想象一下，在炎熱、霧(wu)霾(mai)天(tian)氣(qi)下(xia)舉(ju)行(xing)馬(ma)拉(la)鬆(song)比(bi)賽(sai)，節(jie)省(sheng)一(yi)丁(ding)點(dian)兒(er)體(ti)耗(hao)，對(dui)比(bi)賽(sai)結(jie)果(guo)都(dou)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。通(tong)常(chang)，當(dang)賽(sai)程(cheng)不(bu)到(dao)一(yi)半(ban)時(shi)，就(jiu)好(hao)像(xiang)已(yi)經(jing)分(fen)出(chu)勝(sheng)負(fu)。領(ling)跑(pao)者(zhe)似(si)乎(hu)不(bu)可(ke)超(chao)越(yue)，因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)選(xuan)手(shou)能(neng)夠(gou)以(yi)較(jiao)少(shao)的(de)體(ti)能(neng)消(xiao)耗(hao)跑(pao)出(chu)更(geng)遠(yuan)的(de)距(ju)離(li)。領(ling)跑(pao)者(zhe)神(shen)采(cai)奕(yi)奕(yi)

，光(guang)彩(cai)照(zhao)人(ren)
，在(zai)酷(ku)暑(shu)和(he)競(jing)賽(sai)中(zhong)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)冷(leng)靜(jing)和(he)良(liang)好(hao)的(de)狀(zhuang)態(tai)。但(dan)是(shi)，這(zhe)些(xie)選(xuan)手(shou)真(zhen)的(de)能(neng)夠(gou)在(zai)後(hou)半(ban)程(cheng)比(bi)賽(sai)中(zhong)穩(wen)定(ding)步(bu)伐(fa)、繼(ji)續(xu)保(bao)持(chi)領(ling)先(xian)嗎(ma)？在(zai)個(ge)個(ge)經(jing)過(guo)周(zhou)密(mi)培(pei)訓(xun)和(he)激(ji)烈(lie)競(jing)爭(zheng)的(de)運(yun)動(dong)員(yuan)當(dang)中(zhong)，天(tian)賦(fu)和(he)潛(qian)質(zhi)也(ye)隻(zhi)能(neng)發(fa)揮(hui)至(zhi)此(ci)。要(yao)想(xiang)成(cheng)功(gong)

，需(xu)要(yao)在(zai)路(lu)上(shang)消(xiao)耗(hao)巨(ju)大(da)的(de)潛(qian)能(neng)。現(xian)在(zai)的(de)領(ling)跑(pao)者(zhe)是(shi)否(fou)能(neng)夠(gou)挖(wa)掘(jue)潛(qian)力(li)、運用策略、應對各種自然環境
，最終如願以償

？時間和智慧將說明一切。

現在，您可能會問我：“馬拉鬆跟LED有什麼關係

？你真的知道自己在說什麼嗎
？”我想是的。就像強壯的選手領跑馬拉鬆一樣，LED在高能效照明領域遙遙領先。相對於白熾燈和熒光燈照明
，LED的主要技術優勢是消耗的能源更低、壽命更長

，並且能夠更好地控製照明顏色和方向。
據估算

，美國2010年度的照明耗能占電能的19%
；截至2030年，每年的照明耗能將達到767太瓦時（TWh）。對於我們這場特殊的馬拉鬆領跑者來說，這是一個多麼好的機會！到2030年，LED照明可將耗電降低25%。此外

，由於LED的壽命比其它照明方案壽命長5倍，並且不含有害物質
，所以，LED可以減少照明形成的固體廢料和種類。甚至有可能不需要更換LED，而隻是在改造建築時才需要更換。不僅如此，利用紅
、綠、藍（RGB）LED精調顏色的能力
，也為品質和創意提供了新機會。LED最終的用武之地將不僅限於空間照明

，將更適合新風格和裝置。

LED智能化——贏得比賽的關鍵所在

LED將如何發揮其巨大潛能？毫無疑問，第一道障礙是價格。LED目mu前qian的de成cheng本ben遠yuan遠yuan高gao於yu現xian有you照zhao明ming方fang案an。節jie能neng往wang往wang不bu足zu以yi說shuo服fu價jia格ge敏min感gan的de企qi業ye和he消xiao費fei者zhe購gou買mai較jiao貴gui的de產chan品pin。隨sui著zhe時shi間jian推tui移yi
，大da規gui模mo生sheng產chan可ke能neng會hui降jiang低di價jia格ge
，但dan成cheng本ben是shi否fou能neng夠gou降jiang得de足zu夠gou低di，降jiang價jia速su度du是shi否fou滿man足zu用yong戶hu的de預yu期qi？這zhe些xie都dou是shi不bu確que定ding因yin素su，有you待dai商shang榷que。當dang然ran，這zhe些xie問wen題ti也ye超chao出chu了le本ben文wen的de討tao論lun範fan圍wei。假jia如ru我wo們men隨sui便bian找zhao兩liang家jia五wu金jin店dian，嚐chang試shi尋xun找zhao相xiang同tong的deLEDdeng

