传统照明布线与无线照明控制相关技术问题

　　电子设备是如今市场上推出的几乎每个光源或灯具的组成部分。 电源管理、开关和调光控制、混色、系统监控以及用户界面中都使用电子电路。 电子镇流器中也使用数字和模拟集成电路，这些镇流器用于高强度放电灯、节能灯、LED 照明、白炽灯调光器和控制设备。

　　为了巧妙地使用灯内电子产品，使其能够执行除简单开关切换之外的其它任务，需要用一个接口在各设备（如灯具和传感器）之间进行通信，并配置一个控制器。 当前正提倡使用不需专用布线的新接口，因此价格更低，更易于安装。 但是目前它们做好实施准备了吗？

　　为什么传统照明接口已过时？

　　照明灯具调光控制实施中最容易的一种方式是采用传统的0V 至 10V 协议。 这项简单技术易于实施，但有其缺点。

　　首先，必须分别控制每个光源。 在包含许多灯泡的系统中，这需要使用大量线缆。

　　其次，该协议只支持单向通信，且只支持调光 - 系统不能获得灯泡相关信息。 为解决这些不足，开发出了照明用数字网络技术：首先是 DMX512A-RDM，其使用菊花链在一根总线上连接多达 512 个设备，且为双向通信。 同样，数字式可寻址照明接口 （DALI） 支持最多 64 个设备组成的网络，每个设备都有个别地址和组地址。 广播信息能控制场景或光源组。

　　DALI 提供的数据速率为 1200baud，而 DMX512A 提供的为 250kbaud。 然而 DALI 适用于建筑物（需要光源数字管理）中使用的照明系统，如现代化的办公楼和酒店，或需要监控功能的地方。 DMX512A 是专业照明环境的理想选择。

　　但是 DALI 和 DMX512A 网络都仍然需要将它们自己的布线基础设施与电源隔开。 这使照明设施成本显著增加。 在已经布有电力线（电力线靠近照明设备布线）的现有结构上增加控制布线可能并不可行。

　　这样就出现了推出不需任何其它布线的照明控制协议的热切期待。

　　如何消除独立控制布线？

　　传统照明配线接口技术成熟，是针对其预期应用的久经考验的解决方案：调光、舞台照明以及大型建筑中的照明管理。

　　但是它们的局限性使它们在有些环境中并不适用：

　　? 如前文中提及的已经有电线但没有控制布线的地方。

　　? 要求只通过一个控制点操作大量灯的地方。

　　? 需要以高数据速率进行双向通信的地方，例如从温度传感器或光线传感器发送数据。

　　? 需要混色的地方

　　当前看似可获得商业支持的两项技术可能会提供答案：无线通信，采用无许可证的 ISM 频率波段；电线通信，在现有主电源布线上实施。

　　但是照明业界真准备采用该技术了吗？

　　无线照明控制

　　无线照明网络的特定操作要求如何？ 其必须：

　　? 支持长距离范围内的许多节点

　　? 运行功率低，包括备用模式时的功率。 使用的无线开关或传感器未与主电源连接的系统尤其如此。

　　? 启动时快速连接设备

　　? 照明设备总成本基本不增加

　　两种最有名的无线协议（Bluetooth 和 WiFi）都不符合这些要求。 它们提供的节点范围及数量有限，并且电流消耗过多。 启动时需花很长时间连接设备。

　　幸运的是，有多种可供选择的其他 RF 协议，每个都有自己的长处和不足。 照明控制设备制造商肯定将能够找到符合上述要求，并且将在预期应用条件下运行的一种协议。

　　基本上共有两类应用，每类都需要不同的工作条件：室外照明和室内照明。 对于像路灯之类的室外应用，该协议必须在节点之间提供很长的距离，同时支持细长网络。

　　室内应用中，节点彼此距离很近，它们之间的工作范围不重要。 但是无线电协议应能够形成一种树状或网状拓扑（见图1）。 从而允许对网络的整个范围进行扩充，而各个节点都有效地发挥中继器的作用。

　　网状拓扑更复杂，它为信号提供多条通道，并与网状协议中经常出现的自修复功能协同工作，因而即使有些网点出现故障也能使网络保持运行状态。 而网状网络管理相对复杂些，因而消耗的处理器资源更多；因此发现更简单的树状拓扑通常更适合于照明控制网络。

　　节点之间的范围主要取决于发送功率、接收灵敏度、频率和传递条件。 所有其它条件都相同的情况下，频率较低（《1GHz） 的系统的范围更大，穿透砖石和其他障碍的能力更强，但会消耗更多的电力。 2.4GHz 系统提供的优点相反：尺寸更小、功耗更低、数据速率更高并且网络管理速度更快。

　　然而，照明控制设备制造商评估 RF 技术时需要考虑各种因素：

　　? 协议特点、拓扑 v 复杂性的选择，以及处理器资源上的漏电。

　　? 频率 v 范围，以及功率消耗

决定了这些高级要求后，设备设计人员必须具体考虑采用哪种协议。ZigBee 标准是最流