想象一下
，在炎熱、wumaitianqixiajuxingmalasongbisai，jieshengyidingdianertihao，duibisaijieguodouzhiguanzhongyao。tongchang，dangsaichengbudaoyibanshi，jiuhaoxiangyijingfenchushengfu。lingpaozhesihubukechaoyue，yinweizhexiexuanshounenggouyijiaoshaodetinengxiaohaopaochugengyuandejuli。lingpaozheshencaiyiyi，guangcaizhaoren，zaikushuhejingsaizhongshizhongbaochilengjinghelianghaodezhuangtai。danshi，zhexiexuanshouzhendenenggouzaihoubanchengbisaizhongwendingbufa、繼ji續xu保bao持chi領ling先xian嗎ma？在zai個ge個ge經jing過guo周zhou密mi培pei訓xun和he激ji烈lie競jing爭zheng的de運yun動dong員yuan當dang中zhong，天tian賦fu和he潛qian質zhi也ye隻zhi能neng發fa揮hui至zhi此ci。要yao想xiang成cheng功gong，需xu要yao在zai路lu上shang消xiao耗hao巨ju大da的de潛qian能neng。現xian在zai的de領ling跑pao者zhe是shi否fou能neng夠gou挖wa掘jue潛qian力li
、運用策略、應對各種自然環境
，最終如願以償
？時間和智慧將說明一切。

現在，您可能會問我：“馬拉鬆跟LED有什麼關係

？你真的知道自己在說什麼嗎
？”我想是的。就像強壯的選手領跑馬拉鬆一樣，LED在高能效照明領域遙遙領先。相對於白熾燈和熒光燈照明
，LED的主要技術優勢是消耗的能源更低
、壽命更長，並且能夠更好地控製照明顏色和方向。
據估算
，美國2010年度的照明耗能占電能的19%；截至2030年
，每年的照明耗能將達到767太瓦時（TWh）。對於我們這場特殊的馬拉鬆領跑者來說，這是一個多麼好的機會！到2030年
，LED照明可將耗電降低25%。此外，由於LED的壽命比其它照明方案壽命長5倍，並且不含有害物質，所以，LED可以減少照明形成的固體廢料和種類。甚至有可能不需要更換LED，而隻是在改造建築時才需要更換。不僅如此，利用紅、綠
、藍（RGB）LED精調顏色的能力，也為品質和創意提供了新機會。LED最終的用武之地將不僅限於空間照明，將更適合新風格和裝置。

LED智能化——贏得比賽的關鍵所在

LED將如何發揮其巨大潛能
？毫無疑問

，第一道障礙是價格。LEDmuqiandechengbenyuanyuangaoyuxianyouzhaomingfangan。jienengwangwangbuzuyishuofujiagemingandeqiyehexiaofeizhegoumaijiaoguidechanpin。suizheshijiantuiyi，daguimoshengchankenenghuijiangdijiage，danchengbenshifounenggoujiangdezugoudi，jiangjiasudushifoumanzuyonghudeyuqi？zhexiedoushibuquedingyinsu
，youdaishangque。dangran，zhexiewentiyechaochulebenwendetaolunfanwei。jiaruwomensuibianzhaoliangjiawujindian，changshixunzhaoxiangtongdeLED燈(deng)

，這(zhe)或(huo)許(xu)非(fei)常(chang)困(kun)難(nan)。許(xu)多(duo)零(ling)售(shou)商(shang)不(bu)會(hui)僅(jin)僅(jin)為(wei)了(le)吸(xi)引(yin)稀(xi)稀(xi)拉(la)拉(la)的(de)消(xiao)費(fei)者(zhe)而(er)備(bei)有(you)足(zu)夠(gou)品(pin)種(zhong)或(huo)數(shu)量(liang)的(de)庫(ku)存(cun)，為(wei)什(shen)麼(me)？這(zhe)涉(she)及(ji)到(dao)價(jia)格(ge)和(he)庫(ku)存(cun)周(zhou)轉(zhuan)率(lv)。那(na)麼(me)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)對(dui)我(wo)們(men)這(zhe)些(xie)工(gong)程(cheng)師(shi)、創新者而言
，意味著什麼
？我們如何使LED照明發揮潛能？如何贏得這場馬拉鬆比賽的勝利？

