中心議題：

• 為什麼傳統照明接口已過時
• 如何消除獨立控製布線
• 無線照明控製
• 共享電源布線

電子設備是如今市場上推出的幾乎每個光源或燈具的組成部分。 電源管理

、開關和調光控製、混色、係統監控以及用戶界麵中都使用電子電路。 電子鎮流器中也使用數字和模擬集成電路
，這些鎮流器用於高強度放電燈
、節能燈、LED 照明
、白熾燈調光器和控製設備。

為了巧妙地使用燈內電子產品，使其能夠執行除簡單開關切換之外的其它任務，需要用一個接口在各設備（如燈具和傳感器）之間進行通信，並配置一個控製器。 當前正提倡使用不需專用布線的新接口，因此價格更低，更易於安裝。 但是目前它們做好實施準備了嗎
？

為什麼傳統照明接口已過時

照明燈具調光控製實施中最容易的一種方式是采用傳統的0V 至 10V 協議。 這項簡單技術易於實施
，但有其缺點。

首先，必須分別控製每個光源。 在包含許多燈泡的係統中，這需要使用大量線纜。

其次
，該協議隻支持單向通信
，且隻支持調光 - 係統不能獲得燈泡相關信息。 為解決這些不足，開發出了照明用數字網絡技術：首先是 DMX512A-RDM
，其使用菊花鏈在一根總線上連接多達 512 個設備，且為雙向通信。 同樣，數字式可尋址照明接口 (DALI) 支持最多 64 個設備組成的網絡，每個設備都有個別地址和組地址。 廣播信息能控製場景或光源組。

DALI 提供的數據速率為 1200baud，而 DMX512A 提供的為 250kbaud。 然而 DALI 適用於建築物（需要光源數字管理）中使用的照明係統，如現代化的辦公樓和酒店，或需要監控功能的地方。 DMX512A 是專業照明環境的理想選擇。

但是 DALI 和 DMX512A 網絡都仍然需要將它們自己的布線基礎設施與電源隔開。 這使照明設施成本顯著增加。 在已經布有電力線（電力線靠近照明設備布線）的現有結構上增加控製布線可能並不可行。

這樣就出現了推出不需任何其它布線的照明控製協議的熱切期待。

如何消除獨立控製布線

傳統照明配線接口技術成熟
，是針對其預期應用的久經考驗的解決方案：調光、舞台照明以及大型建築中的照明管理。

但是它們的局限性使它們在有些環境中並不適用：

▪ 如前文中提及的已經有電線但沒有控製布線的地方。
▪ 要求隻通過一個控製點操作大量燈的地方。
▪ 需要以高數據速率進行雙向通信的地方，例如從溫度傳感器或光線傳感器發送數據。
▪ 需要混色的地方

當前看似可獲得商業支持的兩項技術可能會提供答案：無線通信，采用無許可證的 ISM 頻率波段；電線通信，在現有主電源布線上實施。

但是照明業界真準備采用該技術了嗎
？

無線照明控製

無線照明網絡的特定操作要求如何
？ 其必須：

▪ 支持長距離範圍內的許多節點
▪ 運行功率低，包括備用模式時的功率。 使用的無線開關或傳感器未與主電源連接的係統尤其如此。
▪ 啟動時快速連接設備
▪ 照明設備總成本基本不增加
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兩種最有名的無線協議（Bluetooth 和 WiFi）都不符合這些要求。 它們提供的節點範圍及數量有限
，並且電流消耗過
多。 啟動時需花很長時間連接設備。

幸運的是
，有多種可供選擇的其他 RF 協議，每個都有自己的長處和不足。 照明控製設備製造商肯定將能夠找到符合上述要求，並且將在預期應用條件下運行的一種協議。

基本上共有兩類應用，每類都需要不同的工作條件：室外照明和室內照明。 對於像路燈之類的室外應用，該協議必須在節點之間提供很長的距離，同時支持細長網絡。

室內應用中，節點彼此距離很近
，它們之間的工作範圍不重要。 但是無線電協議應能夠形成一種樹狀或網狀拓撲（見圖1）。 從而允許對網絡的整個範圍進行擴充，而各個節點都有效地發揮中繼器的作用。 網wang狀zhuang拓tuo撲pu更geng複fu雜za，它ta為wei信xin號hao提ti供gong多duo條tiao通tong道dao，並bing與yu網wang狀zhuang協xie議yi中zhong經jing常chang出chu現xian的de自zi修xiu複fu功gong能neng協xie同tong工gong作zuo，因yin而er即ji使shi有you些xie網wang點dian出chu現xian故gu障zhang也ye能neng使shi網wang絡luo保bao持chi運yun行xing狀zhuang態tai。 而網狀網絡管理相對複雜些
，因而消耗的處理器資源更多；因此發現更簡單的樹狀拓撲通常更適合於照明控製網絡。

