LED景觀燈原理及控制

1、LED景觀燈調(diào)研景觀燈調(diào)研 主要針對護欄管、點光源、洗墻燈 的控制系統(tǒng) 前言前言 n隨著經(jīng)濟發(fā)展,城市景觀照明和建筑照明逐漸受到重視, 城市景觀照明的總體水平也有了較大的提高,從單純追 求亮起來到追求美起來,從一般性光源到融入高科技手 段,照明的手法也日趨多樣化,光纖、發(fā)光二極管(L ED) , 數(shù)控電子調(diào)光等先進技術(shù)大量使用,使我國城市的夜空 越來越璀璨美麗起來。 景觀燈系統(tǒng)主要由控制器和燈體通過導線組成，燈體 的設(shè)計現(xiàn)在有很多模板，一般賣控制器的賣家都會提 供PCB的圖及元件清單，現(xiàn)在這方面的技術(shù)可以說就 是控制器的設(shè)計，還有景觀燈的布局和整體花樣效果 設(shè)計。我就以護欄管、點光源控制器方面

2、來做一個調(diào) 研。 目錄目錄 n一一.控制方式控制方式 n二二.市面上流行的控制方案市面上流行的控制方案 n三三.護欄管控制器分析護欄管控制器分析 n四四.控制器的廠商介紹控制器的廠商介紹 n五五.展望展望 一一.控制方式介紹控制方式介紹 1.內(nèi)內(nèi)控控 內(nèi)控就是大家所了解的不需要控制器與分控器的那種， 直接接外電源（低壓）就行，也就是程序?qū)懺跓艄軆?nèi) 置IC內(nèi)， 對每一條燈管進行編號，按照編號進行有順 序的安裝，才能達到整體同步效果，不能隨意更改變 化的時間和效果。動畫效果與外控效果有很大的區(qū)別， 如圖下： n內(nèi)控的護欄管 n內(nèi)控通常大家說的變化沒有灰度，沒有流星效果的， 因為他是單片機制作的，所

3、以在控制方面，制作流星 效果很難實現(xiàn)，但從有公司的內(nèi)控也可以做灰度效果 的。還可以出視頻，與文字的，但從安裝角度與控制 的角度給銷售服務(wù)帶來很大的麻煩，如速度調(diào)動，還 有程序改變，都有很大的麻煩的。 2.外控控 n外控呢，就不一樣了，它的控制原理，就是通過上位 機軟件把花樣編好，轉(zhuǎn)換成二進制的文件存在CF卡或 SD卡等存儲設(shè)備上，對于要傳送時時數(shù)據(jù)的一般是通 過電腦直接控制的。 n一般外控，從實現(xiàn)的效果，控制比內(nèi)控方便的很多。 外控的護欄管 外控的連線圖 外控的還可以分為以下幾個子類： （1）聯(lián)機控制系統(tǒng)聯(lián)機控制系統(tǒng) （2） SD卡控制器卡控制器 （3）單片機控制器單片機控制器 （4）DMX5

4、12解碼控制器解碼控制器 下面就對這幾種控制器進行簡單的介紹。下面就對這幾種控制器進行簡單的介紹。 二.市面上流行的控制方案 p1.聯(lián)機控制系統(tǒng)聯(lián)機控制系統(tǒng) 【概述】 1、電腦聯(lián)機控制器主要應(yīng)用于LED護欄管等各類燈板組成的矩 形屏、異型屏的視頻顯示、廣告招牌的顯示。 2、可實現(xiàn)16-256級灰度的視頻效果，輸出視頻畫面逼真、色彩 鮮艷、流暢自然。 3、通過USB線連接電腦，并可提供TTL信號輸出或RS485信號輸 出，并可提供多種不同接口的具體方案。 4、用戶可在LED屏幕上同步播放電腦屏幕上的任何格式的視頻 節(jié)目，或預先錄制的錄像節(jié)目進行播放，可在視頻節(jié)目或錄像 中隨意增加文字顯示。 US

5、B主控盒主控盒+兩線護欄管兩線護欄管 效果圖效果圖 n 2. SD卡控制器卡控制器 【概述】 1、以SD卡為載體的LED全彩燈光機控制器?？裳b于護欄管外殼 內(nèi),就近控制燈管。 2、主要應(yīng)用于樓宇輪廓、河堤、路橋等的全彩LED燈光圖案的 簡易控制方案，亦可控制小型的圖文屏。 3、客戶可自行隨意設(shè)計及增加圖案效果。 4、TTL電平兩線輸出或四線控制信號輸出為主要應(yīng)用，可選 2 路RS485兩線輸出。 5、靈活的接線方案，可應(yīng)用于各類不同的場合。 SD卡控制器卡控制器 效果圖效果圖 n3.單片機控制器單片機控制器 此型控制器是為了小型工程 應(yīng)用而開發(fā)的一款高性能全 彩控制器,采用大容量 EPROM存

