照明控制技術的綜合敘述(圖)
摘要： 文章對照明控制的作用、原則及發展過程作出總結，為節能，提出對不同建筑、不同場所對照明控制的要求，并以實際案例介紹了照明控制的發展方向和智能照明控制系統的應用。
徐 華（清華大學建筑設計研究院）
照明控制技術是隨著建筑和照明技術的發展而發展的，在實施綠色照明工程的過程中，照明控制是一項很重要的內容，照明不僅僅是滿足人們視覺上明亮的要求，還要滿足藝術性要求，要創造出豐富多彩的意境，給人們以視覺享受，要求照明控制做到安全、可靠、靈活、經濟。
一、照明控制的作用
照明控制有如下作用：①節能效果顯著 ②延長光源壽命 ③改善工作環境，提高照明質量 ④實現多種照明效果
二、照明控制原則
照明控制原則是安全、可靠、靈活、經濟。安全基本要求；靈活建筑空間布局經常變化，照明控制要適應和滿足這種變化；經濟性能價格比好，要考慮投資效益 ；可靠越簡單，越可靠。
三、照明控制方式
1. 蹺板開關控制
蹺板開關設置于門口，對于面積較大的房間燈具較多時，采用雙聯、三聯、四聯開關或多個開關，其原理接線圖見圖1-1。
對于樓道和樓梯照明，多采用雙控方式（有的長樓道采用三地控制），在樓道和樓梯入口安裝雙控蹺板開關，其特點是在任意入口處都可以開閉照明裝置。其原理接線圖見圖1-2。
2. 定時開關或聲光控開關控制住宅樓、公寓樓樓梯間多采用定時開關或聲光控開關控制，其原理接線圖見圖1-3。
消防電源Ｌｅ由消防值班室控制或與消防泵聯動。對于住宅、公寓樓梯照明開關采用紅外移動探測加光控較為理想。
采用智能定時器，在沒有采光或者不能利用采光時。按照工作時間及非工作時間不同的時間段切換不同的燈光組合，在滿足需要的前提下，投入最少的燈。見圖1-4。
3．場景控制
在一定場所或整個樓宇，用戶預設多種場景，按動一個按鍵，即可調用要的場景。圖1-5至1-8為場景變換狀態。
4．動靜探測控制
在一定場所或整個樓宇，根據人員走動情況進行開關燈的一種方式。見圖1-9。
5．恒照度控制
根據探頭探測到的照度來控制照明場所內相關燈具的開啟或關閉，保持場所的照度恒定。見圖1-10。
四、照明控制要求
照明控制方案應根據建筑物性質、規模、照明環境要求而定。
1．建筑物功能照明的控制
①體育場館比賽場地應按比賽要求分級控制，大型場館宜做到單燈控制。
②候機廳、候車廳、港口等大空間場所應采用集中控制，并按天然采光狀況及具體需要采取調光或降低照度的控制措施。
③影劇院、多功能廳、報告廳、會議室及展示廳等宜采用調光控制。
④博物館、美術館等功能性要求較高的場所應采用智能照明集中控制，使照明與環境要求相協調。
⑤賓館、酒店的每間（套）客房應設置節能控制型總開關。
⑥大開間辦公室、圖書館、廠房等宜采用智能照明控制系統，在有自然采光區域宜采用恒照度控制，靠近外窗的燈具隨著自然光線的變化，自動點燃或關閉該區域內的燈具，保證室內照明的均勻和穩定。
⑦高級公寓、別墅宜采用智能照明控制系統。
2．走廊、門廳等公共場所的照明控制
①公共建筑如學校、辦公樓、賓館、商場、體育場館、影劇院、候機廳、候車廳和工業建筑的走廊、樓梯間、門廳等公共場所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用條件和天然采光狀況采取分區、分組控制措施。
②住宅建筑等的樓梯間、走道的照明，宜采用節能自熄開關，節能自熄開關宜采用紅外移動探測加光控開關，應急照明應有應急時強制點亮的措施。
③旅館的門廳、電梯大堂和客房層走廊等場所，采用夜間定時降低照度的自動調光裝置。
④醫院病房走道夜間應采取能關掉部分燈具或降低照度的控制措施。
3．道路照明和景觀照明的控制
①道路照明應根據所在地區的地理位置和季節變化合理確定開關燈時間, 并應根據天空亮度變化進行必要修正。宜采用光控和時控相結合的智能控制方式。
②道路照明采用集中遙控系統時，遠動終端宜具有在通訊中斷的情況下自動開關路燈的控制功能，采用光控、時控、程控等智能控制方式，并具備手動控制功能。同一照明系統內的照明設施應分區或分組集中控制。
③道路照明采用雙光源時，在半夜應能關閉一個光源；采用單光源時，宜采用恒功率及功率轉換控制，在半夜能轉換至低功率運行。
④景觀照明應具備平日、一般節日、重大節日開燈控制模式。
4．根據照明部位的燈光布置形式和環境條件選擇合適的照明控制方式
1）房間或場所裝設有兩列或多列燈具時，宜按下列方式分組控制：
①所控燈列與側窗平行；
