浅析LED户外照明智能控制及应用

李小辉，邱 波

（深圳市安科讯实业有限公司，广东深圳 518000）

现代化科学技术发展背景下，照明技术的发展水平突飞猛进，也推动了LED 行业的稳步推进，尤其是当前与现代化高新技术的融合发展，进一步实现了LED 产品的绿色、环保、节能、高效化发展，既可以满足人们日常生活生产需要，也减少了能源消耗，实现节能降耗目标。智能控制技术在LED 产品中的运用，通过放置微处理器，实现对LED 灯具的智能化控制，有效提升了LED 户外照明的技术含量，增加其附加值，推动了模块化、智能化方向发展，成为LED 行业的重要发展趋势。在智能控制技术运用基础上，可以结合周边环境的动态变化，对照明亮度进行适当调整，优化调节光源色温等，满足人们层次化、个性化的照明需求，推动智能化LED 户外照明产品的高质量发展。

1 综合概述

1.1 LED户外照明特点

LED 户外照明灯具主要是在天刚刚黑或者刚刚亮时进行开启和关闭，以便为人们提供适度性照明，增加城市亮度。基于此，需要对LED 灯具进行优化设计，使其与当地日出、日落时间相适应，从而对开关时间进行对应设置，还需要结合不同季节、天气变化等情况灵活性调整，从而保障照明适度性。

1.2 智能控制技术的优势特点

智能控制技术主要是通过微处理器发挥作用，且其应用历史较为久远，在不断的科技创新历程中，智能控制技术不断得到优化，微处理器使用效果日益明显，并且逐渐向节能化、集成化方向发展，操作性能更加便捷。在微处理器的研发和推广使用历程中，衍生出很多形式，如单片机、DSP 等。其中单片机在高新技术支持下逐渐由单片微型机向单片微控制器方向发展，实现芯片与操作系统的有机融合，并在SOC基础上，逐步研发出智能化的运行系统。单片机类型不同，可以进行多层次的自动控制方式。DSP 主要是对数据通信、存储数据、处理语音等进行智能化控制，尤其是随着科学技术的高速发展，对物联网、多媒体技术等高新技术逐渐融合运用，促进其使用性能的不断优化提高。尤其是FPGA 的融合使用，更加进一步强化了信号处理效率，缩短了处理时间，使人们可以通过不同渠道获得不同类型的数据流。

智能控制技术在LED 户外照明中的运用，具有以下优势特点：在使用过程中可以对光源明暗进行灵活性调节和控制，满足人们对灯光的个性化需求，减少能源损耗，使其仅在需要的时间点提供光源，这样可以降低对光源的损耗，延长其使用寿命；在智能控制技术支持下，可以对周边环境条件进行自动感应，以便对灯光亮度进行自动调节，使其与周边环境亮度相适应，满足人们光照需求，还可以节约能源使用；智能控制技术的运用，可以提高光源的利用率，最大程度上发挥光源的功能效用，减少光源浪费；可以对光源的照度进行有效控制，使其保持一致性。同时还可以利用艺术性的方式对LED 户外照明进行呈现，提高光照效果，营造个性化的灯光氛围，强化照明服务质量，增加场景氛围感和层次感，并能够结合个性化需求对照明效果进行灵活调整。可以通过智能照明技术，实现人、光、环境之间的灵活互动，推动智慧城市的高质量建设。此外，LED 户外照明还对微控制器、传感器技术、智能控制技术、网络技术、多媒体技术、物联网等进行融合性运用，提高了LED 户外照明效果。

2 智能控制技术在LED户外照明中的运用

2.1 自动控制器的运用

自动控制器主要是在现代电子技术、网络、通讯等技术基础上发挥作用，可以对灯具产品进行有效控制，从而满足道路照明、亮化效果，并减少能源消耗，实现LED 灯具的智能化控制，减少运行成本，降低施工工作量，形成绿色照明工程。智能控制器在应用中可以结合区域的经纬度数据，对各个时间段的日出日落时间进行精准计算，并以此为依据对灯具开关进行智能控制，自动调节亮灯、关灯时间点，节省人力操作。智能控制器体积不大，价格不高，具有较高的性价比，还能够独立控制，在人们日常生活中的适用性较好。在实际应用中，可以在阴雨天气利用其辅助功能，提前亮灯；结合不同区域地貌的差异性，对日出日落时间进行适当调整，从而自动切换到相应的照明系统，这样可以提高电能使用率，降低能源消耗；在节日可以创建丰富的灯光效果，营造良好的节日氛围。智能控制器还可以实现多路输出，同时操作多个控制功能，减少控制柜的占用面积，减少运行费用。

2.2 智能感应技术

LED 户外照明灯具的研发和应用，主要是发挥其节能效用，既可以满足人们的照明需求，还可以减少能源消耗，起到良好的节能降耗效果。智能控制技术在LED 户外照明中的有效运用，可以最大程度上挖掘其节能效能。

