美的總部大樓LED照明設(shè)計(jì)與控制理念(圖).doc

美的總部大樓led照明設(shè)計(jì)與控制理念(圖)一、led的特點(diǎn)led是英文light emitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫，是一種新型的用微弱電能就能發(fā)光的高效固體光源。led的主要特點(diǎn)是：壽命長、能耗低、顯色度高、環(huán)保、易維護(hù)、體積小、直流電驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)電壓低、點(diǎn)亮速度快、無頻閃、眩光少、耐震性佳、發(fā)熱少、適合智能調(diào)光控制等特性，是近年來全球最具發(fā)展前景的高新技術(shù)領(lǐng)域之一。目前l(fā)ed發(fā)光效率已遠(yuǎn)高于其它所有光源，在照明領(lǐng)域顯現(xiàn)出明顯的節(jié)能效果。led路燈有如下優(yōu)勢：1、節(jié)能顯著。采用超高亮度大功率led光源配合高效率電源，實(shí)際照明效果經(jīng)測試比目前道路使用的高壓鈉燈綜合節(jié)能60%以上;2、單一黃色的高壓鈉燈顯色指數(shù)很低(約23)，照射下物體顏色失真就非常明顯。而led路燈顯色指數(shù)很高(高于80)，接近日光(顯色指數(shù)100)，對顏色的呈現(xiàn)更真實(shí)，更鮮艷。根據(jù)建設(shè)部城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)條文，與高壓鈉燈相比，顯色性好的白光燈光源的光譜分布有較高的藍(lán)綠成分，因此，在道路照明(非明視)條件下可以產(chǎn)生更高的可見度，因此達(dá)到相同的視覺效果所需要的光源功率，白光燈就要比高壓鈉燈低很多。3、多種色溫可選。能滿足不同場合對色溫的需求，消除了鈉燈色溫過低和汞燈色溫過高引起的催眠情緒和壓抑情緒，使觀察者倍感舒適;4、超強(qiáng)壽命50,000小時(shí)以上。led采用高可靠性的先進(jìn)封裝工藝，充分保障led的超長壽命，是傳統(tǒng)鈉燈、汞燈的5-10倍。5、綠色環(huán)保。led照明路燈不含鉛、汞等污染元素，對環(huán)境沒有任何污染，從生產(chǎn)過程到使用過程直至報(bào)廢幾乎全無污染,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的綠色環(huán)保節(jié)能照明。6、耐沖擊。led燈無燈絲和玻璃外殼，沒有傳統(tǒng)燈管碎裂的問題，抗震力強(qiáng)。7、低熱低電壓。直流低壓工作的特點(diǎn)相比傳統(tǒng)的燈具更加安全可靠。led結(jié)溫控制在理想的溫度下，(tj60，環(huán)境溫度ta=25時(shí))。8、無輻射。led燈無紫外線(uv)和紅外線(ir)輻射，對人體無傷害，燈下也不會(huì)招惹蚊蟲。9、led路燈可以方便地調(diào)整照射角度，使被照區(qū)域的照度變得更為均勻。同時(shí)減少對環(huán)境空間的光污染。10、對電網(wǎng)無污染。功率因數(shù)0.9，諧波失真20%，emi符合全球指標(biāo)，減少輸電光效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)在所有的電光源。12、led直流、低壓、節(jié)能的特點(diǎn)可極為方便的與太陽能，風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合。二、美的led路燈獨(dú)有的技術(shù)特點(diǎn)及突破目前美的1w白光功率型led已進(jìn)入穩(wěn)定批量產(chǎn)業(yè)化階段，發(fā)光效率可達(dá)到95 lm/w。美的led路燈采用當(dāng)今最高亮度和高穩(wěn)定性的芯片，結(jié)合美的的封裝技術(shù), 達(dá)到了國際先進(jìn)技術(shù)水準(zhǔn)，除具備以上led路燈具有的特點(diǎn),又具有其他廠家不具有的以下主要特點(diǎn)：1、獨(dú)特的二次光學(xué)設(shè)計(jì)，可將取光效率達(dá)90%以上，在12米高的情況下，形成10m40m 的矩形光場，且光分布非常均勻，被照區(qū)域的均勻度達(dá)到0.6以上(國家標(biāo)準(zhǔn)0.4)，完全能滿足道路照明要求。2、整個(gè)燈具使用當(dāng)今業(yè)已成熟的光效率最高的最先進(jìn)的1w的led列陣而成，每顆led都具有一個(gè)獨(dú)立的二次光學(xué)系統(tǒng)。3、低熱阻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與良好的散熱設(shè)計(jì)，保證了溫升不會(huì)超過30，從而保證了led的工作壽命。4、目前研制出的56w、70w、84w、98w、112w、126w、140w、154w、168w、182w及196w大功率led路燈比普通高壓鈉燈節(jié)約電量60%以上5、led路燈自動(dòng)控制: 可根據(jù)不同時(shí)間段的需要設(shè)定不同的亮度，更加提高節(jié)能的效果6、驅(qū)動(dòng)電源部分與燈具分開安裝，降低了燈體的額外溫升，保證led溫升不會(huì)超過30c，并使維護(hù)方便。