多達數(shù)十萬門兩級的邏輯設(shè)計，復(fù)雜程序是手工無法完成的。

　　ARM:ARM是RISC結(jié)構(gòu)下嵌入式系統(tǒng)的核心部件，被廣泛應(yīng)用于控制，無線通訊等多種領(lǐng)域，ARM的發(fā)展提高能夠提高對象體系統(tǒng)智能性，控制力和人機交互能力。ARM合作伙伴聯(lián)盟已經(jīng)超過500家，能夠提供豐富的設(shè)計及解決方案。

　　LED照明控制技術(shù)除了核心的微控制器外，同時融合了傳感器技術(shù)，智能控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多媒體技術(shù)等多種技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也逐漸應(yīng)用于戶外照明。

　　將智能控制技術(shù)應(yīng)用于戶外照明，有如下優(yōu)勢：

　　1)延長光源壽命

　　2)全自動調(diào)光，在運行中節(jié)能

　　3)對光源的充分利用

　　4)照度的一致性

　　5)具有藝術(shù)性和靈活性，滿足個性化，層次化的照明

　　6)實現(xiàn)光-環(huán)境-人的互動，向智慧型城市發(fā)展

　　智能照明是使照明進一步走向綠色和可持續(xù)發(fā)展的重要手段。在未來，智能照明將是LED照明的主流趨勢。

　　3 照明產(chǎn)品的應(yīng)用方式

　　推行LED照明旨在節(jié)能，在采用LED作為戶外照明的基礎(chǔ)上通過控制技術(shù)實現(xiàn)照明的進一步節(jié)能是一件非常有意義的事情。

　　傳統(tǒng)的紅外感應(yīng)技術(shù)大部分是用于室內(nèi)照明，他是通過探測人體溫度來做出判斷的，而戶外夏天有很多物體的溫度與人體接近。而且探測傳輸距離很近，最遠也在3米范圍，所以應(yīng)用在戶外照明不可取。通過研究實驗，運用自然光光譜中的微波，可以實現(xiàn)這一功能。微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在1米(不含1米)到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統(tǒng)稱　　

燈具采用10.525GHZ的微波，發(fā)射天線向外定向發(fā)射微波，遇到運動物體時信號被反射，反射波被接收天線接收，經(jīng)過混合，檢波后將低頻信號發(fā)送給控制部分。低頻信號中包含三種信號：多普勒移位信號、直流信號、噪聲信號。

　　當物體在微波探測傳感器的有效探測范圍內(nèi)以1m/s的速度相對于微波探測傳感器做徑向移動時，微波探測傳感器的IF輸出為72Hz/ s，IF的脈動輸出頻率與物體相對徑向移動速度成近似線性關(guān)系。IF的輸出幅度與物體的大小、距離有關(guān)，當一個體重70kg、身高170cm的測試者在距離HB1001m處以1m/s的速度相對于微波探測傳感器做徑向移動時，IF的輸出為5mV、72Hz/s脈動信號，IF的輸出幅度與距離的平方成近似反比關(guān)系

　　低頻信號經(jīng)過模擬電路放大和濾波及采樣后，MCU對數(shù)字信號進行運算，計算得到波形波動幅度及頻率。幅度代表運動物體的遠近，頻率代表運動速度的快慢(一般人走的多普勒信號頻率在100HZ以下)，計算完成后執(zhí)行相應(yīng)的智能控制。
產(chǎn)品特點還在于通過軟件程序的設(shè)計，信號屏蔽過濾微小的動作，比如小動物，樹葉的移動，還有微風(fēng)吹動燈桿等等錯誤的信息。

　　除上述技術(shù)外，我們還將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，多媒體技術(shù)等應(yīng)用于戶外照明，來滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境及使燈光更貼近人們的需求。同時，我們也研究城市智能燈光控制技術(shù)，設(shè)計師通過智能控制技術(shù)實現(xiàn)人們更多的對照明的創(chuàng)意。

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