，zhehuoxufeichangkunnan。xuduolingshoushangbuhuijinjinweilexiyinxixilaladexiaofeizheerbeiyouzugoupinzhonghuoshuliangdekucun，weishenme
？zheshejidaojiagehekucunzhouzhuanlv。namezhezhongqingkuangduiwomenzhexiegongchengshi、創新者而言，意味著什麼
？我們如何使LED照明發揮潛能？如何贏得這場馬拉鬆比賽的勝利？

如果我們賦予LED“頭腦”
，使其智能化，為這些照明燈裝上眼睛

、喉嚨、計數等功能。在照明領域設計出有價值的半導體材料
，將優化能源效率、延長照明壽命，並降低維護成本。這將有助於LED跑完整個賽程，堅持到最後，憑借智慧贏得比賽。
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LED智能化的關鍵元素

環境光檢測、通信和電能測量是智能化照明係統的關鍵元素。通過環境光檢測
，可以在其它光源已提供充足照明時調暗照明燈；此外
，通過檢測環境光的顏色，能夠調節高級RGBLED照明係統的顏色。通信功能則允許遠程控製並將小型、大型照明裝置連接成中央網絡。電能測量準確計算消耗的功率，為預測性維護提供係統洞察力。所有這些特性——環境光檢測
、通信、電能測量——將進一步節省能源，降低運營成本。本文探討為LED照明係統增加環境光檢測、通信（包括無線和電力線）以及電能測量功能的關鍵設計考慮。提供了參考設計示例。

環境光傳感器（ALS）檢測傳感器附近的光量。這些簡單器件成為LED照明係統的“眼睛”
，也是節約能耗的關鍵。當房間已經有充足的光源時，照明完全沒必要，可將照明燈調暗或完全關閉，降低功耗
、延長照明燈壽命。ALS的關鍵特性包括功耗、流明監測範圍
，以及IR和UV濾光。這些傳感器必須安靜地呆在係統中，不能消耗過大電能，從而破壞節約係統能耗的初衷。好的ALS耗流達到1μA以下。流明檢測範圍必須達到室外環境的典型流明範圍。0.1lx至100

，000lx一般可滿足大多數應用要求。考慮到係統可靠性，可能有必要采用略大的範圍。IR和UV濾光可消除實際係統中不可見光的光譜。

智能LED光檢測功能

圖13所示光源中的ALS設計。傳感器必須避開照明燈本身的光線
，避免對環境光測量的影響。該設計中，ALS位於獨立的電路板上，處於照明燈支架的陰影下。這種簡單的設計使ALS能夠在檢測到環境光超過預設值時關閉照明燈。RGB傳感器甚至能夠為照明應用增加更多“功能”。類似於圖中所示帶有RGBLED和ALS的LED照明係統，能夠動態調節其顏色輸出，以滿足特殊的應用需求，例如舞台情景照明或百貨公司的展示效果。
圖1：ALS安裝在獨立的PCB
，處於照明燈支架的陰影下，防止傳感器讀取照明燈本身的光強。

LED智能通信

下麵，我們討論LED的智能通信。耳朵和喉嚨是接下來實現LED照明智能化的最重要功能。通過將照明燈簡單組網，即可通過網絡控製燈的開、關

，或者調光

，這種操作將降低能耗。通信也為斷電、維wei護hu和he應ying急ji提ti供gong快kuai速su反fan饋kui，該gai信xin息xi將jiang節jie省sheng總zong體ti係xi統tong維wei護hu成cheng本ben。無wu線xian和he有you線xian通tong信xin能neng夠gou在zai不bu同tong環huan境jing下xia很hen好hao地di工gong作zuo
，取qu決jue於yu網wang絡luo規gui模mo和he拓tuo撲pu。無wu線xian比bi較jiao適shi合he於yu小xiao型xing室shi內nei以yi及ji大da型xing室shi外wai應ying用yong