6、儲花樣,最多可以 跑10000步,采用全靜態(tài)顯示, 亮度高,顏色飽滿,每臺圖象 柔和無閃爍,動畫自然流暢, 刷新頻率高,可滿足各種動畫 效果要求,每臺控制器之間采 用雙重同步技術(shù)(電源同步和 同步器同步),保證各臺控制 器之間的絕對同步, 以支持 任意大的工程應(yīng)用,配有專用 LED動畫設(shè)計軟件支持動畫 設(shè)計,滿足用戶可以隨時設(shè)計 /編輯/更新動畫. 連線圖連線圖 效效 果果 圖圖 n4. DMX512解碼控制器解碼控制器 【概述】 1、DMX-512協(xié)議是國際通用的燈光調(diào)節(jié)及控制協(xié)議，廣泛用于 舞臺燈光控制及城市亮化控制中。 2、加裝解碼功能的控制器遵從DMX512協(xié)議，能被標準的 DMX51

7、2控制臺控制。 3、占用9個連續(xù)通道，設(shè)定范圍可從1到504。 4、通道地址自動記憶,支持99種圖案模式。 5、兼容聯(lián)機脫機控制。 連線圖連線圖 2010上海世博英國館上海世博英國館 三.護欄管控制器分析 n1 . 基于基于74HC595、DM134 等系列芯片的控制器等系列芯片的控制器 如右圖所示的是珠海雷特電子科技 有限公司生產(chǎn)的型號為 LT-200 的 LED的數(shù)碼控制器。 LT-200可通用控制基于常用LED驅(qū) 動芯片（不帶單片機）如:74HC595、 MB5026、DM134、DM135、 SC16722、ZQ9712等的LED燈具。 廣泛控制如LED數(shù)碼燈管、LED點 光源、SMD

8、追光軟燈條等等的各種 LED燈飾產(chǎn)品的追光效果。 現(xiàn)在市場上用的護欄管設(shè)計中用的最多的就是這個方案。但用 74HC595和DM134系列的芯片又有點不同。下面對這兩類芯片的異同 點介紹一下： 相同點： （1）在輸出通道上都是16個通道，所以設(shè)計段數(shù)相同的護欄管用的 芯片數(shù)目是相同的。 （2）在控制時序上，由于MD134系列也是屬于移位來控制通道的0和 1的，所以控制的方法相同。 （3）芯片本身沒有PWM的功能，要產(chǎn)生單個象素點灰度的效果只能 用大量的數(shù)據(jù)一直傳送給74HC595或DM134。 （4）芯片的級聯(lián)能力都不強，在護欄管的設(shè)計中一般是在頭尾各加 一個74HC245芯片來防止護欄管管間級

9、聯(lián)的信號衰減。 不同點： 從驅(qū)動能力來講，DM134系列支持590mA（以一外掛電阻調(diào)整）的 恒流輸出；而74HC595沒有恒流輸出，因此在設(shè)計管燈時要外掛三極 管驅(qū)動，降低了產(chǎn)品的可靠性。 從價格上來講，74HC595在0.11元之間，而DM134的價格在23元之 間。 控制器設(shè)計上要解決的問題：花樣的數(shù)據(jù)量很大，人工做的編 花樣的數(shù)據(jù)不太現(xiàn)實，在實際應(yīng)用中都是在上位機上編好花樣 的flash，然后通過專門的轉(zhuǎn)換軟件轉(zhuǎn)換成單片機直接能讀的二 進制數(shù)，在通過下載線下載到SD卡等存儲芯片中。 很多公司的做法是專門編寫一套上位機軟件，和控制器一起綁 定銷售。 n2 . 基于基于LPD6803、D7

10、09等系列芯片的控制器等系列芯片的控制器 基于LPD6803、D709芯片的控制方案主要用在點光源和護欄管 的控制上，由于6803芯片在點光源應(yīng)用上接線簡單、級聯(lián)距離 遠、性價比高的優(yōu)點，得到客戶們的普遍認可。 下圖是江門思域科技有限公司推出SD-3系列LED控制器： 【概述】 1、以SD卡為載體的簡易型LED全彩燈光及視 頻脫機控制器。 2、主分控一體化。內(nèi)置分控，產(chǎn)生2路或4路 的控制信號輸出，直接控制4線/5線LED護 欄管或LPD6803點光源燈具，每路輸出可控 制1440點。 3、主要應(yīng)用于小型管屏、點光源點陣屏或各 類樓宇亮化效果的控制。 4、支持各種掃描方式，包括靜態(tài)、1/2掃、