②生產場所按車間、工段或工序分組；
③電化教室、會議廳、多功能廳、報告廳等場所，按靠近或遠離講臺分組。
2）有條件的場所，宜采用下列控制方式：
①天然采光良好的場所，按該場所照度自動開關燈或調光；
②個人使用的辦公室，采用人體感應或動靜感應等方式自動開關燈。
3）對于小開間房間，可采用面板開關控制，每個照明開關所控光源數不宜太多，每個房間燈的開關數不宜少于2個（只設置 1 只光源的除外）。
五、照明控制技術發展
隨著照明技術的發展，建筑空間布局經常變化，照明控制要適應和滿足這種變化，如果用傳統控制方式，勢必到處放置蹺板開關，既不美觀，也不方便。對于較高級的樓宇，一般設有建筑設備監控系統（BA 系統）,利用 BA 系統控制照明已為大家所接受，基本上是DDC控制，由于 BA系統不是專為照明而做，有局限性，一是很難做到調光控制，二是沒有專用控制面板，完全在計算機上控制，靈活性較差，對于值班人員素質要求也較高。目前不少公司生產的專用智能照明控制系統基于總線控制技術，系統功能強大，一般有場景控制、定時控制、紅外線控制、就地控制、集中控制、群組組合控制、遠程控制、圖示化監控等。其主要功能有：
1）場景控制功能: 用戶預設多種場景，按動一個按鍵，即可調用需要的場景。多功能廳、會議室、體育場館、博物館、美術館、高級住宅等場所多采用此種方式。
2) 恒照度控制功能: 根據探頭探測到的照度來控制照明場所內相關燈具的開啟或關閉。寫字樓、圖書館等場所，要求恒照度時，靠近外窗的燈具宜根據天然光的影響進行開啟或關閉。
3) 定時控制功能: 根據預先定義的時間，觸發相應的場景，使其打開或關閉。一般情況下，系統可根據當地的經緯度，自動推算出當天的日出日落時間，根據這個時間來控制照明場景的開關。特別適用于夜景照明、道路照明。
4）就地手動控制功能：正常情況下，控制過程按程序自動控制，在系統不工作時，可使用控制面板來強制調用需要的照明場景模式。
5）群組組合控制：一個按鈕，可定義為打開/關閉多個箱柜（跨區）中的照明回路，可一鍵控制整個建筑照明的開關。
6)應急處理功能：在接收到安保系統、消防系統的警報后，能自動將指定區域照明全部打開。
7)遠程控制：通過英特網（Internet）對照明控制系統進行遠程監控，能實現：
①對系統中各個照明控制箱的照明參數進行設定、修改；②對系統的場景照明狀態進行監視；③對系統的場景照明狀態進行控制。
8)圖示化監控：用戶可以使用電子地圖功能，對整個控制區域的照明進行直觀的控制。可將整個建筑的平面圖輸入系統中，并用各種不同的顏色來表示該區域當前的狀態。
9)日程計劃安排：可設定每天不同時間段的照明場景狀態。可將每天的場景調用情況記錄到日志中，并可將其打印輸出，方便管理。
但不同公司控制系統兼容性引起大家重視，系統及產品兼容會降低造價和成本，為此，歐洲眾多廠商滿足歐洲安裝總線（EIB）標準，為產品的互換性提供了方便。
數字式可尋址燈光接口（Digital Addressahle Lighting Interface）簡稱 DALI，DALI 是一個數據傳輸的協議，它定義了電子鎮流器與設備控制器之間的數字通信方式，它不是一種新的總線， DALI系統是結構簡單、安裝方便、操作容易、
功能良優的燈光控制系統，不僅可用于一個房間內的燈光控制，還可以與大樓管理系統BMS接口。DALI系統與BMS或者 EIB、LON 總線系統不同，不是將它擴展成具有各種復雜控制功能的系統，而僅僅是作為一個燈光控制子系統，通過網關（gateway）接口集成于 BMS 中，可接受 BMS 控制命令，或回收子系統的運行狀態參數。DALI 系統軟件可對連在同一條控制線上的每個熒光燈的亮度分別進行調光，一個單段DALI數據控制線上可對 64 個鎮流器分別編址，每個鎮流器內可設置16個燈光場景，同一個鎮流器還可以編在一組或在多個組，最大編數組為16。因此，DALI系統被定義為：
- 最多64個設備在一條DALI線路上（獨立地址）
- 最多16個分組（組地址）
- 最多16個場景（場景值）
由于DALI是分部式智能化系統，許多參數可以通過設置在鎮流器中
1. 獨立地址
2. 組地址
3. 燈光場景值
4. 漸變時間
5. 應急照明燈光亮度值
6. 上電時燈光亮度
由于 DALI 的整流器和變壓器是內設芯片, 許多通過整流器或變壓器的參數可實時反饋回系統
7. 輸入實時電壓及類型
8. 輸入實時電流值