，後hou者zhe需xu要yao具ju有you連lian續xu視shi線xian、可用的頻帶以及裕量足夠的傳輸功率。電力線通信（PLC）利用現有電力線實現通信。PLC非常適合於大型市政類照明裝置
、隧道、室(shi)內(nei)停(ting)車(che)場(chang)等(deng)由(you)於(yu)物(wu)理(li)位(wei)置(zhi)或(huo)建(jian)築(zhu)牆(qiang)壁(bi)的(de)原(yuan)因(yin)而(er)無(wu)法(fa)使(shi)用(yong)自(zi)然(ran)光(guang)的(de)環(huan)境(jing)。所(suo)有(you)通(tong)信(xin)引(yin)用(yong)中(zhong)，可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)關(guan)鍵(jian)所(suo)在(zai)。如(ru)果(guo)通(tong)信(xin)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)，係(xi)統(tong)就(jiu)毫(hao)無(wu)益(yi)處(chu)。
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無線應用中，信號傳輸方式可能是Wi-Fi、ZigBee或其它往往屬於
，但不僅限於工業、科學和醫療（ISM）射頻的標準協議。限製功耗提供了網絡靈活性，如果端點使用電池時則至關重要。圖2所示是一種獨特的應用
，其中照明燈開關上配備有能量收集射頻（RF）收發器。係統收集用於撥動開關的能量
，產生可使用的直流電壓
，支持照明燈具的無線電通信（《1GHzRF）。隻要信號能夠覆蓋光源
，該開關可置於房間內的任何地方。無需連接照明開關
，室內設計更靈活，照明控製更可靠。

圖2：樓宇自動化應用
，其中的照明開關具有一個無需接線的能量收集射頻收發器
，用以控製LED照明。

PLC照明控製方法利用現有的供電線路，不失為高性價選擇。由於通過維護很好的現有供電線路實現通信，PLC避免了許多麻煩，如共用通信頻率、惡劣天氣時的性能及網絡維護。範圍、速度和可靠性是設計PLC的關鍵。

電力線的噪聲極大，影響係統通信的可靠性。G3-PLC通信是一種基於OFDM的新型PLC標準，可實現電力線的可靠通信。該標準支持高達300kbps的速度、網狀組網以及高噪聲環境下的可靠模式非常適合LED控製網絡。基於OFDM、PLC控製的照明網絡類似於現有的G3-PLC。

圖3所示為NyxHemeraTechnologies公司用於隧道照明的PLC裝置4，該係統已經節約了25%的電能，維護成本降低30%。該大型設施係統支持最多1022盞照明燈

，通信距離長達3km。
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智能LED燈電能測量功能

智能LED燈deng還hai需xu要yao具ju備bei電dian量liang計ji算suan能neng力li。從cong智zhi能neng電dian表biao到dao電dian壓ya控kong製zhi器qi再zai到dao電dian動dong汽qi車che充chong電dian器qi
，每mei個ge智zhi能neng電dian網wang裝zhuang置zhi都dou具ju有you電dian能neng測ce量liang功gong能neng
，實shi時shi為wei電dian力li公gong司si和he用yong戶hu提ti供gong準zhun確que的de用yong電dian信xin息xi。發fa回hui耗hao電dian量liang的de大da多duo數shu照zhao明ming裝zhuang置zhi提ti供gong關guan於yu建jian築zhu及ji市shi政zheng照zhao明ming環huan境jing的de詳xiang細xi信xin息xi
，可ke確que保bao電dian力li公gong司si的de收shou費fei與yu耗hao電dian嚴yan格ge一yi致zhi。通tong過guo調tiao光guang或huo在zai不bu使shi用yong時shi關guan閉bi照zhao明ming燈deng，及ji時shi、準確地響應用戶需求。此外，特定照明燈的耗電波動說明需要進行係統維修、weihuhuogenghuan。haowuyiwen
，xuduozhaomingdengchuyunanyichujidequyu
，youhuaweihukejieshengfeiyong。weishengchengzhinengdianwangzhongdeyouyongshuju，diannengceliangshejibixuzaijiaokuandedianliufanweibaochigaojingduceliang。bujinruci，xianzhihuoxiaochuxiaozhunshijianyehuijiangdizongtixitongchengben。tu4所示為一種靈活的LED照明參考設計
，具有電能測量功能。5電能測量芯片也提供係統調光和DALI接口。

目前許多城市安裝了非智能LED照明燈
，這為改善LED照明設施性能的集成模塊提供了巨大的商機。為實現可升級，這些係統需要連接到智能照明係統。如果LED的成本和容量一定，簡單更換相對較新和效率較高的LED，性價比較低。簡單接口
，例如DALI，允許將來增加ALS、通信和電能測量功能。

智能化LED將贏得最後勝利

這對我們意味著什麼
？消費者從觀念上對LED照明的認可和轉換是一個長期過程。顯而易見，LED照明具有改變照明方式以及節省巨大電能的潛力。增加“智能”照明的關鍵元素——ALS
、通信和電能測量——將使LED更加強大
，更具吸引力。智能化LED提供的測量數據能夠進一步降低照明係統的能耗，降低運營和維護成本。增加智能化設計，LED將充分發揮潛力，在已經如火如荼的競賽中擊敗傳統照明。

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