CN203301792U - 一种基于dali协议的智能led照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于DALI协议的智能LED照明系统，包括有LED灯具、用于驱动LED灯具的驱动电源和DALI控制模块，驱动电源内嵌DALI接口，DALI控制模块选用单片机、通用芯片或模拟、数字电路。本实用新型涉及一种基于DALI协议的智能LED照明系统，应用单片机、通用芯片和模拟、数字电路即可实现DALI控制系统的功能，可替代目前价格高昂的专用DALI芯片，实现对如LED日光灯、球泡灯、筒灯等一系列LED灯具的智能调光。

Description

一种基于DALI协议的智能LED照明系统

技术领域

本实用新型涉及照明控制系统技术领域，尤其是涉及一种基于DALI协议的智能LED照明系统。 

背景技术

现有技术中，DALI：Digital Addressable Lighting Interface，即数字可寻址照明接口，是目前照明控制领域流行的新一代照明控制协议，采用曼彻斯特编码格式传输，具有整体、分组调光、寻址调光、多种情景模式设置、亮度查询、故障反馈等强大的调光功能。 

DALI协议是一种典型的开放式智能照明节电系统协议，协议基于异步串行数字通信。DALI系统采用主从式结构，系统最多可以连接64个从机单元，每个DALI从机使用唯一的个体标识地址，该地址在系统初始化时设定，使用过程中根据需求可修改从机的地址；从机单元最多可分为16组(以组地址区分)，每个从机可以属于几个不同的组，每组设备可以设定16个场景(Scene)。DALI总线协议最初是智能照明主控与调光电子镇流器配套使用，用于荧光灯的灯光情景调节，而现在已经开始扩展到各类LED灯具。 

DALI协议调光已成为欧洲的标准，只要符合这个标准的不同厂商的各类灯具和设备都可以挂接在DALI总线上，实现组网调光，因此，DALI协议可将LED照明产品跟传统照明产品融合在同一套照明系统里面，大大方便了用户的使用。 

DALI是开放的协议，目前DALI的主机端和控制软件已经和智能楼宇、现场总线控制系统融合在一起，并且牢固地掌握在飞利浦、欧司朗、西门子等欧洲几大厂商手中，DALI终端设备也是由这几个厂商占主导地位。但是，系统中的DALI控制模块必须采用价格昂贵的专用DALI芯片，整体成本非常高。 

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种基于DALI协议的智能LED照明系统，它结构简单，成本低，易于普及和实施。 

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是： 

一种基于DALI协议的智能LED照明系统，包括LED灯具、用于驱动LED灯具的驱动电源和DALI控制模块，驱动电源连接LED灯具，驱动电源内嵌有用于接收控制信号的DALI接口，DALI控制模块连接DALI接口，用于向DALI接口输送控制信号，DALI控制模块选用单片机、通用芯片和模拟或数字电路。 

所述LED照明系统包括物理控制设备和照明设备，物理控制设备连接照明设备，物理控制设备内嵌有DALI接口。 

所述物理控制装置至少包括传感器、旋钮控制面板或触摸屏控制面板。 

智能LED照明系统DALI控制模块连接于DALI总线，各LED灯具分别作为一个DALI子网络连接于DALI总线。 

所述驱动电源选用可调光LED驱动电源。 

所述DALI控制模块与DALI接口模块的通信连接选用USB无线通信连接或DALI/RS232接口通信连接，由PC机实现集中监控。 

采用上述结构后，本实用新型和现有技术相比所具有的优点是：本实用新型涉及一种基于DALI协议的智能LED照明系统，应用通用单片机、通用芯片和模拟、数字电路等即可实现DALI控制系统的功能，可替代目前价格高昂的专用DALI芯片，实现对LED日光灯、球泡灯、筒灯等一系列LED灯具的智能调光。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型的连接示意图； 

图2是内嵌DALI的LED驱动电源结构框图； 

图3是DALI控制模块基本结构框图。 

具体实施方式

以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。 

实施例，见图1至图3所示：一种基于DALI协议的智能LED照明系统，包括LED灯具、用于驱动LED灯具的驱动电源和DALI控制模块等，驱动电源内嵌DALI接口，DALI控制模块由单片机、通用芯片或模拟、数字电路构成。驱动电源连接LED灯具，驱动电源内嵌有用于接收控制信号的DALI接口，DALI控制模块连接DALI接口，用于向DALI接口输送控制信号。 

本实用新型涉及一种基于DALI协议的智能LED照明系统，应用单片机、通用芯片和模拟、数字电路即可实现DALI控制系统的功能，以替代目前价格高昂的专用DALI芯片。智能LED照明系统包含DALI总线，DALI控制模块连接于DALI总线，各LED灯具分别作为一个DALI子网络连接于DALI总 线。 

