浅析实现LED照明智能化的重要性

 LED照明系统的智能化程度是一个值得关注的问题。LED照明能够降低能耗和维护成本，而智能化LED照明设计可以从两个方面进一步改善系统性能：从每瓦特中获得更好的性能，降低长期运行成本。电能测量、环境光检测和通信是智能LED照明设计的基础：电能测量提供系统的健康运转及能耗信息；环境光检测可以减少LED的实际照明时间，节约电能并延长二极管寿命；通信功能则将每个光源连接在一起，以进行维护识别、系统级协调。

　　据估算，美国2010年度的照明耗能占电能的19%1。截至2030年，每年的照明耗能将达到767太瓦时（TWh）1。对于我们这场特殊的马拉松领跑者来说，这是一个多么好的机会！到2030年，LED照明可将耗电降低25%1。此外，由于LED的寿命比其它照明方案寿命长5倍，并且不含有害物质，所以，LED可以减少照明形成的固体废料和种类。甚至有可能不需要更换LED，而只是在改造建筑时才需要更换。不仅如此，利用红、绿、蓝（RGB）LED精调颜色的能力，也为品质和创意提供了新机会。LED最终的用武之地将不仅限于空间照明，将更适合新风格和装置。

　　LED智能化——赢得比赛的关键所在

　　LED将如何发挥其巨大潜能？毫无疑问，第一道障碍是价格。LED目前的成本远远高于现有照明方案。节能往往不足以说服价格敏感的企业和消费者购买较贵的产品。随着时间推移，大规模生产可能会降低价格，但成本是否能够降得足够低，降价速度是否满足用户的预期？这些都是不确定因素，有待商榷。当然，这些问题也超出了本文的讨论范围。假如我们随便找两家五金店，尝试寻找相同的LED灯，这或许非常困难。许多零售商不会仅仅为了吸引稀稀拉拉的消费者而备有足够品种或数量的库存，为什么？这涉及到价格和库存周转率。那么这种情况对我们这些工程师、创新者而言，意味着什么？我们如何使LED照明发挥潜能？如何赢得这场马拉松比赛的胜利？

　　如果我们赋予LED“头脑”，使其智能化，为这些照明灯装上眼睛、喉咙、计数等功能。在照明领域设计出有价值的半导体材料，将优化能源效率、延长照明寿命，并降低维护成本。这将有助于LED跑完整个赛程，坚持到最后，凭借智慧赢得比赛。

　　LED智能化的关键元素

　　环境光检测、通信和电能测量是智能化照明系统的关键元素。通过环境光检测，可以在其它光源已提供充足照明时调暗照明灯；此外，通过检测环境光的颜色，能够调节高级RGBLED照明系统的颜色。通信功能则允许远程控制并将小型、大型照明装置连接成中央网络。电能测量准确计算消耗的功率，为预测性维护提供系统洞察力。所有这些特性——环境光检测、通信、电能测量——将进一步节省能源，降低运营成本。本文探讨为LED照明系统增加环境光检测、通信（包括无线和电力线）以及电能测量功能的关键设计考虑。提供了参考设计示例。

　　环境光传感器（ALS）检测传感器附近的光量。这些简单器件成为LED照明系统的“眼睛”，也是节约能耗的关键。当房间已经有充足的光源时，照明完全没必要，可将照明灯调暗或完全关闭，降低功耗、延长照明灯寿命。ALS的关键特性包括功耗、流明监测范围，以及IR和UV滤光。这些传感器必须安静地呆在系统中，不能消耗过大电能，从而破坏节约系统能耗的初衷。好的ALS耗流达到1μA以下。流明检测范围必须达到室外环境的典型流明范围。0.1lx至100，000lx一般可满足大多数应用要求。考虑到系统可靠性，可能有必要采用略大的范围。IR和UV滤光可消除实际系统中不可见光的光谱。