关于如何设计智能LED照明系统节能控制系统的研究

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  摘要:在具体的智能照明节能控制系统的设计中,可以对传感器的使用过程进行节能设计,在节能控制系统中重点对无线控制方式和系统的功能进行设计,通过开关控制设计和感应控制设计实现节能控制的目的,在太阳光的合理利用和亮度的调节中进行节能控制,在定时功能的作用下节约电能,在总控制中心的设计中实现远程智能控制。
  关键词:LED;智能照明系统;节能控制
  前言:我国照明的耗电量非常大,在总共的用电量中,照明用电的占比大概在10%-20%之间,需要在节能理念的指导下对照明系统进行优化设计,对照明设备的开关和亮度等内容进行重新设计,按照节能控制的要求对智能LED照明系统进行设计,智能LED照明系统中节能控制系统的设计需要注意驱动电源、连接方式和散热方式的设计,减少智能LED照明系统的耗电量。
  1智能LED照明节能控制系统的设计要点
  1.1选择合适的驱动电源
  智能LED照明系统需要合适的驱动电源。与过去的照明系统相比,智能LED照明系统有更好的照明效果,但是必须要使用专门的驱动电源,只有使用合适的驱动电源才能保证电流和电压能够满足智能LED照明系统的用电需求,而且节能控制的效果也与驱动电源有很深的关联。虽然综合使用稳压电源和电阻能够保证智能LED照明系统电流的稳定性,但是这种方法并没有产生明显的节能效果。如果使用功率消耗较低的开关和限流部件,将会使智能LED照明系统和实际的节能控制效果产生非常大的差异,只有使用合适的驱动电源才能让智能LED照明系统呈现出良好的节能效果。
  1.2使用科学的连接方法
  虽然单个的LED照明设备只会耗费很少的电量,但是由众多照明设备构成的照明系统在运行时会产生较大的用电量,照明设备、各种装置和控制系统之间的连接是智能LED照明系统耗电量较大的重要原因,如果想让节能控制系统的设计产生实际的节能效果,需要从连接方法上进行设计,对串联和并联等连接方式进行尝试。在应用串联的连接方式时,如果某个LED照明设备出现故障,将会使整个照明系统都受到影响,而且仅仅使用串联的方式进行连接还会产生较高的驱动电压,既无法保证照明系统的用电安全和稳定性,也无法起到节能的作用。在应用并联的连接方式时,虽然单个LED设备线路出现故障不会影响其他电路的正常通电,但是会使其他电路的电流发生波动,也会对照明产生一定影响。所以要尽量使用混连的方法进行连接,对总路电流进行合理划分,根据电流和电压的需求选择合适的驱动电源。
  1.3设计合理的散热方式
  智能LED照明系统的节能效果还会受到散热方式的影响,LED照明设备在使用时会产生较多的热量,整个智能LED照明系统在运行中的热量非常高,较高的热量会对耗电量产生很大影响,所以要重视智能照明系统散热方式的设计。可以使用铝基板来分析热继电器的量,根据分析来设计孔洞尺寸,一般比较合适的间距为0.7mm,LED照明设备需要和孔洞相适应,把铝基板接到引脚上。设计LED灯的材质时尽量使用金属材质的材料,让灯具外壳和铝基板能够紧密嵌套到一起,加强热传导作用,通过更好的散热效果来减少智能照明系统整体的能耗。
  2智能LED照明节能控制系统的设计方法
  2.1传感器的选择
  在智能LED照明节能控制系统传感器的选择上,主要应用了三种传感器,第一个传感器为微波多普勒感应开关,该传感器能够感应到物体的动静变化。第二个传感器为人体热红外探测传感器,该感应器能够对人体进行探测,还会发出报警信号。第三个传感器为光照强度传感器,该传感器能够采集室内空间的光照强度并将光照信息传输给节能控制系统,进而对照明设备的亮度进行控制和调整。
  2.2无线控制和系统功能的设计
