如何构建智能化LED灯具

器的输出连接到可将其关闭的电流调节系统。当电压超过预设的限值，比较器就会打开开关，关闭系统。

　　环境条件监测：

　　LED灯具会放置在各种环境中工作。在办公室环境中，如果灯具能够检测到人进出房间，在人离开房间后关闭或者降低亮度，对节能颇有好处。这可以节省电力，进而节省公司的电费。此外还可以有效利用LED，延长其使用寿命。

　　可以在系统内结合简单的环境光照传感器(光电二极管或者晶体管)来完成这项功能。这种传感器的输出一般是电流(大小取决于获得的光照强度)，该电流可以用电阻转换为电压信号。电压信号随即通过其引脚提供给控制器，然后使用ADC转换为数字信号。控制器根据该值来确定合适的动作(降低亮度、关闭或者开启)。

　　LED自身也会发热，但与白炽灯所不同的是LED发出的热量随其终端传递，而白炽灯的热传递方向与光照方向一致。另外，LED灯一般安装在紧凑的空间内，散热条件恶劣。如果出现非正常的温度陡增，可能会引发各种后果，如零部件和LED的寿命下降乃至永久损坏，在极端的情况下甚至可能引发火灾。

　　总体而言，大致有两种监测系统温度的方法。其中成本较高的一种是采用基于I2C的温度感应器向控制器发送与温度相关的数字信号。当控制器具有内建的I2C接口时，如PowerPSoC LED驱动控制器系列，这种方法涉及的处理器开销很小，因为温度值被直接报告了。另一种成本较低的方法是使用热敏电阻和一个普通电阻构成分压网络。分压信号输入到控制器，后者使用ADC将其转换为数字值，并根据温度情况采取相应的动作。处理器需要执行额外的工作来把数字值转换为温度的对应值。接着可以把热敏电阻的电压直接输入到比较器(类似负载电压监测的跳接功能)。比较器可以根据预设的阈值开启或关闭LED驱动系统。

　　实时负载电流控制：

　　前文讨论了如何监测负载电流、电压和环境条件。智能灯具还应该具备根据监测到的状况改变其行为的能力。例如，智能灯具应该能够通过变更驱动电流或者输出的数字密度(PWM)来调整亮度。这可以根据环境条件、负载状况或者外部输入，如按钮或者通信接口来完成。动作可根据多种因素做出，并可对每种因素分配优先级。

　　例如，控制器应能对I2C或者UART这样的通信接口做出响应，并根据收到的数据调整亮度。不过，当输入电压降至闭锁阈值之下，或者温度升至安全值之上时，控制器可以逐步降低亮度(不考虑通信接口)，并在设定值处关闭灯具。这样设定的动作可以有许多。

　　传统上，LED驱动器必须有由硬件(电阻值)设定的驱动电流，因此进行实时改变一般来说是不可能的。在软件可配置的LED驱动系统中，比如PowerPSoC，改变LED的驱动电流只需改写一些DAC寄存器。另外，采用软件可配置系统可以使用单一的硬件平台设计具有不同功能项的产品。

　　故障记录和诊断：

　　在灯具安装到大型建筑、停车场、街道等商业场合后，维修和更换会影响到成本和维护效率。如果控制器配有与“母”控制器通信的接口，用以规划维修和更换工作，该控制器也可用于记录和报告故障情况。

　　例如，灯具可能会因下列任何原因之一而损坏(或者保险丝主动熔断)：

　　· 负载开路

　　· 负载短路

　　· 系统温度超过阈值的次数多于预设的次数

　　· 负载两端出现过压

　　· LED寿命终止或者出现过早老化

　　· 输入电压达不到闭锁值的时间超过预设时长。

　　这些状况都要求监测灯具的工作时长。这项功能只要求一个足够精确、能够记录工作时长的时钟(精确到秒)。控制器内部的大多数内部生成时钟都有一定的冗余度，可以决定计时系统的最终精度。更加精确的时钟一般都要求外部振荡器或者时钟源。

　　为了记录故障的原因，恰在系统关闭之前或者保险丝熔断之前的系统状况必须存储到非易失性介质中。带闪存的控制器可以把这些状况存储到闪存中。另一种方式是使用通过I2C接口与控制器相连的串行EEPROM器件。系统的工作情况和周边情况可以不断地、或者在保险丝主动熔断/系统关闭之前存储到EEPROM器件中。

　　在从设备中拆除故障灯具时，可以使用PC或者其他控制器读出非易失性存储器件，确定故障发生前的状况。读出的信息可用于确定零部件故障率、未知或者不可预测的环境状况，而且一般可以用来帮助工程师查找故障根源。

　　新型设计范例：

传统上，电源管理线路是完全用硬件实现的，唯一的配置性也是通过硬件提供的。其结果就是如果要创建产品的多种变形或者新产品，则需要独特的硬件组件组合。如果要缩短设计周期或者缩短产品投放市场的时间，就需要重新考察设计范例。例如，如果设计流程替代所包含的可配置软件模块，就可以大幅度缩短设计周期。其次，要让产品从竞争对手