霓虹燈與LED應(yīng)用于裝飾照明方面的比較

摘要：近幾年來(lái)，隨著新材料、新工藝的不斷發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度有了很大的提高，發(fā)光效率也超過(guò)了白熾燈，隨著LED亮度的不斷提高，特別是超高亮度的LED的出現(xiàn)，使得其應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步的拓寬，從傳統(tǒng)的用作儀表信號(hào)指示，發(fā)展到廣泛應(yīng)用于交通信號(hào)燈、汽車(chē)燈、室內(nèi)外裝飾照明、手機(jī)背光源、顯示屏等領(lǐng)域 ，并正向通用照明領(lǐng)域深入。

　　一、引言

　　近幾年來(lái)，隨著新材料、新工藝的不斷發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度有了很大的提高，發(fā)光效率也超過(guò)了白熾燈，隨著LED亮度的不斷提高，特別是超高亮度的LED的出現(xiàn)，使得其應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步的拓寬，從傳統(tǒng)的用作儀表信號(hào)指示，發(fā)展到廣泛應(yīng)用于交通信號(hào)燈、汽車(chē)燈、室內(nèi)外裝飾照明、手機(jī)背光源、顯示屏等領(lǐng)域 ，并正向通用照明領(lǐng)域深入。作為半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的一部分，城市景觀照明及室內(nèi)外裝飾照明的霓虹燈具必將逐步被具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、可靠性高及可實(shí)現(xiàn)全彩變化的LED燈具所取代。目前，在裝飾照明領(lǐng)域中用LED制作的各類(lèi)燈具由正被逐步推廣，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)會(huì)單獨(dú)形成一種產(chǎn)業(yè)。

　　二、全彩LED裝飾照明系統(tǒng)構(gòu)架

　　一個(gè)大型的廣場(chǎng)、舞臺(tái)、標(biāo)志性建筑物或大型室內(nèi)全彩LED裝飾照明系統(tǒng)一般是由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)集中控制，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)將控制信號(hào)傳遞給多個(gè)全彩LED裝飾照明標(biāo)準(zhǔn)子系統(tǒng)(一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)子系統(tǒng)由單片機(jī)控制/驅(qū)動(dòng)模塊及多只全彩LED燈具組成)，通過(guò)子系統(tǒng)單片機(jī)的控制/驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)各組LED燈具。通過(guò)在微型計(jì)算機(jī)上用軟件進(jìn)行不同的設(shè)定，就可以使整個(gè)裝飾照明系統(tǒng)達(dá)到所預(yù)期的燈光效果或顯示不同的文字或圖案。大型全彩LED裝飾照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示。

　　1、標(biāo)準(zhǔn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的全彩LED裝飾照明子系統(tǒng)的構(gòu)架如圖1中虛線框所示。它是由標(biāo)準(zhǔn)的控制/驅(qū)動(dòng)模塊與其所驅(qū)動(dòng)的多只可實(shí)現(xiàn)全彩變化的LED燈具組成，其既可單獨(dú)作為一個(gè)小型的裝飾照明系統(tǒng)，用于小型的裝飾照明場(chǎng)所，也可用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)子系統(tǒng)組合并通過(guò)中央控制器的控制，組成適用于不同場(chǎng)所、顯示預(yù)期圖形或文字并可實(shí)現(xiàn)全彩變化的大型裝飾照明光源系統(tǒng)。全彩LED裝飾照明標(biāo)準(zhǔn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖2所示。

　　由此可見(jiàn)，它主要由以下幾部分組成：

　　(1)CPU控制模塊

　　主要由CPU微處理器、與上位機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)通信接口、與顯示驅(qū)動(dòng)模塊的標(biāo)準(zhǔn)通信接口及環(huán)境光強(qiáng)檢測(cè)模塊組成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的控制模塊硬件結(jié)構(gòu)，通過(guò)編制不同的軟件，即可用于不同的場(chǎng)所。

　　CPU微處理器：可采用51系列單片機(jī)作微控制器，微控制器既可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)通信接口與上位機(jī)相連，接收并處理上位機(jī)所發(fā)送的控制信號(hào)與數(shù)據(jù)，也可利用本微控制器內(nèi)所貯存的控制程序與數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出線向LED燈具驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送控制信號(hào)及數(shù)據(jù)。

　　環(huán)境光強(qiáng)檢測(cè)模塊：該模塊主要將檢測(cè)到的環(huán)境光強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸給微控制器，微控制根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)的不同，自動(dòng)調(diào)節(jié)燈具的發(fā)光強(qiáng)度。

　　與上位機(jī)(微型計(jì)算機(jī))及與顯示驅(qū)動(dòng)模塊的接口：可采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232、RS422AK或RS485通信接口。

　　(2)顯示驅(qū)動(dòng)模塊

　　顯示驅(qū)動(dòng)模塊組是由多只結(jié)構(gòu)相同的標(biāo)準(zhǔn)LED全彩燈具驅(qū)動(dòng)模塊組成，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)一只全彩LED燈具。根據(jù)子系統(tǒng)不同的使用場(chǎng)合所需LED燈具的數(shù)量來(lái)確定所需的驅(qū)動(dòng)模塊的數(shù)量。每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口接收微控制器所發(fā)送的控制信號(hào)及R/G/B色彩變化信號(hào)，經(jīng)處理后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口(可做成標(biāo)準(zhǔn)的四芯接口，包括三根G/G/B驅(qū)動(dòng)線及一根公共電源線)驅(qū)動(dòng)全彩LED燈具顯示設(shè)定的狀態(tài)和顏色。