節點之間的範圍主要取決於發送功率、接收靈敏度、頻率和傳遞條件。 所有其它條件都相同的情況下，頻率較低(<1GHz) 的係統的範圍更大
，穿透磚石和其他障礙的能力更強
，但會消耗更多的電力。 2.4GHz 係統提供的優點相反：尺寸更小、功耗更低
、數據速率更高並且網絡管理速度更快。

然而，照明控製設備製造商評估 RF 技術時需要考慮各種因素：

▪ 協議特點、拓撲 v 複雜性的選擇
，以及處理器資源上的漏電。
▪ 頻率 v 範圍，以及功率消耗

決定了這些高級要求後，設備設計人員必須具體考慮采用哪種協議。ZigBee 標準是最流行的且符合照明網絡要求的無線網絡類型。 主要規格包括：以 sub-GHz 和 2.4GHz 頻率運行

；數據速率高達 250kbits/s；範圍 100m（露天，功率 0dBm
，頻率 2.4GHz）；並且支持樹狀和網狀網絡。

IC 和模塊中都提供有 ZigBee 解決方案（見表1）。 商業使用本規範不收取費用 - 製造商必須屬於 ZigBee 聯盟
，最終產品必須
經過認證
，並保證來自不同供應商的設備可互操作。可從照明控製參考設計開始
，加快開發過程。 FreescaleSemiconductor 和 Future Electronics 可提供特別有用的開發板： [page]
▪ Freescale 的照明參考設計支持 DALI 和 DMX512-A/RDM協議，並通過一塊單獨的通信板為 ZigBee 提供支持。這個接口連接到 Tower 係統開發平台內的 Kinetis MCU主板。

▪ Future Electronics 的無線照明和控製參考設計可在802.15.4 網絡上實施對紅色、綠色、藍色和白色 LED 的無線控製。 該套件包含一個控製器板、幾個遠程燈板和一些收發器板。

使用芯片製造商開發的專有協議可免去 ZigBee 許可證費（見表 2）。 NXP 提供 JenNet 協議，該協議在 2.4GHz 波段內運行，能組建樹狀、星狀和線性自修複網絡
，最高包含500 個節點。 Microchip 的免費 MiWi 堆棧同時以 sub-GHz和 2.4GHz 兩種頻率

，在 PIC 微控製器和 Microchip 收發器上運行。
共享電源布線

實施複雜照明控製網絡（無專用控製網絡布線）的另一種方法是采用電力線通信 (PLC)，其可托管在電源布線上。公用事業公司已經開創了 PLC 的使用，它提供一種在電網上訪問電表和其它器具的方法。 但是 PLC 也可用於在建築內提供低數據速率通信，由此控製主電源上連接的燈具。

該技術的範圍取決於所用調製方案、線路阻抗和噪聲，但是極有可能當節點之間距離太大、或者條件對於無線信號而言過於惡劣時才值得對 PLC 進行評估（例如有金屬牆的建築）。

照明業界采用 PLC 的最大障礙是沒有普遍接受的

、用於照明控製或家庭自動化的 PLC 規格。 最流行的標準是 KNX，它能將電力線以及其它介質用於家庭和建築自動化功能；但局限於 1.2kbits/s 以下的數據速率。

或者
，照明控製設備製造商可采用由 PLC 調製解調器和芯片係統 (SoC) 製造商開發的技術。 例如，Yitran 公司的 IT700調製解調器采用高級 DCSK 調製，可提供速度高達 7.5kbits/s的穩定通信
，另還為命令和控製應用采用其 Y-Net 協議堆棧。

Microchip 基於其 dsPIC33F 係列微控製器推出一種 PLC 軟調製解調器參考設計，可提供高達 7.2kbits/s 的數據速率。Cypress Semiconductor 也推出一係列 PLC 設備

，它們都將Cypress 的電力線網絡協議堆棧集成在作為 PHY 的同一設備上。

結論

由於為了支持 DALI jiqitayiquelidezhaomingkongzhibiaozhuneranzhuangbingxingbuxianjichusheshixuyaohengaochengben

，yincimuqianbuxurenhefujiabuxiandebeixuanfanganjinruzhuliushichangdeshijiyijinglailin。

對於創新型照明設備製造商而言，PLC 仍然正處於開發階段時，是一次占據市場份額的機遇。 相反，RF 技術已經在建築自動化領域內廣泛應用，其提供的數據速率和網絡特點明顯足以滿足照明控製應用的要求。

照明規格製定機構寄望於實施更多控製應用
，以改進用戶體驗並降低能量消耗，這使製造商也從中受益，製造商們能讓終端用戶相信 RF 鏈接在完全安裝時將會非常穩定。