關于如何設計智能LED照明系統節能控制系統的研究

李華威

摘要：在具體的智能照明節能控制系統的設計中，可以對傳感器的使用過程進行節能設計，在節能控制系統中重點對無線控制方式和系統的功能進行設計，通過開關控制設計和感應控制設計實現節能控制的目的，在太陽光的合理利用和亮度的調節中進行節能控制，在定時功能的作用下節約電能，在總控制中心的設計中實現遠程智能控制。

關鍵詞：LED;智能照明系統;節能控制

前言：我國照明的耗電量非常大，在總共的用電量中，照明用電的占比大概在10%-20%之間，需要在節能理念的指導下對照明系統進行優化設計，對照明設備的開關和亮度等內容進行重新設計，按照節能控制的要求對智能LED照明系統進行設計，智能LED照明系統中節能控制系統的設計需要注意驅動電源、連接方式和散熱方式的設計，減少智能LED照明系統的耗電量。

1智能LED照明節能控制系統的設計要點

1.1選擇合適的驅動電源

智能LED照明系統需要合適的驅動電源。與過去的照明系統相比，智能LED照明系統有更好的照明效果，但是必須要使用專門的驅動電源，只有使用合適的驅動電源才能保證電流和電壓能夠滿足智能LED照明系統的用電需求，而且節能控制的效果也與驅動電源有很深的關聯。雖然綜合使用穩壓電源和電阻能夠保證智能LED照明系統電流的穩定性，但是這種方法并沒有產生明顯的節能效果。如果使用功率消耗較低的開關和限流部件，將會使智能LED照明系統和實際的節能控制效果產生非常大的差異，只有使用合適的驅動電源才能讓智能LED照明系統呈現出良好的節能效果。

1.2使用科學的連接方法

雖然單個的LED照明設備只會耗費很少的電量，但是由眾多照明設備構成的照明系統在運行時會產生較大的用電量，照明設備、各種裝置和控制系統之間的連接是智能LED照明系統耗電量較大的重要原因，如果想讓節能控制系統的設計產生實際的節能效果，需要從連接方法上進行設計，對串聯和并聯等連接方式進行嘗試。在應用串聯的連接方式時，如果某個LED照明設備出現故障，將會使整個照明系統都受到影響，而且僅僅使用串聯的方式進行連接還會產生較高的驅動電壓，既無法保證照明系統的用電安全和穩定性，也無法起到節能的作用。在應用并聯的連接方式時，雖然單個LED設備線路出現故障不會影響其他電路的正常通電，但是會使其他電路的電流發生波動，也會對照明產生一定影響。所以要盡量使用混連的方法進行連接，對總路電流進行合理劃分，根據電流和電壓的需求選擇合適的驅動電源。

1.3設計合理的散熱方式

智能LED照明系統的節能效果還會受到散熱方式的影響，LED照明設備在使用時會產生較多的熱量，整個智能LED照明系統在運行中的熱量非常高，較高的熱量會對耗電量產生很大影響，所以要重視智能照明系統散熱方式的設計。可以使用鋁基板來分析熱繼電器的量，根據分析來設計孔洞尺寸，一般比較合適的間距為0.7mm，LED照明設備需要和孔洞相適應，把鋁基板接到引腳上。設計LED燈的材質時盡量使用金屬材質的材料，讓燈具外殼和鋁基板能夠緊密嵌套到一起，加強熱傳導作用，通過更好的散熱效果來減少智能照明系統整體的能耗。

2智能LED照明節能控制系統的設計方法

2.1傳感器的選擇

在智能LED照明節能控制系統傳感器的選擇上，主要應用了三種傳感器，第一個傳感器為微波多普勒感應開關，該傳感器能夠感應到物體的動靜變化。第二個傳感器為人體熱紅外探測傳感器，該感應器能夠對人體進行探測，還會發出報警信號。第三個傳感器為光照強度傳感器，該傳感器能夠采集室內空間的光照強度并將光照信息傳輸給節能控制系統，進而對照明設備的亮度進行控制和調整。