7、在大功率led路燈項(xiàng)目上已擁有國際、國內(nèi)專利200多項(xiàng)專利，其中l(wèi)ed路燈正在受理中的有9項(xiàng)國家發(fā)明專利、16項(xiàng)實(shí)用新型專利、8項(xiàng)外觀專利);其它核心專利中還包括美國、德國專利17項(xiàng)，同時(shí)通過多項(xiàng)國際國內(nèi)權(quán)威認(rèn)證。中國3c、美國ul、加拿大osa、德國gs、vde、歐盟ce認(rèn)證8、燈體采用壓鑄鋁材料。 三、景觀照明設(shè)計(jì)理念1、照明設(shè)計(jì)主題：開放、和諧、務(wù)實(shí)、創(chuàng)新。2、b、d區(qū)采用豎向與橫向 led 燈光的配合表達(dá)設(shè)計(jì)主題。3、a、c區(qū)采用內(nèi)透光與橫向燈光的配合表達(dá)溫馨、自然的效果。4、利用燈光表達(dá)出美的企業(yè)的企業(yè)精神與美的總部大樓的建筑外結(jié)構(gòu)是本次照明設(shè)計(jì)的目的。四、接地及安全1、本工程接地型式為tn-s系統(tǒng),設(shè)置專用保護(hù)線(pe),凡正 常不帶電而絕緣損壞時(shí)可能帶電的電氣設(shè)備外殼,穿線金 屬管,支架等均應(yīng)與保護(hù)線可靠連接。2、總配電箱裝有二級(jí)浪涌保護(hù)，各配電箱應(yīng)與總等電位接 地干線連接。五、電氣回路說明1、20盞橫向 led 燈共用1個(gè)驅(qū)動(dòng)電源，10盞豎向 led 燈 共用1個(gè)驅(qū)動(dòng)電源。2、橫向燈的電纜沿各層水平方向敷設(shè)，豎向燈的電纜沿裝 飾柱豎向敷設(shè)。3、a、c區(qū)的內(nèi)透光燈具與橫向燈具分開控制。六、控制方式設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：1、注冊電氣工程師設(shè)計(jì)手冊(isbn7-5083)2、建筑物電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)定匯編(tu85-65)3、建筑施工平面圖4、建設(shè)單位的各種要求及提供的各種設(shè)備資料5、工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計(jì)規(guī)范(gbj79-85)6、通信光纜的一般要求(gb/t7424-87)7、高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(gb50045-1995).8、民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范(jgj/t16-1992).9、智能建筑弱電工程設(shè)計(jì)施工圖紙(gj137-471)10、民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(gbj 133-1990)11、信息技術(shù)互連國際標(biāo)準(zhǔn)(iso/iec11801-95)12、綜合布線工程設(shè)計(jì)規(guī)范(cfecs72-97)13、商用建筑線纜標(biāo)準(zhǔn)(eia/tla-568a)1.控制系統(tǒng)方案1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)(1)概述b、d區(qū)縱向的 led 燈光采用電腦控制、大樓燈光變化無限，表達(dá)出開放、和諧、務(wù)實(shí)、創(chuàng)新。內(nèi)透光燈具與橫向燈具控制只有定時(shí)開啟與關(guān)閉功能,開啟與關(guān)閉的功能控制合并在大樓弱電控制系統(tǒng)內(nèi)。照明控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)整個(gè)燈光景觀照明系統(tǒng)的正常運(yùn)行，高可靠的led燈具控制器可以控制每個(gè)燈具的亮度，可以16灰度級(jí)連續(xù)平滑調(diào)制，變化速度不小于20幀/秒。b、d區(qū)縱向的 led 燈獨(dú)立可控，通過led燈具從控制器，主控制器，交換機(jī)和燈光場景實(shí)時(shí)控制服務(wù)器的實(shí)時(shí)協(xié)同運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)led專用燈具的同步運(yùn)行，同步延時(shí)小于25ms。燈光場景表演服務(wù)程序運(yùn)行預(yù)先設(shè)定的燈光場景表演列表，運(yùn)行中可以動(dòng)態(tài)更新當(dāng)前表演列表?；谝陨闲枨蠓治觯O(shè)計(jì)了以下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)采用 ethernet高速網(wǎng)絡(luò)通訊加現(xiàn)場總線通訊的方式，組成分布式燈光場景景觀照明控制。完成系統(tǒng)所要求的全部功能。 在整個(gè)系統(tǒng)的配置中，將以太網(wǎng)轉(zhuǎn)光纖交換機(jī)放置在中央控制室，而其他的交換機(jī)則放置在控制現(xiàn)場。