浅谈灯光控制方式

浅谈 灯光控制方式

高兆丽

上海现代建筑装饰环境设计研究院有限公司 ， 上海市， 200041

摘要：针对目前建筑内、景观、泛光等使用的各类灯光控制系统、控制模式、选用的产品及各类控制系统的原理、通讯方式、使用性进行分析、比较及总结。

关键词：控制系统、控制模式、通讯协议、场景适用、节能

0、引言

对于不同的场所，使用合理的控制方式，不仅能为建筑提供多种多样的艺术效果、满足使用者的管理需求，更能为使用者节约成本，为国家节约能源。本文就市场上广泛应用的灯光的控制方式做简单的分析。

1、灯光的控制方式

灯光控制主要分为2种：开关控制方式、调光控制方式。

开关控制方式：物理强电翘板开关、开关量控制模块、接触器+BA组合控制、接触器+时间继电器（定时器）组合控制、继电器+翘板组合控制（RCU）。

调光控制：可控硅调光、0~10V模块调光、DALI模块调光、DMX512调光控制。

2、开关控制分析

2.1、物理翘板开关控制

翘板开关控制广泛运用于建筑中，多使用单（双、三、四）联单控、单（双、三、四）联双（三）控。设计时，对于一个房间有2盏及以上灯具时，根据需求设置2联及以上的控制开关，以便达到节能要求。一般在设计时，较少使用四联及以上的翘板开关，开关接触面太小，不便于使用。对于一个房间有2个出入口、较长走道处、上下楼梯处，建议使用双控开关，开关设置在便于操作的地方，如房间进门边、楼梯出入口、电梯附近等，能够有效的提高人走灯灭的好习惯，更能达到节能的效果。

2.2、开关量模块控制

我们现在常用的智能照明控制系统就属于这类型的控制方式，适用于室内、景观、泛光等各种场所。设计时可以根据不同的场所不同的灯具类型分回路配电，每个配电回路由智能控制模块输出端口单独供电。目前市面上主流的开关量模块有4路、6路、8路，每路负载6A~20A。每个控制模块通过网络联通由控制主机集中控制。根据不同的需求，组合各种配电回路可以实现各种场景模式。同时可以在现场设置智能照明控制面板，面板上根据项目的需求设置场景模式控制。控制面板可以做面板式，可以做触摸屏，可以采用软件APP通过手机或平板无线操作，使用起来方便快捷。后期运营后也可以根据实际需求，通过对控制主机上的程序进行编辑，根据不同的分路对照明灯具进行分组、分时、定时控制，调整场景模式。这种控制方式不仅管理方便，运用灵活，而且分组、分时间段的控制能够更好的达到节能的效果。接触器+BA组合控制与此控制方式类似，通过接触器作为信号触发点接入大楼的BA系统，集中控制。

2.3、接触器+时间继电器（定时器）组合控制

这种控制方式以其施工方便，成本低等特点在路灯、景观照明中广泛应用。以景观项目为例，一般在设计时按照主干道路照明、次干道路照明、步道照明、纯观赏性照明等将灯具分类，可以通过接触器配合定时器按照不同的时间段（白天、晚上、深夜），不同的时令（夏季、冬季）自动点亮需要的灯具。白天所有的景观照明灯具关闭，晚上全部打开，深夜仅保留部分功能性的照明，以达到节能的效果，且方便管理，无需人工另外操作。

2.4、继电器+翘板组合控制（RCU）

RCU控制方式能够满足酒店客房中对于灯光场景的设置、房客操作简单便利、人走自动关闭无需开启的设备等需求，而广泛应用在酒店项目中。酒店客房内灯控系统见下图1：

图1酒店客房灯控系统

2.5、传感器控制

传感器控制方式常用的有光照度传感器、声音传感器、红外传感器等，在项目中多用于配合开关量、接触器一起使用。

2.5.1、光敏传感器常用于有较好采光的场所，如商场、学校、景观等，在控制区域内适当的布置光敏传感器，根据现场光线强弱通过光感信号联动调整灯具照度或照明回路的开关，以达到恒照度以及节能的效果。

2.5.2、声音传感器广泛用于楼梯间、厂房等场所，当有人说话声、脚步声、拍手声等声源时，开关自动打开，点亮灯具，延时一段时间后自动熄灭。可以免去在黑暗中寻找开关，并实现“人来灯亮，人走灯熄”，杜绝浪费且使用便捷。

2.5.3、红外传感器适用于任何一种室内应用，如走廊、储藏室、楼梯等，当红外感应器检测到有人靠近时，启动照明回路，检测到人离开后通过预设好的延迟时间自动关闭照明回路。在白天有充足光线的场所可以和光控模块配合使用，白天时闭锁电路。能够切实的做到人来灯亮，人走灯熄。

3、调光控制分析

3.1、0-10V调光控制

0-10V调光控制是以改变输入光源的电流有效值达到调光的目的。将0-10V电压变化的模拟信号转换成PWM调光信号，用以通过调光模块改变电源输出电流。例如：当0-10V调光器调小到0V时，电流降到了0，其灯光亮度也就是关闭状态(起到开关作用)；调到最大的10V时，输出电流也将达到电源输出的100%，亮度也将100%.(输出电压是不变的)。因此调光装置内有两条独立的电路，一路是普通的开关电路，用以开断照明回路，一路是低压电路，用以提供调光信号。0-10V调光控制对比与可控硅调光控制更加平滑、均匀，缺点同样是只能以配电回路为单位控制，无法控制到单灯。因此在对于单灯调光要求不高的场所使用非常广泛。