如果我們賦予LED“頭腦”，使其智能化，為這些照明燈裝上眼睛、喉嚨、計數等功能。在照明領域設計出有價值的半導體材料，將優化能源效率、延長照明壽命，並降低維護成本。這將有助於LED跑完整個賽程
，堅持到最後
，憑借智慧贏得比賽。
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LED智能化的關鍵元素

環境光檢測、通信和電能測量是智能化照明係統的關鍵元素。通過環境光檢測
，可以在其它光源已提供充足照明時調暗照明燈


；此外
，通過檢測環境光的顏色
，能夠調節高級RGBLED照明係統的顏色。通信功能則允許遠程控製並將小型、大型照明裝置連接成中央網絡。電能測量準確計算消耗的功率，為預測性維護提供係統洞察力。所有這些特性——環境光檢測、通信、電能測量——將進一步節省能源

，降低運營成本。本文探討為LED照明係統增加環境光檢測
、通信（包括無線和電力線）以及電能測量功能的關鍵設計考慮。提供了參考設計示例。

環境光傳感器（ALS）檢測傳感器附近的光量。這些簡單器件成為LED照明係統的“眼睛”，也是節約能耗的關鍵。當房間已經有充足的光源時，照明完全沒必要，可將照明燈調暗或完全關閉，降低功耗
、延長照明燈壽命。ALS的關鍵特性包括功耗、流明監測範圍，以及IR和UV濾光。這些傳感器必須安靜地呆在係統中，不能消耗過大電能
，從而破壞節約係統能耗的初衷。好的ALS耗流達到1μA以下。流明檢測範圍必須達到室外環境的典型流明範圍。0.1lx至100，000lx一般可滿足大多數應用要求。考慮到係統可靠性，可能有必要采用略大的範圍。IR和UV濾光可消除實際係統中不可見光的光譜。

智能LED光檢測功能

圖13所示光源中的ALS設計。傳感器必須避開照明燈本身的光線，避免對環境光測量的影響。該設計中，ALS位於獨立的電路板上，處於照明燈支架的陰影下。這種簡單的設計使ALS能夠在檢測到環境光超過預設值時關閉照明燈。RGB傳感器甚至能夠為照明應用增加更多“功能”。類似於圖中所示帶有RGBLED和ALS的LED照明係統，能夠動態調節其顏色輸出，以滿足特殊的應用需求
，例如舞台情景照明或百貨公司的展示效果。
圖1：ALS安裝在獨立的PCB，處於照明燈支架的陰影下
，防止傳感器讀取照明燈本身的光強。

LED智能通信

下麵，我們討論LED的智能通信。耳朵和喉嚨是接下來實現LED照明智能化的最重要功能。通過將照明燈簡單組網
，即可通過網絡控製燈的開、關
，或者調光
，這種操作將降低能耗。通信也為斷電
、維wei護hu和he應ying急ji提ti供gong快kuai速su反fan饋kui，該gai信xin息xi將jiang節jie省sheng總zong體ti係xi統tong維wei護hu成cheng本ben。無wu線xian和he有you線xian通tong信xin能neng夠gou在zai不bu同tong環huan境jing下xia很hen好hao地di工gong作zuo
，取qu決jue於yu網wang絡luo規gui模mo和he拓tuo撲pu。無wu線xian比bi較jiao適shi合he於yu小xiao型xing室shi內nei以yi及ji大da型xing室shi外wai應ying用yong，後hou者zhe需xu要yao具ju有you連lian續xu視shi線xian、可用的頻帶以及裕量足夠的傳輸功率。電力線通信（PLC）利用現有電力線實現通信。PLC非常適合於大型市政類照明裝置、隧道、室(shi)內(nei)停(ting)車(che)場(chang)等(deng)由(you)於(yu)物(wu)理(li)位(wei)置(zhi)或(huo)建(jian)築(zhu)牆(qiang)壁(bi)的(de)原(yuan)因(yin)而(er)無(wu)法(fa)使(shi)用(yong)自(zi)然(ran)光(guang)的(de)環(huan)境(jing)。所(suo)有(you)通(tong)信(xin)引(yin)用(yong)中(zhong)，可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)關(guan)鍵(jian)所(suo)在(zai)。如(ru)果(guo)通(tong)信(xin)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)
，係(xi)統(tong)就(jiu)毫(hao)無(wu)益(yi)處(chu)。
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無線應用中，信號傳輸方式可能是Wi-Fi

