本文首先介紹了目前國內市場上主要的無極熒光燈產品，并分析了此類產品的實際應用和節(jié)能效果。同時，對調光無極燈技術給予了一定闡述，并對其實際應用性給予了分析。
其次，通過調光電子鎮(zhèn)流器的多個接口與數(shù)字化無線通信系統(tǒng)的匹配，可以有效進行集群式的照明控制，做到定時或實時開關、單燈狀態(tài)檢測、群組布置和中央控制臺監(jiān)測控制等集成化操作。真正讓智能化照明控制成為提供給市場的方案。
最后，對該技術及方案的市場前景進行了一定預期，并對節(jié)能效果給予了一定闡述。
1、無極熒光燈
在光源與照明領域，無極熒光燈以其無電極長壽命的特點而被廣泛接受。該光源采用獨特的電子鎮(zhèn)流器產生射頻信號，而通過鐵氧體磁芯或特質線圈耦合交變電磁場能量進入等離子體發(fā)光管，激發(fā)內部汞產生253.7nm紫外譜線，并最終激發(fā)管壁內部熒光粉材料產生可見光輸出。
無極熒光燈又根據(jù)鐵氧體磁芯安裝方式的不同而區(qū)分為內置式和外置式兩種。內置式無極燈以磁芯內插入球形泡腔體內為主，多采用MHz級的自激式振蕩電路產生射頻信號進行燃點。此類方式使得光源本身制作難度要求不高，球形燈管利于燈具配光設計，但整燈測試時EMC(電磁兼容性)較難通過國家相關標準。
而磁芯外置式無極燈，則由磁芯外置于環(huán)形閉合燈管而啟動燃點。頻率范圍一般在幾百KHz級別。在頻率的選擇上，低頻率意味著需加大磁芯尺寸以增加整燈的感抗值；而高頻率則由于傳導干擾和輻射干擾較難通過EMC相關標準而成為瓶頸。同時，外置式無極燈還需要額外注意磁芯實際溫度、汞齊點溫度等問題。而其發(fā)光面積大的特點使得光源表面亮度相對HID光源低，眩光容易控制；但燈具選型和配光設計成為該類光源的另一技術課題。
LVD無極燈產品及其主要性能如表1和圖1所示：
表1：LVD-200W無極燈基礎性能
圖1：LVD無極燈產品實物圖
本文首先介紹了目前國內市場上主要的無極熒光燈產品，并分析了此類產品的實際應用和節(jié)能效果。同時，對調光無極燈技術給予了一定闡述，并對其實際應用性給予了分析。
其次，通過調光電子鎮(zhèn)流器的多個接口與數(shù)字化無線通信系統(tǒng)的匹配，可以有效進行集群式的照明控制，做到定時或實時開關、單燈狀態(tài)檢測、群組布置和中央控制臺監(jiān)測控制等集成化操作。真正讓智能化照明控制成為提供給市場的方案。
最后，對該技術及方案的市場前景進行了一定預期，并對節(jié)能效果給予了一定闡述。
1、無極熒光燈
在光源與照明領域，無極熒光燈以其無電極長壽命的特點而被廣泛接受。該光源采用獨特的電子鎮(zhèn)流器產生射頻信號，而通過鐵氧體磁芯或特質線圈耦合交變電磁場能量進入等離子體發(fā)光管，激發(fā)內部汞產生253.7nm紫外譜線，并最終激發(fā)管壁內部熒光粉材料產生可見光輸出。
無極熒光燈又根據(jù)鐵氧體磁芯安裝方式的不同而區(qū)分為內置式和外置式兩種。內置式無極燈以磁芯內插入球形泡腔體內為主，多采用MHz級的自激式振蕩電路產生射頻信號進行燃點。此類方式使得光源本身制作難度要求不高，球形燈管利于燈具配光設計，但整燈測試時EMC(電磁兼容性)較難通過國家相關標準。