　　(3)AC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊

　　主要為整個(gè)控制子系統(tǒng)提供工作電源及為驅(qū)動(dòng)多只全彩LED燈具提供工作電源。該模塊可以像開(kāi)關(guān)電源一樣做成不同功率大小的標(biāo)準(zhǔn)模塊。該模塊需有較高的電源轉(zhuǎn)換效率，以確保達(dá)到較好的節(jié)能效果。

　　(4)由R/G/B三基色LED組成的可實(shí)現(xiàn)全彩變化的LED燈具。

　　每一只全彩LED燈具通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口及連接線與驅(qū)動(dòng)模塊相連。LED燈具由若干組發(fā)光單元構(gòu)成，每個(gè)發(fā)光單元包含有一只紅色LED、一綠色LED、一只藍(lán)色 LED，通過(guò)對(duì)發(fā)光單元合理進(jìn)行排布，就可實(shí)現(xiàn)全彩變化。根據(jù)不同的使用場(chǎng)合，可選擇不同數(shù)量及不同結(jié)構(gòu)的LED燈具。

　　2、工作原理

　　通過(guò)內(nèi)置于微控制器中的控制程序，由微控制器向全彩LED燈具驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送控制信號(hào)和數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的要求，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，從而對(duì)每一只由R、G、B三基色LED組成的全彩LED燈具實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的控制。若微控制器連續(xù)地向各LED顯示驅(qū)動(dòng)模塊不斷發(fā)送控制信號(hào)和數(shù)據(jù)，使各LED燈具受到連續(xù)的協(xié)調(diào)控制，可使整體燈飾產(chǎn)生各種顏色、多種變化的動(dòng)態(tài)顯示效果。

　　一個(gè)大型的城市亮化、室內(nèi)外裝飾照明及景觀照明工程或大型廣告顯示系統(tǒng)可采用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的全彩LED裝飾照明子系統(tǒng)組合，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)子系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)通信接口與上位機(jī)(微型計(jì)算機(jī))連接，組合成一個(gè)大的系統(tǒng)，在微型計(jì)算機(jī)上利用相關(guān)軟件編輯好不同的顯示程序，并通過(guò)信號(hào)線傳輸給各子系統(tǒng)，就可使各子系統(tǒng)按規(guī)定的程序工作，從而使整個(gè)大型系統(tǒng)顯示預(yù)定的圖型、文字及色彩。

　　三、全彩LED裝飾照明系統(tǒng)的應(yīng)用前景

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民物質(zhì)生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)于居住的城市的環(huán)境要求越來(lái)越高，“白天需要綠常色。晚上需要燈光”。尤其是城市夜晚的景觀燈光，已成為一個(gè)重要的部分。城市夜晚的燈光，已從早期的簡(jiǎn)單照明正在演變?yōu)槌鞘幸雇淼木坝^照明。這就是說(shuō)，城市燈光正在從照明向著多姿多彩的動(dòng)態(tài)效果演變，燈光的亮麗與否，已成為城市夜晚一道靚麗風(fēng)景線。

　　城市景觀燈光這一時(shí)代特征，極大地刺激著照明工業(yè)，人們?cè)诓贿z余力尋找高效節(jié)能，長(zhǎng)壽命低維護(hù)，環(huán)保型無(wú)污染，多色彩的新穎光源，來(lái)取代傳統(tǒng)的白熾燈和充氣光源。這就給LED光源帶來(lái)機(jī)遇，LED作為半導(dǎo)體固體“冷”光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、可靠性高及易于控制等特點(diǎn)點(diǎn)，正好符合上述要求。用LED 制作的各類(lèi)照明燈具現(xiàn)已進(jìn)入裝飾照明領(lǐng)域并逐步取代現(xiàn)有的熒光燈及白熾燈。本系統(tǒng)正是利用了LED的易于控制及可實(shí)現(xiàn)全彩變化的特點(diǎn)，設(shè)想通過(guò)將照明光源、燈具及控制系統(tǒng)各部件形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品，并根據(jù)所使用的場(chǎng)合不同而方便地將各標(biāo)準(zhǔn)組件時(shí)行組合，形成所需的全彩LED裝飾照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于城市亮化及景觀照明系統(tǒng)工程、大型廣告顯示系統(tǒng)、室內(nèi)外裝飾照明及大型舞臺(tái)的燈光系統(tǒng)等領(lǐng)域，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。隨著LED技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，其產(chǎn)品成本將變得越來(lái)越低，價(jià)格也越來(lái)越具有競(jìng)爭(zhēng)力，LED裝飾照明光源及燈具必將最終取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)裝飾照明燈具，并形成一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)。

　　四、結(jié)論

　　通過(guò)以上分析我們得知，一個(gè)大型的全彩LED裝飾照明系統(tǒng)可由若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的全彩LED子系統(tǒng)組成，而每個(gè)子系統(tǒng)又可由標(biāo)準(zhǔn)CPU控制模塊、標(biāo)準(zhǔn)化/系列化的全彩LED燈具驅(qū)動(dòng)模塊、AC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊及若干各種結(jié)構(gòu)/形式的全彩LED燈具組成，并且各模塊或部件之間可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口相連，因此易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化并降低成本，且可用各種標(biāo)準(zhǔn)部件方便地組成適用于不同場(chǎng)所，顯示不同文字或圖形的大型全彩LED裝飾照明系統(tǒng)，因此，具有廣闊的市場(chǎng)前景。