淺析LED戶外照明智能控制及應用

李小輝，邱 波

（深圳市安科訊實業有限公司，廣東深圳 518000）

現代化科學技術發展背景下，照明技術的發展水平突飛猛進，也推動了LED 行業的穩步推進，尤其是當前與現代化高新技術的融合發展，進一步實現了LED 產品的綠色、環保、節能、高效化發展，既可以滿足人們日常生活生產需要，也減少了能源消耗，實現節能降耗目標。智能控制技術在LED 產品中的運用，通過放置微處理器，實現對LED 燈具的智能化控制，有效提升了LED 戶外照明的技術含量，增加其附加值，推動了模塊化、智能化方向發展，成為LED 行業的重要發展趨勢。在智能控制技術運用基礎上，可以結合周邊環境的動態變化，對照明亮度進行適當調整，優化調節光源色溫等，滿足人們層次化、個性化的照明需求，推動智能化LED 戶外照明產品的高質量發展。

1 綜合概述

1.1 LED戶外照明特點

LED 戶外照明燈具主要是在天剛剛黑或者剛剛亮時進行開啟和關閉，以便為人們提供適度性照明，增加城市亮度。基于此，需要對LED 燈具進行優化設計，使其與當地日出、日落時間相適應，從而對開關時間進行對應設置，還需要結合不同季節、天氣變化等情況靈活性調整，從而保障照明適度性。

1.2 智能控制技術的優勢特點

智能控制技術主要是通過微處理器發揮作用，且其應用歷史較為久遠，在不斷的科技創新歷程中，智能控制技術不斷得到優化，微處理器使用效果日益明顯，并且逐漸向節能化、集成化方向發展，操作性能更加便捷。在微處理器的研發和推廣使用歷程中，衍生出很多形式，如單片機、DSP 等。其中單片機在高新技術支持下逐漸由單片微型機向單片微控制器方向發展，實現芯片與操作系統的有機融合，并在SOC基礎上，逐步研發出智能化的運行系統。單片機類型不同，可以進行多層次的自動控制方式。DSP 主要是對數據通信、存儲數據、處理語音等進行智能化控制，尤其是隨著科學技術的高速發展，對物聯網、多媒體技術等高新技術逐漸融合運用，促進其使用性能的不斷優化提高。尤其是FPGA 的融合使用，更加進一步強化了信號處理效率，縮短了處理時間，使人們可以通過不同渠道獲得不同類型的數據流。

智能控制技術在LED 戶外照明中的運用，具有以下優勢特點：在使用過程中可以對光源明暗進行靈活性調節和控制，滿足人們對燈光的個性化需求，減少能源損耗，使其僅在需要的時間點提供光源，這樣可以降低對光源的損耗，延長其使用壽命；在智能控制技術支持下，可以對周邊環境條件進行自動感應，以便對燈光亮度進行自動調節，使其與周邊環境亮度相適應，滿足人們光照需求，還可以節約能源使用；智能控制技術的運用，可以提高光源的利用率，最大程度上發揮光源的功能效用，減少光源浪費；可以對光源的照度進行有效控制，使其保持一致性。同時還可以利用藝術性的方式對LED 戶外照明進行呈現，提高光照效果，營造個性化的燈光氛圍，強化照明服務質量，增加場景氛圍感和層次感，并能夠結合個性化需求對照明效果進行靈活調整。可以通過智能照明技術，實現人、光、環境之間的靈活互動，推動智慧城市的高質量建設。此外，LED 戶外照明還對微控制器、傳感器技術、智能控制技術、網絡技術、多媒體技術、物聯網等進行融合性運用，提高了LED 戶外照明效果。

2 智能控制技術在LED戶外照明中的運用

2.1 自動控制器的運用

自動控制器主要是在現代電子技術、網絡、通訊等技術基礎上發揮作用，可以對燈具產品進行有效控制，從而滿足道路照明、亮化效果，并減少能源消耗，實現LED 燈具的智能化控制，減少運行成本，降低施工工作量，形成綠色照明工程。智能控制器在應用中可以結合區域的經緯度數據，對各個時間段的日出日落時間進行精準計算，并以此為依據對燈具開關進行智能控制，自動調節亮燈、關燈時間點，節省人力操作。智能控制器體積不大，價格不高，具有較高的性價比，還能夠獨立控制，在人們日常生活中的適用性較好。在實際應用中，可以在陰雨天氣利用其輔助功能，提前亮燈；結合不同區域地貌的差異性，對日出日落時間進行適當調整，從而自動切換到相應的照明系統，這樣可以提高電能使用率，降低能源消耗；在節日可以創建豐富的燈光效果，營造良好的節日氛圍。智能控制器還可以實現多路輸出，同時操作多個控制功能，減少控制柜的占用面積，減少運行費用。

2.2 智能感應技術

LED 戶外照明燈具的研發和應用，主要是發揮其節能效用，既可以滿足人們的照明需求，還可以減少能源消耗，起到良好的節能降耗效果。智能控制技術在LED 戶外照明中的有效運用，可以最大程度上挖掘其節能效能。

智能感應技術在LED 燈具中的融合運用，主要是在多普勒效應感應運動物體原理的基礎上，一旦人、動物等接近LED 燈具，燈具就會自動感應，而且隨著接近距離的縮短，燈光的亮度會越來越亮，這樣可以增加場景的能見度，滿足人們的實際需求；當人、動物等距離燈具較遠或者沒有人接近燈具時，其亮度會自然降低，減少燈具運行功率，從而減少能源浪費，提高節能效果。