其中燈光場景實(shí)時(shí)控制核心交換機(jī)到現(xiàn)場交換機(jī)的通訊介質(zhì)采用多芯鎧裝光纜，可以保證中央控制室服務(wù)器到現(xiàn)場控制交換機(jī)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)通訊;現(xiàn)場交換機(jī)之間，以及交換機(jī)到led燈具主控制器之間通過超五類屏蔽線進(jìn)行通訊，可以方便施工。led燈具主控制器放置在同一樓層。燈具從控制器通過現(xiàn)場總線與led主控制器進(jìn)行通訊，可以保證通訊的實(shí)時(shí)性和可靠性。(2)功能描述通過采用以上系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)具有以下主要功能：1)基于tcp/ip 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊功能通過選用支持tcp/ip協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)通訊，極大提 高了系統(tǒng)的先進(jìn)性和可擴(kuò)展性。2)led專用照明燈具單獨(dú)可控功能通過采用千兆局域網(wǎng)技術(shù)，燈光場景實(shí)時(shí)控制服務(wù)器可以與b、d區(qū)的縱向的 led 燈從控制 器進(jìn)行通訊，而每個(gè)led燈具主控制器又通過現(xiàn)場總線與每個(gè)燈具控制器進(jìn)行通訊，從而可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)燈具的單獨(dú)控制。3)自動(dòng)開關(guān)燈功能通過采用現(xiàn)場總線技術(shù)，控制景觀照明系統(tǒng)的自動(dòng)開關(guān)燈。1.2 燈光場景實(shí)時(shí)控制服務(wù)器端方案設(shè)計(jì)1)概述燈光場景實(shí)時(shí)控制服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其要對整個(gè)景觀照明系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。除此以外，系統(tǒng)還要求播放燈光場景表演列表。基于以上需求分析，采用以下方案：燈光場景實(shí)時(shí)控制服務(wù)器通過景觀照明核心交換機(jī)與所有的led燈具主控制器進(jìn)行通訊，采用tcp/ip，這是整個(gè)燈光景觀照明的核心，也是對通訊帶寬需求最大的部分，通過選用國際名牌千兆核心交換機(jī)，可以保證燈光景觀照明的實(shí)時(shí)性和可靠性2)功能描述燈光場景實(shí)時(shí)控制軟件，采集計(jì)算機(jī)屏幕上播放的場景，通過特定的轉(zhuǎn)換算法將數(shù)據(jù)發(fā)送到每個(gè)相應(yīng)的led燈具主控制器上，從而實(shí)現(xiàn)景觀照明場景的實(shí)時(shí)播放。1.3 led主控器方案設(shè)計(jì)(1) 概述根據(jù)系統(tǒng)需求，要求對b、d區(qū)的縱向led燈都能單獨(dú)控制，根據(jù)模塊化，層次化控制的思路，為每個(gè)層配備一個(gè)led主控制器，給其分配一個(gè)ip地址，通過此ip地址，可以與燈光場景實(shí)時(shí)控制服務(wù)器進(jìn)行通訊，并將獲得的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線發(fā)給與此層的所有l(wèi)ed燈具控制器，從而實(shí)現(xiàn)了對每個(gè)led燈的單獨(dú)控制，按照以上思路，采用以下方案(2 ) 功能描述1)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解析功能:led燈具主控制器將intranet網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解析，最大通訊帶寬100mbps2)總線輸出:led燈具主控制器自動(dòng)將數(shù)據(jù)格式化，支持現(xiàn)場iled總線協(xié)議，將從服務(wù)器得到的數(shù)據(jù)發(fā)給各個(gè)led燈具控制器。3)基于ip網(wǎng)絡(luò)通訊:led 燈具主控制器具有系統(tǒng)中唯一的ip地址，通過此ip地址，可以和主控制器進(jìn)行通訊。4)自動(dòng)流量管理:led燈具主控制器對上連接整個(gè)intranet網(wǎng)絡(luò)， 對下連接每個(gè)led控制器，其起到一個(gè)承上啟下的作用，由于網(wǎng)絡(luò)速度和總線速度不同，led燈具主控制器具有自動(dòng)流量管理功能，使得數(shù)據(jù)有序的被發(fā)送到每個(gè)led燈具控制器。1.4 led燈具控制器方案設(shè)計(jì)(1 ) 概述系統(tǒng)要求每個(gè)led采用pwm 恒流調(diào)光控制。可實(shí)現(xiàn)每個(gè)燈具16級(jí)灰度變化。