9. 輸出實時電壓及類型
10. 輸出實時電流值
11. 電壓波動頻率
12. 電流波動頻率
滿足DALI協議的產品，控制更為靈活，結構簡單，但造價較高。
六、智能照明控制典型案例
以下為廣州河東電子公司的 HDL-BUS 系統和銳高公司的 DALI 系統典型案例，供參考。
1． HDL-BUS系統
HDL-BUS系統為廣州河東電子公司生產的智能照明控制系統，不僅有上述功能，該系統采用開放性及高擴展性協議，能使照明系統與樓宇控制系統、消防系統、保安系統、舞臺燈光系統等實現無縫聯接。其接線示意圖見 1-11、1-12、1-13。
體育場四塔照明控制系統原理見圖1-14、1-15、1-16。
2. DALI系統
DALI控制系統有如下的優越性：
1) 設計簡單易行
傳統模擬控制在設計階段需要考慮通過不同分組來實現不同場景的控制，因此在設計中需要許多單獨的控制回路，布線復雜且布線成本較高。且在控制區域需要重新布局分隔時，需要重新布線和設計。LuxCONTROL 的數字控制系統設計簡便，設計中只要通過數字信號接口相互連接，并聯到 2 芯控制線上。所有分組和場景均可在安裝調試時通過計算機軟件編程，不僅節約了布線成本，對于設計修改、重新布局和分隔也只需更改軟件設置而不需重新布線，非常簡單易行。系統結構見圖1-17。
2) 安裝簡單經濟
安裝 DALI 接口有 2 條主電源線，二條控制線，對線材無特殊要求，安裝時也無極性要求，只要求主電源線與控制線隔離開，控制線無需屏蔽，要注意的是當控制線上電流在 250mA，線長 300 米時壓降不超過 2V。控制線和電源線可并行，無需另外敷線。設計緊湊的控制組件無需專門的控制柜，因此安裝簡便且經濟。接線原理見圖1-18。
3) 操作簡單方便
DALI鎮流器內部是智能型的，可自動處理燈絲預熱，點燃，調光、開關，故障檢測等功能，對用戶界面是十分友好的，用戶無需對此理解很深就能操作控制，如發送一個改變現行場景的命令，各個相關鎮流器根據現行亮度與場景要求亮度之差，各自計算調光速率以達到所有鎮流器都同步調光到要求的場景亮度，如發送查詢命令就可回收各鎮流器的運行狀態和參數。
４）數字控制精確可靠
ＤＡＬＩ和ＤＳＩ均為數字信號，不同于模擬信號，可以實現無擾動控制，不會因長距離壓降而使得控制信號失真，因此即使 DALI數字信號控制線與強電線同走一條線管也不會受干擾。ＤＡＬＩ信號是雙向傳輸，不但可前向傳輸控制命令，也會將鎮流器和燈管的狀態、故障信息、開關，實際亮度值的信息反饋回系統。
５）通信結構簡單可靠
DALI接口通信協議由196bit位數組成，第 1位是起始位，第 2到第 9位是地址位，第10到第17位是數據，第 18、19位停止位。采用獨特的曼徹斯特編碼避免出現誤碼，傳輸速率1200波特可保證設備之間通訊不被干擾，控制線上高電平為16V。控制線上的每個控制器在通信中作為 MASTER 功能，而控制線上的像鎮流器這樣的控制電器只是響應 MASTER 的命令起 SLAVE的作用，系統具有分布式智能功能。
６）應用范圍廣泛
DALI接口已不僅僅限用于熒光燈鎮流器調光，各種鹵鎢燈電子變壓器，氣體放電燈電子鎮流器，LED 也采用了 DALI接口調光；控制設備還包括：無線電接收器、繼電器開關輸入接口。各種按鍵控制面板、包括 LED 顯示面板都已具有DALI接口，這將使DALI的應用越來越廣，控制器從最小的一間辦公室擴大到多間房間的辦公大樓，從單個商店擴大到大的賓館。
總之，照明控制技術的發展較快，在實施綠色照明工程中作用明顯，應該引起重視。
參考文獻：
1．《照明設計手冊第二版》 北京照明學會照明設計專業委員會 編 中國電力出版社 2006.12
2．全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇（2007）電氣 中國計劃出版社 2007.3
（作者：徐華）
徐華個人簡介：
中國照明學會 理事 ；
中國照明學會咨詢工作委員會 副主任；
全國工程建設標準設計專家委員會 委員；
北京照明學會 常務理事、副秘書長；
北京照明學會室內照明專業委員會 主任；
北京照明學會青年工作委員會 主任；
全國建筑物電氣裝置標準化技術委員會 委員；
全國智能建筑技術情報網 常務理事
全國建筑電氣設計技術協作及情報交流網 理事
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