  智能LED照明节能系统的服务器主要是利用组网进行连接,整体为云架构模式,如图1所示。节能控制系统中的控制器使用的是短距无线模块,可以对一个或多个LED照明设备进行控制,无线通信运用的技术为LoRa通信技术,E32-TTL-100模块的形成主要运用了LoRa技术中的直序扩频技术,能够在2000m的超长距离中实现通信功能,而且无线控制模块还存在唤醒功能,平时不使用的时候只会产生30uA的功耗。在智能LED照明节能控制系统的功能设计上,主要对光照输出控制系统进行了创新,节能控制系统可以根据环境的感应和使用者的需求对光照输出进行调整,使照明节能控制系统具有智能化的特点,与原本的照明系统相比,节能控制系统更加人性化,具有非常好的节能效果。
  2.3开关和感应器的设计
  智能LED照明系统中的节能控制系统主要是通过控制器对LED照明设备进行控制,开关控制器能够通过无线终端进行连接和控制,控制终端最多能够同时对16路继电器进行控制,在控制终端的设计中对CPU的输出引脚进行单独设计,将其连接到D_OUT2上,在光耦U16的作用下实现电气隔离,对LB2进行控制,让电平信号在通过达林顿三极管Q8的时候发生反应,实现扩大电流的作用,最后控制继电器线圈来控制LED照明设备的开和关。另外,节能控制系统需要通过动静感应的设计来实现控制输出,通过各种感应设备的使用来掌握空间的动静情况,根据动静感应的监测来调整LED照明设备的亮度,动静感应器的设计和应用具有很好的节能效果,能够节省大约30%-90%的电能[1]。
  2.4自然光和亮度控制
  对自然光的感应需要用到光感探头,设计人员需要根据具体建筑空间布局、门窗布置、照明设备来合理规划光感探头的数量和安装位置。节能控制系统中的灯光控制系统可以利用感应装置来了解空间环境的亮度,节能控制系统会根据具体的亮度来调节LED照明设备的亮度,在自然光充足的情况下尽量减少照明设备的使用,让空间环境维持合适的亮度。节能控制系统还需要根据空间使用者对照明的需求来进行有针对性地调整,为人们提供舒适的光照环境,例如,在白天和夜晚要对亮度进行调整,根据睡眠、工作学习、娱乐休闲等特定场景的照明需求进行调节[2]。
  2.5定时功能和总控制中心的设计
  智能LED照明系统经常因为长时间开启照明设备而产生较大的能耗,有很多时候是因为人们白天忘记关灯或其他原因导致耗电量较大,而定时功能的设计能够解决这一问题,人们可以对LED灯的开关时间进行设定,照明系统还可以根据不同的使用场景、使用时间和使用需求进行自动调控。在设计节能控制系统的时间控制器时,可以结合光照感应器进行感应和控制,通过时间控制来节约电能。智能LED照明节能控制系统中总控制中心的设计主要针对的是一栋建筑或一片建筑群的照明系统,可以在互联网技术和云计算技术的帮助下将照明控制器的数据参数上传到总控制中心的云服务器上,利用智能控制技术对智能照明系统的各个设备进行智能控制。
  結论:综上所述,在原本的智能LED照明系统的优化设计中需要利用各种先进的技术和感应设备,通过智能控制和系统功能的重新设计实现节能控制的设计目标,要根据以人为本和节能环保的理念来合理设计智能照明节能系统。智能照明节能控制系统应当尽量对自然光进行利用,减少照明设备的使用就能有效减少照明系统的电能消耗。
  参考文献:
  [1]晋江辉.基于LED的智能照明节能控制系统设计[J].工程建设与设计,2020(14):253-254.
  [2]伊凡·爵,维尼萨·卡瓦利,纳温诺欧,乔西帕克宁.一种智能LED照明系统节能控制系统的设计[J].智能建筑电气技术,2018,12(04):101-102.
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