LED照明系统包括物理控制设备和照明设备，物理控制设备连接照明设备，物理控制设备内嵌有DALI接口模块。物理控制装置至少包括传感器、旋钮控制面板或触摸屏控制面板。物理控制设备连接设置照明设备包括任一种照明灯具，包括LED灯具和带有电子镇流器的传统灯具。 

DALI控制模块与DALI接口模块的通信连接选用USB无线通信连接或DALI/RS232接口通信连接，由PC机实现集中监控。系统包括各类LED灯具、内嵌DALI接口的可调光LED驱动电源、DALI控制模块、传感器、旋钮控制面板、触摸屏控制面板、应急照明控制装置和其它的DALI设备等。各设备通过DALI总线连接，可以兼容带电子镇流器的传统灯具，各设备构成一个DALI子网络，最后通过USB无线通信或DALI/RS232接口通信，由PC机实现集中监控。 

本系统每个DALI控制模块最多可控制64个设备，每个设备赋予一个唯一的物理地址，并可配置最多16个组地址(逻辑地址)，即可设置16个照明场景(Scene)。一个DALI子网络可以通过网桥进行连接而构成大型照明系统。无论照明组属于哪一部分，各DALI设备可以串联、星形连接或混合连接自由地连接在一起。但是不允许环形连接，这可能会引起通讯系统瘫痪。 

在本系统中，可以将内嵌DALI接口的可调光LED驱动电源理解成智能照明网络的驱动层和调光层(DALI从控系统)；DALI控制模块(DALI主控系统)、DALI总线可以理解成协议层和通信层；而PC机、各控制面板可以理解成操作层。当然，作为一个小的智能照明系统而言，PC机并不是必需的，而各设备可以根据实际需要进行增删。 

图2所示为内嵌DALI接口的LED驱动电源的基本硬件结构框图。内嵌DALI接口的驱动电源作为照明灯具的控制节点，能够实现DALI协议通信、驱动、控制和数据采集等功能。本系统内嵌DALI接口的LED驱动电源的技术特性如下： 

(1)LED驱动部分由恒压/恒流驱动模块组成。恒流电路要求输出电流精度高，设计输出短路、过流、过压、过热等多重保护功能。通过集成控制技术、恒流控制技术、均流/均压技术、电磁兼容性技术、热分析设计技术、磁集成技术等，优化电源结构和品质，减小整机功耗，使电源可靠性大大提高，寿命可达到5万小时以上，效率达93％以上。通过软件控制功率因数校正，使LED电源装置的功率因数达到0.99以上。 

(2)具有DALI接口模块，在线即时对LED灯工作状态(开/关灯，亮度，状态等)进行监控。以实现对每个LED灯寻址及LED灯的组寻址和广播寻址；可通过PC机或外置模块设定LED灯的发光亮度及亮灭；查询每个LED电源的工作状态、负载状态；远程设置开/关、调光、状态等参数；出现电源故障或LED灯故障自动上报，故障解除自动恢复； 

(3)使用高性价比单片机，实现电源装置在电源管理、控制策略、PWM等数字化，使电源具有稳定性强、恒流精度高、调光性能好的优点。 

(4)信号检测功能：通过电压、电流、温度检测模块，能把LED灯的电压、电流和温度信号经放大整流，送至A/D转换器，经MCU(单片机)分析比较，转化成相应的电压、电流数值，送至DALI控制模块，并传回监控中心，以判断LED灯的电流、电压及故障状态。温度检测芯片可选用精确度高、低功耗、应用简便的模拟芯片LM35。最大测温范围一55～150℃，测温精度 0.5℃。 

(5)可实现无级调光，调光范围为0～100％，具有红外传感器、RF传感器、光强传感器、人体感应器等多种控制接口扩展。 

(6)可实现单输出或多路输出，可应用LED日光灯、球泡灯、筒灯、隧道灯、路灯等几乎全系列的LED灯具的驱动和智能调光。可灵活地实现多种功能。 

图3是DALI控制模块的基本结构框图。DALI控制模块是系统的关键设备，要求具有检测、DALI通信、调光控制等功能。 

本系统中控制模块不采用价格高昂的专用DALI芯片，而是应用单片机、通用芯片和模拟、数字电路实现，具有较高的性价比。每个DALI控制模块最多可控制64个设备(灯具)，每个设备赋予一个唯一的物理地址，并可配置最多16个组地址(逻辑地址)，可实现16种场景(Scene)的控制。内嵌DALI接口模块的驱动电源通过DALI总线连接到DALI控制模块，也可以连到系统中的其它控制器。 

在DALI控制模块中，要实现包括地址分配，分组，场景设置，时间表，时序控制等功能，最复杂部分就是DALI控制模块给DALI设备自动分配地址的过程，也是设计DALI控制器的难点。DALI自动分配地址过程的实现方法可分为三种情况考虑： 