而磁芯外置式無極燈，則由磁芯外置于環(huán)形閉合燈管而啟動燃點。頻率范圍一般在幾百KHz級別。在頻率的選擇上，低頻率意味著需加大磁芯尺寸以增加整燈的感抗值；而高頻率則由于傳導干擾和輻射干擾較難通過EMC相關標準而成為瓶頸。同時，外置式無極燈還需要額外注意磁芯實際溫度、汞齊點溫度等問題。而其發(fā)光面積大的特點使得光源表面亮度相對HID光源低，眩光容易控制；但燈具選型和配光設計成為該類光源的另一技術課題。
LVD無極燈產品及其主要性能如表1和圖1所示：
表1：LVD-200W無極燈基礎性能
圖1：LVD無極燈產品實物圖
將調光技術與無極熒光燈相結合，可以更好地實現(xiàn)節(jié)能照明。宏源公司通過自主研發(fā)的調光電子鎮(zhèn)流器，可對LVD無極燈進行功率調節(jié)，范圍從100%到30%。光通總量與功率比例呈線性關系。
而客戶可通過自行匹配0～10V外部DC電壓信號，即可進行連續(xù)調光控制。
將燈具與照明控制系統(tǒng)相結合，為客戶提供整套照明方案是照明領域的發(fā)展趨勢。上海宏源通過LVD無極燈電子鎮(zhèn)流器內部引出控制接口，與無線通信設備進行有效對接，可以實現(xiàn)由外部信號控制的開關、調光、啟動檢測、重復啟動控制等功能。
如圖2.c所示，調光電子鎮(zhèn)流器與通訊系統(tǒng)模塊(由無線通訊和MCU組成)進行8pin插針連接，其中對接信號包括：
(1)通信系統(tǒng)需要的5V-DC工作電壓；(2)單燈開關控制信號；(3)分檔調光控制信號(30%～100%之間)；(4)光源開啟檢測，未啟動時則進行重復關斷再開啟。
圖2：LVD各款電子鎮(zhèn)流器示意圖
a.普通220V市電電子鎮(zhèn)流器；b.自配調光控制器的調光電子鎮(zhèn)流器；c.匹配通訊模塊的調光電子鎮(zhèn)流器
2、通訊控制系統(tǒng)
數(shù)字化無極燈照明中，通過每個調光鎮(zhèn)流器與通信部件接口的匹配即可實現(xiàn)單燈的智能化控制和群組化控制。
以路燈智能化照明為例，首先劃分好路燈群組(通常以一條馬路為一個群組)，通過單燈中MCU模塊設定該燈的編號(即ip地址)。由該群組控制器對最相近的路燈進行開關、調光或定時控制，最相近的路燈中的通信模塊檢測此信息后即執(zhí)行該動作，并進一步將此信息傳遞給與其相鄰的其他路燈。
最終形成了從群組控制器發(fā)出指令，到最相近路燈執(zhí)行指令并再發(fā)送指令到其他相近路燈的循環(huán)傳遞過程。同時，每個路燈的通信模塊均為雙工通信，它們同樣通過傳遞的方式將每個燈執(zhí)行指令后的狀態(tài)信息反饋給群組控制器(示意圖如圖3所示)。
圖3：單個組群的路燈傳遞控制方式示意圖
其中近程短途通信采用ZigBee技術，其基礎為IEEE802.15標準。由于傳統(tǒng)無線協(xié)議很難適應無線通信設備的低價、低能量和高容錯性等的要求，故ZigBee技術進行了一定的擴展提高，即應用IEEE處理低級MAC層和物理層協(xié)議，而其則針對網絡層協(xié)議和API進行了標準化。其中網絡層采用平面路由協(xié)議，嵌入泛洪算法結合“閑聊”策略，具有短距離、低速率但高效、便利的特點。我公司采用的單燈通訊模塊的單方向上限傳輸距離為120米，即每個路燈會與其最接近的6～10個路燈進行相互通信傳輸信息(兩側路燈共240米的范圍)。