智能感應技術控制下的LED 戶外照明燈具，在具體運行中，主要是通過發射天線向外界發射10.525 GHz 的微波，而且發射方向是固定的，一旦感應到周邊運動的物體、人等，會自動發出反射信號，并且反射波傳輸到天線上，通過接收、分析、處理等一系列過程，把低頻信號傳輸到控制中心，其類型包含直流、噪聲、多普勒移位等信號。之后將低頻信號傳輸到模擬電路中，對電波進行放大、過濾、采樣處理后，通過MCU（微控制單元）對數字信號進行精準運算，從而獲得波形波動幅度、頻率等，以幅度數據為依據對信號與運動物體之間的距離進行科學判定，以頻率為依據對信號運動速度進行判斷，從而實現智能控制。智能感應技術的應用流程主要是通過微波與運動物體的相遇產生反射信號，然后利用微波傳感器進行分析，經過前級電路，傳輸到MCU 進行驅動，通過調光電源，對LED 燈具亮度進行調節，如圖1所示。

圖1 智能感應技術的運用流程

2.3 自動控制色溫

色溫主要是光源發射光的顏色與黑體在特定溫度環境下輻射光色一致的黑體溫度。一般情況下其指標包含：色溫偏低，即光色偏暖；色溫偏高，即光色偏冷。色溫不同，會對人的生理和心理帶來差異性的影響，如對改變人的脈搏、心率，偏暖光會給人以溫暖的心理感受，偏冷光會讓讓人感受到清爽。因此，可以通過對周邊環境的溫度進行靈活性調節，從而有效控制色溫，如溫度較高的環境中LED 發射暖色光，溫度較低的環境中LED 發射冷色光，這樣可以滿足人們個性化的身心需求。

以往的白熾燈，主要是通過氣體放電形成的燈光，而且其燈源較為固定，不能改變和調節。LED 燈可以通過智能控制技術進行優化應用，對光、色等進行協調配合，結合人們的實際需求良好搭配，既可以實現動態性照明和靈活性調節，還可以起到良好的節能環保效用，減少能源消耗。

色溫調整技術在LED 戶外照明中的有效運用，不僅可以節約能源，而且還可以對場景的燈光照明效果進行優化，結合四季溫度的變化，營造差異化和個性化的照明場景，實現照明場景與春夏秋冬四季景色的契合性，為人們提供更加優美、舒適的照明服務。色溫調整技術在實際運用中，主要是通過分段組裝的方式進行操作，對各個不同的部位進行分組安裝，并確保每段內都有一個可以起到控制作用的主控芯片。其具體運行流程如圖2所示。通過溫度傳感器對場景溫度進行實時精準測量和驗算，并將測量結果傳輸到MCU，控制芯片對獲得的溫度數據進行讀取，并將其轉化為自身能夠識別的數據形式，利用相關公式進行精準計算，以便結合環境溫度來分析所處的具體季節，然后發出驅動指令，以便結合溫度動態變化情況，對LED 燈具的色溫進行動態性調整。通常情況下，不同的季節LED 燈具的色溫存在一定的差異性，如，春秋季節為4500 k，冬季為3500 k，夏季為6500 k。為了保障LED 燈具的安全穩定性運行，需要在施工自動調節色溫技術的同時，需要對恒功率技術進行優化應用，這樣即使改變色溫，也不會對LED 燈具的功率造成影響，既能營造良好的燈光場景，還可以減少能源消耗，符合節能降耗要求。

圖2 自動控制色溫技術的應用流程

2.4 其他方面

信息時代的到來，互聯網技術、多媒體技術在LED 戶外照明中得到廣泛運用，可以提高LED 戶外照明效果的有效提升，滿足日益多樣化且極具變化的運用場景，同時還可以對燈光進行優化調整，使其更加滿足人們日益增長的個性化需求。例如，GPRS、電力載波等無線通信技術在路燈系統中得到廣泛運用，可以對路燈開關、功率等進行優化控制與智能調節，既可以滿足人們的日常出行需求，還可以減少路燈施工布線工作量，推動整體城市基礎設施建設水平的提升。在此基礎上，還需要對智能燈光控制技術進行深度研究，以便對LED 戶外照明進行優化設計，增加創意，滿足人們個性化需求。

3 結語

綜上所述，在現代化社會發展背景下，隨著人們生活水平不斷提升，對戶外照明提出了更高的要求。LED 戶外照明產品中運用智能控制技術，可以對多種高新技術進行融合運用，使其能夠結合戶外環境變化、實際需求等對光源時間、亮度等進行靈活性調整，減少能源消耗，促進LED 戶外照明向智能化、現代化、節能化方向發展，為人們創建更加舒適、綠色、節能化的戶外照明環境，同時還可以促進人、環境與光之間的智能化互動，推動智慧城市的建設。其中主要運用到的是自動控制器、智能感應技術、自動調節色溫技術等，滿足人們越來越高的戶外照明需求。基于此，需要進一步加大智能化LED 戶外照明產品的深度研究，使其在更多場景中進行優化使用，為人們提供智能化的LED 產品，并能夠更加貼合人們的日常生活需求。