LED在远程控制照明中的应用实现

 

　　摘要：轻松实现远程控制是LED在通用照明应用中的优势之一。本应用笔记介绍了路灯照明系统的远程控制方案，可以通过电力线传输或无线传输实现照明系统的控制。

　　远程控制在路灯、停车场和室内照明的应用

　　LED为调光和改变照明色彩提供了更大的设计灵活性，非常适合建筑照明、室内照明及调光、高能效路灯和室外照明等应用，这类应用中可以远程控制照明。

　　这些应用能够带给用户极大的增值空间，但是，为了在市场上取得成功，把照明设施升级为LED技术的成本必须控制在水平。毫无疑问，能够重复利用现有基础设施的方案也必然是受市场欢迎的方案。

　　在远程控制LED照明应用中，产品升级成本的基础架构是控制LED照明布线。幸运的是，可以利用两种技术省去这笔昂贵的升级费用：LED灯可以通过无线链路控制或利用PLC技术通过现有的电力线控制。

　　PLC技术能够支持远距离通信，但当交流线路的断路器或变压器不允许数据流自由传输时，可能带来一些问题。虽然无线通信不存在这一问题，但通信频率限制在免授权波段，无线通信距离也受到一定限制。有些情况下，可以将这两种技术相结合得到的解决方案：在没有变压器阻隔的情况下采用电力线通信，而利用无线连接支持跨变压器设计。

　　远程控制LED照明的主要设计要求包括：

　　1.通信范围。这取决于具体应用，对于住宅的室内应用，30m左右的通信范围即可满足要求，路灯则需要数千米的通信范围。

　　2.低功耗。LED的一个重要卖点是高能效。关闭照明、只有通信线路保持有效状态时，需要保证LED灯的功耗，这一点对于设计非常关键。

　　3.通信速率。有些照明应用只需较低的通信速率(几kbps)即可满足调光控制和故障状态读取的要求。但是，建筑照明有时会需要非常高的数据速率，甚至达到100kbps。洗墙灯就属于这类应用的一个典型例子，通过一条总线控制多个照明灯，并需要不断改变灯光色彩。

　　4.低成本。绝大多数照明应用都有类似要求。

图1  典型的无线控制照明系统框图

图2  典型的PLC控制照明系统框图。

　　远程控制照明系统通常包括一个微控制器，它可以是一个分立单元，或者集成在另一IC内部。多数情况下，一个基本的微控制器即足以满足要求，除非系统采用的是复杂的通信协议和复杂堆栈(例如ZigBee?)。该控制器负责处理通信协议解码、LED驱动器调光信号、读取故障状态等功能，并用于控制灯的照明效果(例如剧场调光)。

　　照明应用采用无线通信时，可以选择Maxim提供的MAX1473接收器和MAX1472发送器。这些产品工作在300MHz至450MHz免授权波段，室内环境下通信距离可以达到30m至50m。MAXQ610微控制器以极低成本提供上述所有必备功能。

　　对于PLC应用，Maxim的解决方案包括MAX2991模拟前端(AFE)和MAX2990基带处理器。这些器件构成一套完整的电力线发送/接收芯片组，能够以高达100kbps的数据率，在长达10km的电力线上传输数据。这一传输距离使其非常适合路灯照明系统。MAX2990集成了一个带有PWM输出的微控制器，用于控制LED驱动器的PWM调光输入。这一功能省去了产生调光信号的其它电路。