在當今的綠色，能源和成本意識社會中，LED照明正在成為建筑物的首選技術，從家庭和企業(yè)到主要的市政和工業(yè)結構。對于室內(nèi)照明應用，LED技術的優(yōu)勢現(xiàn)在開始超過傳統(tǒng)白熾燈或熒光燈設備的安裝成本仍然較低的事實。

關鍵的LED優(yōu)勢包括控制照明區(qū)域的能力，昏暗的照明水平，在需要的瞬間轉(zhuǎn)向燈，并與傳感器結合以進行占用檢測，僅舉幾例。 LED布道者通過降低能耗來降低終身運營成本的信息，以及更簡單，更便宜的維護，開始向建筑經(jīng)理和消費者過濾。其他好處，例如提高安全性，安全性和舒適性也被證明越來越具有說服力。

在新建筑項目中，當考慮到固態(tài)照明，例如LED系統(tǒng)時，可以進一步節(jié)省成本，需要比傳統(tǒng)方法少三分之二的凈空高度，從而減少地板和天花板之間所需的高度。在多層結構中，這可以顯著節(jié)省建筑材料。

Energy Smart Marketers的一項調(diào)查顯示，建筑承包商現(xiàn)在在70％以上的案例中推薦LED照明解決方案。在一些國家，鼓勵采取措施鼓勵在新建和翻新的建筑項目中更多地使用節(jié)能照明。美國能源之星計劃就是一個例子。智能城市計劃在整個歐洲和其他地方越來越普遍，重點關注降低峰值電力需求（以及整體能源消耗）的舉措，并且照明已被廣泛證明是城市地區(qū)的主要能源消費者。

正確的光線，正確的時間

智能照明被描述為能夠減少所使用的光量和/或能量，從而在需要的地方準確地傳遞最佳光量。通常，智能照明和智能建筑應用需要高功率，高亮度（HB），白光LED。歐司朗，Cree和東芝等LED制造商正在不斷提高白度的亮度和一致性。白度的表征導致了中性，溫暖和冷白色設備的發(fā)展，設計用于不同的應用?？烧{(diào)光系統(tǒng)是常態(tài)，功率因數(shù)是一個重要的考慮因素，因為功率因數(shù)水平可能由政府，區(qū)域或公用事業(yè)驅(qū)動的程序強制要求。數(shù)控智能照明方案的另一個關鍵問題是確保系統(tǒng)易于升級。智能建筑技術發(fā)展迅速，新應用正在興起，導致客戶期望不斷變化。能夠輕松甚至遠程升級控制軟件的能力被認為是必不可少的。 （圖1）

圖1：在政府和公用事業(yè)的推動下，節(jié)能是智能建筑方案的主要目標。智能照明可以對能源使用產(chǎn)生重大影響。照片來源：Power Integrations

維護優(yōu)勢

維護領域的LED照明可以節(jié)省大量成本。 LED器件的使用壽命通常比它們所替換的器件長至少25倍，并且通常長達50倍甚至100倍。遠程監(jiān)控意味著可以輕松檢測和定位故障元件。從設計的角度來看，建筑承包商需要確保LED陣列和模塊的設計便于更換部件。

心情

對于未來LED的好處，例如簡單的調(diào)光控制和改變系統(tǒng)內(nèi)顏色的能力，將擴大應用和客戶對固態(tài)照明的期望。 （圖2）先進的LED技術，更精確的色彩分級，結合先進的控制技術，已經(jīng)開始在商業(yè)規(guī)模上實現(xiàn)情緒照明功能。例如，照明方案可以很容易地從用作工作場所的區(qū)域中的冷白色照明切換到暖白色照明，如果該區(qū)域稍后用于社交功能的話。

安全照明很可能作為一個重要的應用領域，例如，通過與運動傳感器和環(huán)境光傳感器相結合，安裝可以兼顧安全性和節(jié)能性。例如，如果在附近沒有檢測到人，則可以大大減少停車場或停車場的照明。照明可以清楚地向安全人員表明用戶或入侵者的存在。

圖2：LED照明不僅可以節(jié)省能源，還可以帶來額外的優(yōu)勢更好地控制照明區(qū)域以獲得舒適感。照片來源：Energy Smart Marketers