、ZigBee或其它往往屬於
，但不僅限於工業
、科學和醫療（ISM）射頻的標準協議。限製功耗提供了網絡靈活性，如果端點使用電池時則至關重要。圖2所示是一種獨特的應用，其中照明燈開關上配備有能量收集射頻（RF）收發器。係統收集用於撥動開關的能量，產生可使用的直流電壓，支持照明燈具的無線電通信（《1GHzRF）。隻要信號能夠覆蓋光源，該開關可置於房間內的任何地方。無需連接照明開關
，室內設計更靈活
，照明控製更可靠。

圖2：樓宇自動化應用，其中的照明開關具有一個無需接線的能量收集射頻收發器

，用以控製LED照明。

PLC照明控製方法利用現有的供電線路，不失為高性價選擇。由於通過維護很好的現有供電線路實現通信，PLC避免了許多麻煩

，如共用通信頻率
、惡劣天氣時的性能及網絡維護。範圍、速度和可靠性是設計PLC的關鍵。

電力線的噪聲極大

，影響係統通信的可靠性。G3-PLC通信是一種基於OFDM的新型PLC標準

，可實現電力線的可靠通信。該標準支持高達300kbps的速度、網狀組網以及高噪聲環境下的可靠模式非常適合LED控製網絡。基於OFDM、PLC控製的照明網絡類似於現有的G3-PLC。

圖3所示為NyxHemeraTechnologies公司用於隧道照明的PLC裝置4，該係統已經節約了25%的電能，維護成本降低30%。該大型設施係統支持最多1022盞照明燈，通信距離長達3km。
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智能LED燈電能測量功能

智能LEDdenghaixuyaojubeidianliangjisuannengli。congzhinengdianbiaodaodianyakongzhiqizaidaodiandongqichechongdianqi，meigezhinengdianwangzhuangzhidoujuyoudiannengcelianggongneng，shishiweidianligongsiheyonghutigongzhunquedeyongdianxinxi。fahuihaodianliangdedaduoshuzhaomingzhuangzhitigongguanyujianzhujishizhengzhaominghuanjingdexiangxixinxi，kequebaodianligongsideshoufeiyuhaodianyangeyizhi。tongguotiaoguanghuozaibushiyongshiguanbizhaomingdeng，jishi
、準確地響應用戶需求。此外
，特定照明燈的耗電波動說明需要進行係統維修、維(wei)護(hu)或(huo)更(geng)換(huan)。毫(hao)無(wu)疑(yi)問(wen)
，許(xu)多(duo)照(zhao)明(ming)燈(deng)處(chu)於(yu)難(nan)以(yi)觸(chu)及(ji)的(de)區(qu)域(yu)，優(you)化(hua)維(wei)護(hu)可(ke)節(jie)省(sheng)費(fei)用(yong)。為(wei)生(sheng)成(cheng)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)中(zhong)的(de)有(you)用(yong)數(shu)據(ju)
，電(dian)能(neng)測(ce)量(liang)設(she)計(ji)必(bi)須(xu)在(zai)較(jiao)寬(kuan)的(de)電(dian)流(liu)範(fan)圍(wei)保(bao)持(chi)高(gao)精(jing)度(du)測(ce)量(liang)。不(bu)僅(jin)如(ru)此(ci)，限(xian)製(zhi)或(huo)消(xiao)除(chu)校(xiao)準(zhun)時(shi)間(jian)也(ye)會(hui)降(jiang)低(di)總(zong)體(ti)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)。圖(tu)4所示為一種靈活的LED照明參考設計，具有電能測量功能。5電能測量芯片也提供係統調光和DALI接口。

目前許多城市安裝了非智能LED照明燈

，這為改善LED照明設施性能的集成模塊提供了巨大的商機。為實現可升級，這些係統需要連接到智能照明係統。如果LED的成本和容量一定，簡單更換相對較新和效率較高的LED，性價比較低。簡單接口，例如DALI，允許將來增加ALS、通信和電能測量功能。

智能化LED將贏得最後勝利

這對我們意味著什麼？消費者從觀念上對LED照明的認可和轉換是一個長期過程。顯而易見

，LED照明具有改變照明方式以及節省巨大電能的潛力。增加“智能”照明的關鍵元素——ALS、通信和電能測量——將使LED更加強大，更具吸引力。智能化LED提供的測量數據能夠進一步降低照明係統的能耗，降低運營和維護成本。增加智能化設計，LED將充分發揮潛力，在已經如火如荼的競賽中擊敗傳統照明。

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