這樣保證了在某個路燈故障時，不會影響整個鏈條的信息指令傳遞。同時可鋪設及擴展高達幾千個的網絡控制節(jié)點。
通訊模塊除設有天線、短程通訊接發(fā)收設備外，更配置了一個16位工業(yè)用MCU核(如圖2.c所示)。其工作于16MHz時性能高達16MIPS，保證外部通信速率和內部指令執(zhí)行速率均高效、無障礙化。
同時內部具有A/D轉換、定時/計數(shù)、PWM及中斷功能，均可通過I/O口加以實現(xiàn)，從而使得電子鎮(zhèn)流器等開關電源控制模擬量僅需要普通光耦即可與其銜接。同時，內部具有JTAG仿真功能(與IEEE1149.1標準兼容)，可以進行PC仿真并檢測狀態(tài)，從而使各類狀態(tài)模擬成為可能。
每個群組通過群組控制器執(zhí)行并記錄信息，即完成了對一條道路照明的直接控制。而通過對不同群組控制器的再編址方式，既可以通過一個中央控制站對一個大面積區(qū)域(例如一個城市)的所有路燈(多個路燈群組)進行集中控制。其中群組控制器與本地控制主機采用長程通信方式。
通信頻率采用國際認可的2.4GHz微波頻率段進行設定。可選擇FSK+DSSS來避免帶內多徑干擾。FSK調制具有設備簡單、調制和解調方便等優(yōu)點，并且具有較好的抗多徑時延性能；DSSS系統(tǒng)采用偽隨機碼的相關解擴，只要多徑時延大于一個偽隨機碼的碼片，多徑就構不成干擾，反而可以利用這一干擾能量來提高系統(tǒng)性能。同時還具有低功率、可迅速組網而不影響群組內軟硬件設備等特點。
圖4：群組控制與中央總控制的信息傳遞示意圖（點擊圖片放大）
而本地主機進一步可通過互聯(lián)網與其他地區(qū)的主機進行通信。即可保證在其他地方可以很清晰的查看該地區(qū)的路燈控制情況。這一特點具有如下好處：
1、任何地區(qū)任何時候均對路燈監(jiān)控進行透明化處理，保證客戶和廠家信息對稱一致；
2、便利于各地路燈處的管理和控制，做到控制精細化，節(jié)能效果實際化；
3、有利于形成范圍更廣的統(tǒng)一集中管理。
3、城市道路照明的應用可行性
由于無極燈本身具有較高光效、較高顯色性、低光衰、白光照明的特點，所以能很明顯的體現(xiàn)出“綜合節(jié)能”的特點。即與同類型其他光源產品相比較，具有較為明顯的綜合參數(shù)指標優(yōu)勢(例如，與高壓鈉燈比較則光效稍低的情況下具有白光、高顯色性和低光衰的特點；而與金鹵燈相比較，則具有光效稍高、顯色性更好和低光衰的特點)。而通過特制的無極燈路燈反光器，可以有效的形成整燈蝙蝠翼的配光曲線形狀(最大光強角度示具體燈具不同而有差異)，使得無極燈路燈在保證整燈效率不低于65%的前提下，照度均勻度在規(guī)定路燈情況下完全達到國家相關標準。
而配置了無線通信控制系統(tǒng)，則由于可以實現(xiàn)定時和分段調光等智能化操作，保證相對現(xiàn)有路燈照明系統(tǒng)具有至少30%的節(jié)能效果。即保證了從照明產品到照明方式上雙重節(jié)能的目的。
圖6：部分LVD無極燈路燈樣品實物圖（點擊圖片放大）
(a.b.c.為三種不同款式路燈實物，d.為A中路燈產品的子午面配光曲線圖)
4、結語
無極熒光燈作為一種目前被廣泛推廣的照明產品，如何更有效的利用其自身優(yōu)勢在綠色照明領域大展拳腳是擺在無極燈廠商以及科研院所面前的核心問題。