控制效率

盡管LED燈具的效率要高得多，但在傳統(tǒng)白熾燈或熒光燈設備的某些應用中，LED燈具的使用壽命卻高達100倍，但它們需要專門的電子控制電路來實現(xiàn)熱管理和過流保護?；旧?，LED將它們接收的大部分電能轉(zhuǎn)換為熱能而不是光能。因此，如果沒有足夠的熱管理，這種熱量會降低LED的壽命和性能。一般設計建議相對簡單：通過LED保持電流恒定且低于規(guī)定的最大值。

照明技術區(qū)的其他文章重點關注LED驅(qū)動器，LED熱管理和使用電流保護的過應力控制設備 [2] 。適用于照明應用的高亮度白光LED的評論也可在TechZone [3] 中找到。

提供基于平臺的系統(tǒng)解決方案是基礎基于LED的智能照明市場的趨勢。傳統(tǒng)電子OEM正在創(chuàng)建硬件和固件子系統(tǒng)，以供建筑承包商和分包商使用。雖然主流LED制造商當然主導市場，但供應鏈合作伙伴關系正在興起，系統(tǒng)和解決方案正在不太可能出現(xiàn)。推動吸引力是預測照明市場發(fā)展的速度，以及日益復雜的電子控制系統(tǒng)的需求，以及照明承包商不太可能（或傾向于）從頭開始構建系統(tǒng)。

電子技術有助于遠程或自動監(jiān)視和控制應用程序中的所有燈光，打開或關閉它們并使其變暗;所有這些都很重要。與許多其他現(xiàn)代電子應用程序一樣，升級系統(tǒng)，添加新特性和功能的能力是電子技術的數(shù)字可編程性所固有的。在照明應用中，LED設備本身，微控制器，有線和無線網(wǎng)絡以及傳感器被證明是實現(xiàn)系統(tǒng)解決方案的關鍵技術。

微控制器

微控制器非常適用于利用LED技術的獨特特性，為智能照明開發(fā)高效，可擴展和靈活的設計。通過數(shù)字控制，設計人員可以擴展和輕松調(diào)整設計以適應特定應用。采用標準硬件和軟件元素的模塊化設計，最大限度地提高了設計重用率，縮短了設計時間。數(shù)字方法還可以在軟件中實現(xiàn)許多創(chuàng)新硬件功能，如軟啟動，延遲和PWM相移，從而將元件數(shù)量降至最低。

網(wǎng)絡

盡管傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡在許多建筑物中都很有意義，但網(wǎng)狀無線網(wǎng)絡等新型且價格合理的技術已經(jīng)為智能建筑的使用帶來了創(chuàng)新的設計機會。無線網(wǎng)絡也可用于翻新舊建筑物，其中添加或替換有線網(wǎng)絡可能不可行。 ZigBee被證明是一種流行的無線照明協(xié)議，尤其適用于需要控制大量均勻照明區(qū)域的應用。

越來越多的照明系統(tǒng)需要通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）連接到其他網(wǎng)絡。在家庭應用中，可以通過移動數(shù)字設備控制這種系統(tǒng)。例如，市政或辦公樓也可能需要從遠程中心位置進行控制和監(jiān)控，作為智能城市計劃的一部分。在這種情況下，其他互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議可能更合適，例如基于IPv6的傳入6LoWPAN。

傳感器

將傳感器集成到照明系統(tǒng)中需要一些考慮。在新構建中向傳感器供電可能是直截了當?shù)?，但在改造情況下更難以實現(xiàn)。電池電量可能適合執(zhí)行簡單任務所需的設備，例如檢測運動以指示在很少使用的房間中存在某人。在這種情況下，電池壽命可能為5年。

世界上一些最智能建筑采用的另一種選擇是采用能量收集技術的傳感器。越來越多的公司正在生產(chǎn)無線產(chǎn)品，如傳感器和開關，用于管理建筑中的HVAC和照明能耗，這是基于EnOcean聯(lián)盟制定的標準。由環(huán)境能源（如光，熱，振動和運動）提供動力，設備通過無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)送無線電信號，以自動化建筑物的節(jié)能。

但是，如果要求傳感器提供即時可能需要不斷更新，通過有線或電力線網(wǎng)絡提供永久電源。

供應商基礎

對于希望進入快速增長的照明市場的設計師而言，眾多供應商和產(chǎn)品入門。與任何新興行業(yè)一樣，供應商基礎也有些分散，其解決方案基于整個系統(tǒng)的不同和多個方面，包括LED驅(qū)動器，控制電路，調(diào)光器，連接器，微控制器和網(wǎng)絡，以及LED專家本身。