①所有设备重新分配地址，这种情况一般是在第一次工程调试时使用； 

②扩展分配地址，只给没有分配地址的设备分配地址，工程上新添加设备时使用； 

③重复地址分配，当发现存在两种相同地址的设备时，这里需要重新为 这两个设备重新分配地址。 

光强传感器主要用来检测周围环境的光强度，并根据环境亮度来开/关LED灯或调节其亮度值，系统采用集成光强度传感器TSL2561T。地址设置可以通过拨码开关或控制面板设置。 

任何设备都必需将可靠性放在第一位，为了提高智能照明系统的可靠性，除了保证各模块的可靠性外，从系统的角度来看，从如下几个方面着手： 

1)时间校准 

由总控制台每24小时进行一次时间校准，保证时控模式的准确。可以在非人工干预情况下自动调光。 

2)手动控制 

可以在总控制台PC机远程进行，也可以在分控制模块就地进行，分控制模块可实现就地调光，并有手动通/断的功能。 

3)控制区域选择 

操作人员可以选择全部区域或某一区域进行单独调光；中继装置和控制软件可实现对LED灯进行分组、分区管理。 

4)降级控制功能 

可保障LED灯具在与分控制台失去联系时的自动照明。 

5)巡检和故障诊断功能 

每盏LED灯具的智能单元周期性自检，并将各情况反馈到总控制台。DALI控制模块根据各灯具巡检结果自行判断灯具是否有故障，总控制台和各DALI控制模块之间实现互相检测对方状态判断。维护人员根据故障信息进行诊断处理，故障调节控制器恢复以后，需要总控制台进行调光参数设置。每 个控制模块可加一个检测LED光衰的功能，可随时监测光衰。 

系统的兼容性设计非常重要，系统中能使各厂商模块可相互通讯，互换性强，“即插即用”，灵活性好。 

DALI控制模块作为相对独立的专业照明子系统存在，本系统的主要控制元件和灯具都由DALI技术控制及通信。传感器、控制器件、编程装置和灯具可以通过硬件(DALI通信网关)的方式或同一软件平台进行集成。本系统可以独立运行，也可以作为BMS(建筑管理系统)的子系统，通过网关或者转发器实现双向通信，可与楼宇自动化的其它子系统实现无缝集成。 

本系统节能性的提高采用如下方法： 

(1)调整灯光初始值 

DALI技术为照明系统的运行提供了有效的节能手段。为了保证即使在灯具处于寿命末期时也能达到指定的照度值，这些灯在最初的时候就在75％的调光值下工作。考虑到维护时调光值总是会增加，因此所有的灯都在相同等级下点燃。可以节省高达18％左右的能耗。 

(2)能耗监控得到最佳节能方案 

本系统采用单灯能耗监控，确保照明使用者能准确无误的掌握照明能耗数据及实际节能效果，为后续的照明维护及节能方式提供调整的依据，并为调整照明节能控制方案提供第一手的资料。例如，照明能耗在哪里、哪月、哪天、哪个时段最大，是否可以采取更利于节能的控制手段如将控制装置设定为较低的调光值，来更好得降低使用成本，并达到节能的目的。并且可通过通过日历/时刻表功能，能源消耗数据也会以Excel文件的形式直接演示或输出。 

(3)日照补偿和来人感应功能 

在选择合适的照度等级来保证如走廊等公共照明区域的安全性的同时，应用来人感应节能功能可节省高达40％的能耗；在办公区域可应用了日照补偿及来人感应，可节省高达50％的能耗。 

DAIL技术目前已广泛使用，其它结构和原理与现有技术相同，这里不再赘述。 

Claims (6)

1.一种基于DALI协议的智能LED照明系统，包括LED灯具、用于驱动LED灯具的驱动电源和DALI控制模块，驱动电源连接LED灯具，其特征在于：驱动电源内嵌有用于接收控制信号的DALI接口，DALI控制模块连接DALI接口，用于向DALI接口输送控制信号，DALI控制模块选用单片机、通用芯片和模拟或数字电路。 

2.根据权利要求1所述的一种基于DALI协议的智能LED照明系统，特征在于：所述LED照明系统包括物理控制设备和照明设备，物理控制设备连接照明设备，物理控制设备内嵌有DALI接口。 

3.根据权利要求2所述的一种基于DALI协议的智能LED照明系统，特征在于：所述物理控制装置至少包括传感器、旋钮控制面板或触摸屏控制面板。 

4.根据权利要求1至3之一所述的一种基于DALI协议的智能LED照明系统，特征在于：智能LED照明系统包含DALI总线，DALI控制模块连接于DALI总线，各LED灯具分别作为DALI子网络连接于DALI总线。 

5.根据权利要求1所述的一种基于DALI协议的智能LED照明系统，特征在于：所述驱动电源选用可调光LED驱动电源。 

6.根据权利要求1所述的一种基于DALI协议的智能LED照明系统，特征在于：所述DALI控制模块与DALI接口模块的通信连接选用USB无线通信连接或DALI／RS232接口通信连接。 

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