3.2、可控硅控制

采用可控硅控制电路，以可控硅调光器，通过调节交流电路中每个半波的导通角改变正弦波形，来改变交流电流的有效值，以实现调光的功能。可控硅调光系统主要由可控硅调节灯具、调光控制器、网关设备、本地调光面板、调光系统软硬件等组成，在项目中也可以采用光亮探测器配合使用自动调光。在项目的控制室内安装控制主机，通过电脑配套安装灯光控制系统软件，可以监控灯光的运营状态、编辑控制模式。主机系统接入互联网，也可以让物业管理人员在手机中安装APP无线控制。这种控制方式的优点是系统相对简单，操作方便，成本低（控制线不接到灯具）等；缺点是只能以配电回路为单位控制，无法控制到单灯。更适用于对灯光变化不多的项目。控制原理如下图2~3：

图2可控硅调光强电原理图

图3可控硅调光弱电原理图

3.3、DALI模块调光控制

DALI是一个数据传输协议，定义了系统设备控制器与灯具之间的数字通信方式。DALI调光系统主要由DALI灯具、调光驱动器、网关设备、调光面板、控制器、控制主机、控制系统软硬件等组成。一路DALI总线最多可以带64台设备，每个单一系统最多可以有16个照明分组，最多可以有16个照明场景。相对于传统的0-10V调光，DALI总线上的每一个灯具都有独立的地址码，双向传输能够传输控制命令和反馈信息。因此可以灵活分组，实现不同场景的控制和管理。远距离传输也不会像0-10V那样出现信号衰减，最大传输距离可达300m。在实际应用中，建议距离不超过200m。DALI作为一个开放的国际标准，不同生产厂家的镇流器只要满足DALI协议均可接到DALI系统中，因此产品的灵活性比较好。因其系统的控制界面简洁、智能、灵活，所以在工程中广泛应用。

DALI系统的缺点也同样明显，每个灯具配电源线的同时需要配置信号线和驱动器，成本相对较高。同时DALI的调光驱动在关灯后因为要确保单片机处于待命状态，需要待机耗电。

图4 DALI调光系统架构示意图

3.4、DMX512控制

DMX512是多路数字传输协议，是由美国剧院技术协会（USITT）制定的系统设备控制器与灯具之间的数据传输标准。DMX512控制系统是一套多用于室内舞台、室外泛光、室外景观等各种场所的LED全彩控制系统，系统能够实现R，G，B，W各256级灰度，实现真正的全彩色。如下图4所示，控制系统由电脑主机、控制器、解码器以及照明灯具组成。控制器与系统主机之间采用TCP/IP协议连接，控制器与解码器之间采用DMX512协议连接。在系统中每个解码器、每个灯具都有独立的地址码，每个灯具占3个数据通道（RGB），因此每台控制器可以接3个信号解码器，每个解码器做多可以接56个灯具。解码器输出端口连接网线线至负载灯具尾灯，总长度（含灯具及连接线）不超过100米，超出100米时需加装信号放大器。

图5 DMX512控制系统构架

4、几种控制系统的比较

0-10V是通过直流电压的大小来调节灯具的亮度，可控硅通过调节方波占比来调节亮度，都是属于模拟调光方式；DALI是总线型信号低速传输的一种调光方式，DMX512是总线型高速传输的一种调光方式，都是属于数字调光。综合来看，每一种调光都有各自的有点和应用范围，在工程中应用中可以根据工程需求和成本衡量来选择哪一种控制方式。从成本上看，模拟调光要比数字调光低，从技术含量来看数字调光要比模拟的高。

这些控制方式的最终目的都是以人为本，在满足使用和管理的前提下，尽可能响应节能减排的号召，通过科学的方式让我们的生活更加美好。

5、结语

在现代的社会里，灯光已不仅仅是功能性的照明作用，还关乎着我们的身心健康。不同的灯光效果，给我们不同的视觉以及心理的感受。本文通过对目前主流控制方式的分析，对灯光的控制方式有个大致的了解。在工程应用中，通过控制方式灵活、科学的应用，减少不必要的能耗，对于缓解我国能源紧张的状况，具有很重要的意义。

参考文献：

[1]《电气照明节能设计》06DX008-12006.11.21中华人民共和国建设部中国计划出版社2006

[2]《建筑照明设计标准》GB50034-20132013.11.29中华人民共和国住房和城乡建设部北京中国建筑工业出版社

[3]《民用建筑电气设计标准》GB51348-20192019.11.22中华人民共和国住房和城乡建设部北京中国建筑工业出版社

[4]《智能照明控制系统设计及安装图集》全国智能建筑技术情报网，中国建筑设计研究院.北京：中国建筑工业出版社，2006.

[5]《照明设计手册》第三版北京照明学会照明设计专业委员会.北京：中国电力出版社，2016.

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