2.2無線控制和系統功能的設計

智能LED照明節能系統的服務器主要是利用組網進行連接，整體為云架構模式，如圖1所示。節能控制系統中的控制器使用的是短距無線模塊，可以對一個或多個LED照明設備進行控制，無線通信運用的技術為LoRa通信技術，E32-TTL-100模塊的形成主要運用了LoRa技術中的直序擴頻技術，能夠在2000m的超長距離中實現通信功能，而且無線控制模塊還存在喚醒功能，平時不使用的時候只會產生30uA的功耗。在智能LED照明節能控制系統的功能設計上，主要對光照輸出控制系統進行了創新，節能控制系統可以根據環境的感應和使用者的需求對光照輸出進行調整，使照明節能控制系統具有智能化的特點，與原本的照明系統相比，節能控制系統更加人性化，具有非常好的節能效果。

2.3開關和感應器的設計

智能LED照明系統中的節能控制系統主要是通過控制器對LED照明設備進行控制，開關控制器能夠通過無線終端進行連接和控制，控制終端最多能夠同時對16路繼電器進行控制，在控制終端的設計中對CPU的輸出引腳進行單獨設計，將其連接到D_OUT2上，在光耦U16的作用下實現電氣隔離，對LB2進行控制，讓電平信號在通過達林頓三極管Q8的時候發生反應，實現擴大電流的作用，最后控制繼電器線圈來控制LED照明設備的開和關。另外，節能控制系統需要通過動靜感應的設計來實現控制輸出，通過各種感應設備的使用來掌握空間的動靜情況，根據動靜感應的監測來調整LED照明設備的亮度，動靜感應器的設計和應用具有很好的節能效果，能夠節省大約30%-90%的電能[1]。

2.4自然光和亮度控制

對自然光的感應需要用到光感探頭，設計人員需要根據具體建筑空間布局、門窗布置、照明設備來合理規劃光感探頭的數量和安裝位置。節能控制系統中的燈光控制系統可以利用感應裝置來了解空間環境的亮度，節能控制系統會根據具體的亮度來調節LED照明設備的亮度，在自然光充足的情況下盡量減少照明設備的使用，讓空間環境維持合適的亮度。節能控制系統還需要根據空間使用者對照明的需求來進行有針對性地調整，為人們提供舒適的光照環境，例如，在白天和夜晚要對亮度進行調整，根據睡眠、工作學習、娛樂休閑等特定場景的照明需求進行調節[2]。

2.5定時功能和總控制中心的設計

智能LED照明系統經常因為長時間開啟照明設備而產生較大的能耗，有很多時候是因為人們白天忘記關燈或其他原因導致耗電量較大，而定時功能的設計能夠解決這一問題，人們可以對LED燈的開關時間進行設定，照明系統還可以根據不同的使用場景、使用時間和使用需求進行自動調控。在設計節能控制系統的時間控制器時，可以結合光照感應器進行感應和控制，通過時間控制來節約電能。智能LED照明節能控制系統中總控制中心的設計主要針對的是一棟建筑或一片建筑群的照明系統，可以在互聯網技術和云計算技術的幫助下將照明控制器的數據參數上傳到總控制中心的云服務器上，利用智能控制技術對智能照明系統的各個設備進行智能控制。

結論：綜上所述，在原本的智能LED照明系統的優化設計中需要利用各種先進的技術和感應設備，通過智能控制和系統功能的重新設計實現節能控制的設計目標，要根據以人為本和節能環保的理念來合理設計智能照明節能系統。智能照明節能控制系統應當盡量對自然光進行利用，減少照明設備的使用就能有效減少照明系統的電能消耗。

參考文獻：

[1]晉江輝.基于LED的智能照明節能控制系統設計[J].工程建設與設計，2020（14）：253-254.

[2]伊凡·爵，維尼薩·卡瓦利，納溫諾歐，喬西帕克寧.一種智能LED照明系統節能控制系統的設計[J].智能建筑電氣技術，2018，12（04）：101-102.