例如，幾家傳統(tǒng)的微控制器專家正在為LED照明方案提供模塊，參考設計和開發(fā)套件。其中包括賽普拉斯半導體，恩智浦和德州儀器。一些系統(tǒng)解決方案提供商來自模擬和電源背景，例如ADI公司，Allegro公司，美國國家半導體公司和Power Integrations公司。 TE Connectivity（AMP）擴展到多技術基礎的系統(tǒng)解決方案。

眾所周知，在保持與從頭設計的LED照明方案相關的性能和效率方面，將固態(tài)照明改造成傳統(tǒng)系統(tǒng)是困難的。一些公司選擇僅為新系統(tǒng)或替代系統(tǒng)提供解決方案。

例如，TE Connectivity將其Nevalo平臺的重點放在新系統(tǒng)設計上。該套件包括光模塊，帶恒流輸出的驅(qū)動器，電路保護裝置，調(diào)光控制電路，光學器件，布線系統(tǒng)以及用于熱管理評估和價格與性能分析的軟件工具。用戶可以選擇60多種LED燈模塊，適用于普通照明應用。

德州儀器為LED照明設計和控制系統(tǒng)提供廣泛的基于微控制器的解決方案，以及演示平臺和開發(fā)套件。其TMS C2000?Piccolo微控制器DC/DC LED開發(fā)者套件使照明設計師能夠通過調(diào)光，色調(diào)調(diào)整，電力線通信和故障檢測等高級功能來區(qū)分他們的設計。 （圖3）該套件配備了開始為智能建筑設計節(jié)能LED照明系統(tǒng)所需的開源硬件和軟件。

圖3：德州儀器（TI）的TMS320C2000?DC/DC LED照明開發(fā)套件。

除了入門套件外，TI還為OEM提供各種分立元件，用于構建自己的系統(tǒng)，以及部分解決方案，結合控制器，驅(qū)動器和功率因數(shù)校正電路。

TI還剛剛推出了低于1GHz的6LoWPAN無線網(wǎng)絡解決方案，旨在為遠程，低成本的無線傳感器網(wǎng)絡提供網(wǎng)關，如作為建筑照明方案，連接到互聯(lián)網(wǎng)。它提供有線IPv6基礎設施的無線擴展，并且通過在低于1GHz的頻段運行，在比傳統(tǒng)的基于2.4GHz的6LoWPAN產(chǎn)品更低的功率水平下提供更長的無線范圍。

賽普拉斯半導體同時，提供對不同照明協(xié)議的支持。 DMX512協(xié)議允許設計人員控制工業(yè)建筑中控制器和調(diào)光器的復雜照明網(wǎng)絡。賽普拉斯半導體的高亮度（HB）LED智能照明系統(tǒng)設計解決方案名為EZ-Color?，可支持多達16個LED通道的控制。該工具的專有固件和光學反饋算法可幫助設計人員確保多個LED器件陣列的色彩一致，其PrISM調(diào)制技術可降低低頻閃爍和輻射EMI。

賽普拉斯的PowerPSoC（如圖4所示）是一個嵌入式電源控制器，有助于系統(tǒng)集成。它包含4通道內(nèi)部電流檢測放大器，額定頻率為6 MHz，4個2 MHz滯環(huán)控制器可獨立配置為降壓，升壓或降壓 - 升壓，4個低側n-FET，額定電流為1 A，每個32 V，另外還有32 V內(nèi)部輸入穩(wěn)壓器。

圖4：使用賽普拉斯半導體的PowerPSoC?高亮度LED控制器和電力線通信（PLC）的演示燈照明控制解決方案

最近，賽普拉斯宣布在其照明應用中通過組合電力線收發(fā)器和微控制器解決方案支持電力線通信協(xié)議。基于現(xiàn)有的銅電網(wǎng)，并使用總線拓撲，它可用于通信數(shù)據(jù)以用于控制目的，并且易于重新配置。系統(tǒng)可配置電容式觸敏面板或基于PC的圖形用戶界面，以便直觀，輕松地操作復雜系統(tǒng)。