控制技术的发展
2015-07-29 14:36:06 点击：
LED灯光在景观照明领域已走过十多年的历程，其控制技术也发展了几个阶段，各个阶段都解决了不少问题，同时又引出各自新的问题点。下面就LED控制技术的发展做进一步的探讨。
一阶段、LED显示屏驱动控制模式转移过来的方式
采用以74HC595，DM115，MBI5026等类似芯片的串行移位通信方法，每个芯片级联，每个灯具级联。其中既有恒压驱动方式也有恒流驱动方式。该通信方式引出的问题是灯具上信号线过多，达到4或5条（包括地线），不只增加了公司生产，调试的时间成本与材料成本，还增加了工程安装的时间成本与材料成本，同时导致故障率的增加，更大的问题是某串灯具前端有芯片或信号损坏，后端也受影响。当然其优点也是不可抹杀的，HC595价格低廉，芯片成熟，灯具与程序设计容易，市面上支持的控制器多。
二阶段、DMX512协议的RS485总线形式
采用RS485芯片加单片机（MCU）的方式，形成一条总线上挂512个有效点的RS485并行系统，每个灯具用地址做编号以分别接收不同的数据，达到调光调色的目的。该方式相对第一阶段来说，减少了信号线的根数，基本消除了某灯具故障影响后续灯具的现象，信号传输距离比较远，灯与灯之间的距离不受几米，几十米的限制。但是这种方式也带来其他负面问题，先是DMX解码器成本高，外购时不只高出一点，自己做又需要好的设计工程师，然后每个灯得编号，不编号自动定址又需要增加信号线，还有就是有时某个解码器出问题影响总线时问题查找困难，再有就是每个主控制器带灯数量有限，增加整个系统的硬件成本。这些负面问题也是影响DMX512系统大量使用的原因，只能用于一些中高端工程。
三阶段、单线通信
3端口，6端口驱动芯片的大量出现使得LED灯具设计变得更简单。
单线芯片的代表有ZQ1111，TLS3001，TM1803，SDMX5124等，它们都是芯片与芯片之间通过单跟信号线串行级联，各芯片的I/O输出口可以自动执行PWM扫描，因此信号线上的通信速率可以大大降低，在芯片与芯片之间的距离小于2米内基本可以省去HC245了。该类芯片既可以满足高灰度（256级上）数据传输，又能增加串联灯数。目前在点光源与灯串（条）中得到广泛应用，护栏管因需要分段，使用芯片较多，且一阶段的芯片使用成熟稳定，逐步替代还需要一个过程。该阶段的创新优点是明显的，针对点光源和灯串（条）只设计了三输出口，内部带有PWM输出，使数据传输效率大大提高，数据传输速度大大降低，提高了可靠性，省去了放大元件，增加了级联数量，灯具设计的灵活性大大提高。但是，美中不足之处也是存在的，首先，多数芯片都刚上市不久，稳定性还是有代考量和改进，稍稳定的价格又偏贵，单灯需要多芯片的应用受限。其次，还是采用级联方式传输数据，前端芯片或信号故障影响后面的芯片与信号，再次，市场上支持的控制器不是很多，客户选择还是受限。
四阶段、直流载波调制通信应用于LED灯光控制系统
直流载波顾名思义就是在直流电源线上加载波形，传输信号，达到电源、信号同线传输目的，因此使用该系统的灯具无需信号线，只有电源线。其由此就叙述下无需信号线对灯光系统的优势：
1、减少工厂加工灯具时焊接，连接信号线的时间成本和信号线的材料成本；
2、减少工程上灯具连接，信号线布置的时间成本和信号线材料成本；
3、提高灯光系统的调试，维修速度，单灯坏不影响其他灯具，故障判断直观，哪灯不良找哪灯。
其基本原理是载波调制器的电源输入端连接开关电源，信号输入端连接LED主控制器的输出口，经载波后输出一组带信号的电源线，每灯就并联到这组电源线上，每灯内的载波解调器再将电源线上的信号解调出来，由单片机（MCU）处理后控制灯具，往后可以采用专用集成芯片，解调器将电源稳压整流滤波后给灯具供电。因此每个开关电源配个载波调制器，灯具就不需要信号线了。
直流载波的速率范围广泛，可以从0~1MHZ随意选择，调制解调器可以设计成兼容DMX512协议或转发DMX512协议信号，市面上的DMX512主控制器都可以使用，客户选择范围大大扩大。直流载波也有其弊端存在：
1、因电源线上加载了信号，导致电源线的阻抗变大，线路压降变大，因此需要提高几伏电源输入电压才能满足满功率负载时后端灯具的 电压需求；
2、因是总线式联线，灯具需要编写地址号码来区分信号数据位置；
3、因载波存在调制与解调设备，因此系统总成本不会比一，三阶段的系统便宜，但可以低于二阶段的DMX512系统。
在此，对以上四个阶段的性能与价格比较来看，在价格上，四阶段是介于一（三）与二阶段之间，在性能上，则四阶段是优越的。性价比当是四阶段——直流载波通信系统。
当然，LED灯光系统的发展不会只停留在四阶段，还会有五个阶段，那五个阶段会是什么呢？我想应该是无线通信了，如此电源线上也不用走信号了，压降回归到与第一，第二，第三阶段一样了，由此，LED灯光系统的大多数弊端基本解决。
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