文 : 吴怀文 /MWEU 产品经理

数字照明控制

在欧洲乃至全球，常见的数字照明控制是DALI （数字寻址照明接口），DALI由IEC 62386中的一系列技术标准所规范，标准化确保了来自不同制造商的设备可以相互操作，另一种方法则是使用KNX楼宇自动化照明控制，KNX类同DALI起源于欧洲，总部设立在比利时布鲁塞尔，协会除了制定标准与推动绿色节能智能大楼，所有产品均经过第三方中立测试实验室的测试，以确保来自不同制造商的设备可以平稳运行，表1是KNX直接照明与利用DALI照明的系统比较表，显现了使用KNX直接照明是较佳的系统解决方案。

表1 照明系统比较: KNX 直接照明（左）与KNX加DALI间接照明系统 （右）

最低调光等级

眼无法以线性方式感知光线水平的变化，并且个体之间会出现轻微的感知变化，此响应导致如图1所示的测量光强度与感知光强度之间的差异。
 

图1 人眼感受光强与用仪器量测对应图。来源：经本文作者修改后第9版IESNA照明手册

明纬 PWM KN系列LED电源供应器提供三种调光曲线：线性、DALI、对数，可于KNX软件ETS在线数据库中下载，线性曲线为LED电源供应器输出与人机控制接口发送的命令相同，DALI曲线基于DALI标准里的公式，可为用户提供出色的灯控体验，这是因为根据DALI标准，上下两阶之间的差异被巧妙设计为定值，并且最小调光级别为0.1％（相当于3％的人眼感受），对数曲线为根据IESNA照明手册的对数响应，因此对应最小调光级别仅为0.01％ （相当于1％的人眼感受）如图3所示，因此适合于一些需要极弱光的特殊场合应用，客户可以自由选择这三个曲线之一以获得最佳结果。

图2 明纬 PWM KN系列LED电源供应器提供三种调光曲线
 

图3为使用24V LED灯条进行的超低调光测试，左图所显示的超低光亮度为使用明纬 PWM KN系列LED电源供应器所提供的指数曲线相对于DALI标准，指数曲线显示出更好的结果，须注意的是图中照片是由电子相机拍摄(线性结果)其非同人类眼睛但还是能明显示出差异，因此当目视检查感受会更为强烈明显，这样的超低调光适合一些弱光应用例如电影院。

 

图3 超低调旋光性能测试比较：基于同一调光指另分别从KNX和DALI LED电源供应器的输出为0.01％（左）与0.1％（右）


 

PWM调光频率

恒压输出的LED电源供应器光的变化是在一般使用PWM调整输出电流的占空比进而产生变化的平均电流来实现(脉冲宽度调制)，PWM为一种有效且精确调光技术因为其可以达成宽范围调光与输出较高的频率，用以避免闪烁(Flicker)或频闪效应(stroboscopic effect)，同时保持最小的LED的色温偏移，常见的DALI LED电源供应器具有一个固定的输出频率约在几百赫兹取决于其电路设计，输出高频率设计是理想的但电源供应器有可能因高频而损坏或降低产品信赖度因为高频代表了于电源供应器内产生更多的切换损失，明纬 PWM KN系列LED电源供应器具有独特的设计，客户可自由的于在200Hz至4000Hz 之间更改输出频率，这频率区间不只避免了人眼检测到可见低于80 Hz频率的Flicker闪烁，同时输出4000Hz的PWM频率不仅满足2015年IEEE 1789的无风险规范(满足则须 >3000Hz)亦符合欧盟市场将于2021年九月一号开始强制实施的Ecodesign其中的SVM （频闪可见性测度）规范，SVM公式显示了加权所有闪烁速率分量至2000Hz，这意味着使用4000Hz的PWM远远超出了规范所需。

其中C i 是第i 个傅里叶分量的相对幅度；T i 是第i 个傅立叶分量频率下正弦波频闪效应的可见性许可值
公式1  SVM频闪可见性测度，取自2021年九月一号于欧盟市场强制实施的Ecodesign

KNX 恒压输出LED电源供应器应用

本文介绍四种典型恒压输出LED电源供应器应用，首先为LED灯带应用，其次沿自传统低压卤素灯12Vac供电方式但发光源改为LED技术，第三种为市场上也常见的24Vdc LED投射灯，最后一种为额外加DC-DC电源供应器用于驱动恒流LED灯板，我们首先讨论LED灯条的应用。
首先LED电源供应器经ETS程序化后，电源供应器被置于最终应用场合而其输出与LED灯带相连接，然后连接KNX控制线以进行控制，当然最后电源供应器需连接至交流电源，当LED电源供应器从按钮或任何其他KNX输入设备接收到命令时，灯光将依照指令对应动作为打灯开、关闭、变亮或暗。

图4 LED灯条应用

第二种应用为驱动用于投射灯照明场合12Vac LED灯，优点包括可以完全替换MR16 低压卤素灯，一对一无痛替换、超长寿命、提供基本与可调光版本，这意味着即使灯源意外损坏客户也可以自行更换而无需担心安全问题，常见灯座尺寸为GU4、GU5.3、G4和G53，因此应用范围谓广泛，在KNX系统中传统方法驱动这些灯的是将相切调光器与电子降压变压器一起使用。这种系统复杂且成本高。本文提出解决方案为使用明纬 PWM KN系列LED电源供应器来直接驱动这类型的LED灯具。
如文章末尾的影片所示，KNX直接驱动方式连接非常简单，且更好的是多组灯可以并联驱动，须注意的是在使用无调光的灯情况下，仅对LED电源供应器程序化灯开和关功能避免调光以免灯具损坏，无调光的灯具包装上与规格书上有一个不可调光符号，若灯具为可调光种类，可将LED电源供应器程序化为灯开、关与调光功能，调光范围还取决于灯具规格，用户可以使用ETS程序调整电源供应器相关参数以适合其使用，从而获得最佳性能。
 

                                                                  图5 传统的驱动12Vac LED的方法（左）；KNX直接驱动方法（右）

第三种投射灯照明应用但驱动源为24Vdc LED灯具，优点为类似于前段描述的12Vac灯具，此外驱动电压为24Vdc，同瓦数负载电流损耗于传输线较小，可使用输出24V LED电源供应器来实现灯具开、关和调光功能、亦可并联多组灯具同时控制，影片中演示了一个60瓦LED电源供应器驱动多个24V LED灯具，在需要超低亮度的应用中，LED电源供应器的最小输出设置可为0.01％。

图6 驱动24Vdc LED灯的KNX直接电源供应器
 

最后一种应用为驱动恒流LED灯板或灯具，为此需要在恒压电源供应器和LED之间增加一个DC-DC驱动器，明纬提供LDD、LDB和LDH系列DC-DC驱动器产品，取决应用于是否需要升压或降压模式，多组灯具亦可以并联使用，影片中显示了两个恒流的LED面板由一个12V输出60瓦LED电源供应器搭配两个独立的LDB驱动器以提高电压同时保持输出恒定电流进行灯光控制。
 

图7 KNX直接电源供应器加DC/DC驱动器用于恒流LED 面板灯应用
 

结论

本文介绍了使用KNX直接照明系统会比使用KNX搭配DAL的间接照明系统更具优势，此外明纬PWM KN系列为一款恒电压源LED电源供应器提供了优异的解决方案，不仅可以避免DALI网关与LED电源供应器之间的不兼容问题，而且还提供了更多智能化功能用于现代化楼宇之照明系统，此外使用KNX直接照明系统可避免使用传统方式的降压变压器代表系统建构的成本将大幅降低而同时减少组件亦代表整体信赖度可大幅提升。