每個(gè)led燈具都需要一個(gè)控制器來控制并驅(qū)動(dòng)其運(yùn)行，led燈具控制器在整個(gè)系統(tǒng)中數(shù)量最多，其可靠性設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，根據(jù)系統(tǒng)需求，采用如下圖所示設(shè)計(jì)方案。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用智能化單片微控制器加外圍電路的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，輸出pwm，通道輸出工作電流30ma。 智能單片微控制器具有以下特性以提高led燈具控制系統(tǒng)的可靠性：1)數(shù)字看門狗2)vdd監(jiān)視器3)熱設(shè)計(jì)措施所選用的元器件全部采用工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),工作溫度范圍: -40+854)光偶隔離設(shè)計(jì)采用高速光藕，隔離不同模塊，避免干擾信號(hào)5)電源反接保護(hù)設(shè)計(jì)電源接口安裝有防電源反接的保護(hù)二極管，不會(huì)因?yàn)殡娫捶唇佣鴵p壞器件1.5 內(nèi)透光燈具與橫向燈具控器方案設(shè)計(jì)其通訊線路和其它的分布式led燈相同。通過開關(guān)燈控制模塊來實(shí)現(xiàn)。1.6 通訊系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，將整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為主干通訊網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線通訊相結(jié)合的方式，將網(wǎng)絡(luò)通訊的快速性和現(xiàn)場總線通訊的高可靠性結(jié)合在一起。1 主干網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)主干通訊系統(tǒng)負(fù)責(zé)發(fā)送從服務(wù)器到各個(gè)led燈具主控制器的燈光場景數(shù)據(jù)。系統(tǒng)配置如下圖所示：為了布線方便，除了核心交換機(jī)之外，將所有其他的交換機(jī)全部放在燈具照明現(xiàn)場，這樣只需要從核心交換機(jī)出來6根光纜連接現(xiàn)場即可，然后每個(gè)現(xiàn)場交換機(jī)再通過超五類線將數(shù)據(jù)發(fā)到每個(gè)led燈具主控制器。由于現(xiàn)場工作環(huán)境比較惡劣，為此必須采用高可靠的工業(yè)級(jí)交換機(jī)以滿足系統(tǒng)需求(如下圖所示 這種交換機(jī)產(chǎn)品是moxa公司專為惡劣的工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，其工作特性如下：1)10/100baset(x) (rj45), 100basefx (sc或st接口, 多模/單模) 2)ieee 802.3/ 802.3u/ 802.3x 3)冗余雙直流 24 vdc 電源輸入4)廣播風(fēng)暴防護(hù)5)-40 75c 擴(kuò)展工作溫度6) 濕度最大98%7)符合fcc、tv、ul及ce標(biāo)準(zhǔn)8)40km或80km的遠(yuǎn)距離傳輸 9)危險(xiǎn)環(huán)境認(rèn)證(class 1 div. 2/zone 2)(2)功能說明：1)通訊自診斷功能全部采用智能交換機(jī)，led燈具主控制器也具有通訊效驗(yàn)功能，使得整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)具有自診斷功能。2)冗余功能交換機(jī)冗余，傳輸通道有冗余，同時(shí)采用多芯光纖保證主干網(wǎng)絡(luò)具有冗余性3)易于升級(jí)功能采用全部基于ip的網(wǎng)絡(luò)通訊，為滿足未來更高的功能需求，可以非常方便的進(jìn)行升級(jí)4)通訊實(shí)時(shí)性100mbps 通訊速率，完全可以保證通訊實(shí)時(shí)性 5)通訊容錯(cuò)性采用tcp/ip通訊協(xié)議，確保即使數(shù)據(jù)出錯(cuò)，也可以通過重發(fā)機(jī)制保證可靠通訊2現(xiàn)場總線通訊設(shè)計(jì)(1)概述從每個(gè)led主控制器到led燈具控制器，所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不是非常大，但是傳輸?shù)目煽啃约皩?shí)時(shí)性要求較高，為此采用現(xiàn)場總線技術(shù)，如下圖所示：(2)功能說明實(shí)時(shí)傳輸led燈光場景數(shù)據(jù)1)即插即用2)具有通訊容錯(cuò)能力3)通訊冗余功能2、景觀照明軟件系統(tǒng)方案2.1燈光場景實(shí)時(shí)控制服務(wù)軟件方案(1) 概述燈光場景實(shí)時(shí)控制服務(wù)軟件可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的播放列表和播放時(shí)間，在某個(gè)時(shí)間開始解析特定效果文件，經(jīng)過解析計(jì)算后通過網(wǎng)絡(luò)直接控制每個(gè)燈的顏色。燈光場景實(shí)時(shí)控