智能感应技术在LED 灯具中的融合运用，主要是在多普勒效应感应运动物体原理的基础上，一旦人、动物等接近LED 灯具，灯具就会自动感应，而且随着接近距离的缩短，灯光的亮度会越来越亮，这样可以增加场景的能见度，满足人们的实际需求；当人、动物等距离灯具较远或者没有人接近灯具时，其亮度会自然降低，减少灯具运行功率，从而减少能源浪费，提高节能效果。

智能感应技术控制下的LED 户外照明灯具，在具体运行中，主要是通过发射天线向外界发射10.525 GHz 的微波，而且发射方向是固定的，一旦感应到周边运动的物体、人等，会自动发出反射信号，并且反射波传输到天线上，通过接收、分析、处理等一系列过程，把低频信号传输到控制中心，其类型包含直流、噪声、多普勒移位等信号。之后将低频信号传输到模拟电路中，对电波进行放大、过滤、采样处理后，通过MCU（微控制单元）对数字信号进行精准运算，从而获得波形波动幅度、频率等，以幅度数据为依据对信号与运动物体之间的距离进行科学判定，以频率为依据对信号运动速度进行判断，从而实现智能控制。智能感应技术的应用流程主要是通过微波与运动物体的相遇产生反射信号，然后利用微波传感器进行分析，经过前级电路，传输到MCU 进行驱动，通过调光电源，对LED 灯具亮度进行调节，如图1所示。

图1 智能感应技术的运用流程

2.3 自动控制色温

色温主要是光源发射光的颜色与黑体在特定温度环境下辐射光色一致的黑体温度。一般情况下其指标包含：色温偏低，即光色偏暖；色温偏高，即光色偏冷。色温不同，会对人的生理和心理带来差异性的影响，如对改变人的脉搏、心率，偏暖光会给人以温暖的心理感受，偏冷光会让让人感受到清爽。因此，可以通过对周边环境的温度进行灵活性调节，从而有效控制色温，如温度较高的环境中LED 发射暖色光，温度较低的环境中LED 发射冷色光，这样可以满足人们个性化的身心需求。

以往的白炽灯，主要是通过气体放电形成的灯光，而且其灯源较为固定，不能改变和调节。LED 灯可以通过智能控制技术进行优化应用，对光、色等进行协调配合，结合人们的实际需求良好搭配，既可以实现动态性照明和灵活性调节，还可以起到良好的节能环保效用，减少能源消耗。

色温调整技术在LED 户外照明中的有效运用，不仅可以节约能源，而且还可以对场景的灯光照明效果进行优化，结合四季温度的变化，营造差异化和个性化的照明场景，实现照明场景与春夏秋冬四季景色的契合性，为人们提供更加优美、舒适的照明服务。色温调整技术在实际运用中，主要是通过分段组装的方式进行操作，对各个不同的部位进行分组安装，并确保每段内都有一个可以起到控制作用的主控芯片。其具体运行流程如图2所示。通过温度传感器对场景温度进行实时精准测量和验算，并将测量结果传输到MCU，控制芯片对获得的温度数据进行读取，并将其转化为自身能够识别的数据形式，利用相关公式进行精准计算，以便结合环境温度来分析所处的具体季节，然后发出驱动指令，以便结合温度动态变化情况，对LED 灯具的色温进行动态性调整。通常情况下，不同的季节LED 灯具的色温存在一定的差异性，如，春秋季节为4500 k，冬季为3500 k，夏季为6500 k。为了保障LED 灯具的安全稳定性运行，需要在施工自动调节色温技术的同时，需要对恒功率技术进行优化应用，这样即使改变色温，也不会对LED 灯具的功率造成影响，既能营造良好的灯光场景，还可以减少能源消耗，符合节能降耗要求。

图2 自动控制色温技术的应用流程

2.4 其他方面

信息时代的到来，互联网技术、多媒体技术在LED 户外照明中得到广泛运用，可以提高LED 户外照明效果的有效提升，满足日益多样化且极具变化的运用场景，同时还可以对灯光进行优化调整，使其更加满足人们日益增长的个性化需求。例如，GPRS、电力载波等无线通信技术在路灯系统中得到广泛运用，可以对路灯开关、功率等进行优化控制与智能调节，既可以满足人们的日常出行需求，还可以减少路灯施工布线工作量，推动整体城市基础设施建设水平的提升。在此基础上，还需要对智能灯光控制技术进行深度研究，以便对LED 户外照明进行优化设计，增加创意，满足人们个性化需求。

3 结语

综上所述，在现代化社会发展背景下，随着人们生活水平不断提升，对户外照明提出了更高的要求。LED 户外照明产品中运用智能控制技术，可以对多种高新技术进行融合运用，使其能够结合户外环境变化、实际需求等对光源时间、亮度等进行灵活性调整，减少能源消耗，促进LED 户外照明向智能化、现代化、节能化方向发展，为人们创建更加舒适、绿色、节能化的户外照明环境，同时还可以促进人、环境与光之间的智能化互动，推动智慧城市的建设。其中主要运用到的是自动控制器、智能感应技术、自动调节色温技术等，满足人们越来越高的户外照明需求。基于此，需要进一步加大智能化LED 户外照明产品的深度研究，使其在更多场景中进行优化使用，为人们提供智能化的LED 产品，并能够更加贴合人们的日常生活需求。