11、1/4 掃、1/8掃以及思域1/3掃。 5、可自動或手動選擇效果，可調(diào)速度。 6、支持DMX512協(xié)議，通過外接接口可外接 DMX總控臺。 7、可選加密功能。 8、附送專用的效果制作軟件，用戶可方便地 錄制任意的顯示效果。 LPD6803和D709系列的芯片自帶有PWM功能，而且其通訊協(xié)議和時序也 相同，它們是直接把灰度值送給芯片，由芯片產(chǎn)生對應(yīng)的PWM波來控制 RGB燈來產(chǎn)生不同顏色不同灰度的效果，所以其控制器可以通用。其時 序如下 （1）前32 位“0”為起始幀，后移入的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)幀，起始幀和數(shù)據(jù)幀都是 高位先移入，在Cin 上升沿時打入； （2）距離輸入最近的 LED 燈是第一個數(shù)據(jù)幀，

12、其格式包含起始位“1”和 RGB 三組5 位的灰度值； （3）在數(shù)據(jù)依次移入各點以后，再發(fā)對應(yīng)點數(shù)的附加脈沖，新數(shù)據(jù)開始生 效。 由圖可知：一個點就16位數(shù)據(jù)，可想他的數(shù)據(jù)量有多 大了，跟前面那類芯片類似，也需要專門的上位機軟 件編寫花樣載入到存儲器，讓單片機來讀。 LPD6803支持三通道的恒流驅(qū)動和PWM灰度輸出，而 且其級聯(lián)能力強，在距離不遠的情況下可以直接相連。 由于其是三通道的驅(qū)動，所以在點光源的應(yīng)用上非常 的廣。 D70c系列的芯片和LPD6803的性能類似，只是他支持 多通道，所以用在護欄管中比較多。 和前面遇到的問題一樣，就是花樣的數(shù)據(jù)編寫問題。 n3 . 基于基于HL1712

13、、HL1606系系 列芯片的控制器列芯片的控制器 以下是深圳市征極光兆科技有限公 司無線幻彩控制器 規(guī)格/說明： 無線射頻幻彩控制器適合于HL1606 輸出直接驅(qū)動LED的應(yīng)用場合；具 有 128*128*128級灰度、長度設(shè)置 功能和掉電記憶功能，內(nèi)置多種模 式可供選擇。同時可通過射頻遙控 器進行各種動態(tài)燈光變化效果的調(diào) 節(jié)?？蓱?yīng)用于量化 工程、舞臺布景、 家居裝飾等。 HL1606/ HL1712這個系列是專為護欄管研發(fā)的芯片，其電路是采用SPI總 線控制的LED驅(qū)動集成電路。內(nèi)置模式變化單元，配合速度控制位及鎖 存使能位，只須較少的數(shù)據(jù)就能實現(xiàn)LED的復雜模式變化。從而實現(xiàn)低 成本單片機

14、的增值應(yīng)用。應(yīng)用范圍包括，LED彩帶、LED燈箱、LED廣 告屏、LED護欄管等LED裝飾及照明工程。它通常只適用于外部編程控 制器控制的護欄管等輪廓線類LED燈飾產(chǎn)品，而并不適合視頻播放類的 實時傳送的方式和產(chǎn)品。 用這種芯片方案的特點： （1）實現(xiàn)花樣的數(shù)據(jù)少，故可以沒有上位機的轉(zhuǎn)換軟件配合，單片機編 程人員就能直接編寫； （2）不能對單個像素點隨心所欲的控制，因為這個芯片已經(jīng)內(nèi)置了各種 的變換模式，我們編花樣就是把它內(nèi)置的各種模式合理的整合起來。 各種模式如下： 芯片價格價格方面，HL1712是23元，它能控制4個像素點，級聯(lián)能力也 行。這種方案的研發(fā)成本低，但花樣效果不能做的很絢爛，一

15、般用在要 求不高的場合。 模式的效果圖 四.控制器的廠商介紹 n1.磊明科技 nhttp:/www.lite- n案例：武漢光谷步行街球體 、 上海外高橋大廈、重慶未來 國際大廈 、河南曼哈頓、北 京奧運會信息樹、廈門圓博 園月光環(huán)等。 2 0 1 0 上 海 世 博 中 國 館 n2.上海大峽谷光電科技有限公司 nhttp:/www.strong- n案例：2010上海世博英國館、 上海外灘亮化工程、上海和平飯店、2010 上海世博中國館 n3. 銀港數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司 nhttp:/ n4.北京中慶微電子公司 nhttp:/ n5.江門市思域科技有限公司 nhttp:/ n6.深圳市景瑞德科

16、技有限公司 nhttp:/ n7.深圳市征極光兆科技有限公司 nhttp:/ n8.上海歐切斯實業(yè)有限公司 nhttp:/ n9.珠海雷特電子科技有限公司 nhttp:/ n10.上海熙訊電子科技公司 nhttp:/ n還有一些公司，這里就不一一例舉了。 五.展望 nLED已開始形成新興產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展過程已開始形成新興產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展過程 中應(yīng)特別注意藝術(shù)化、人性化和智能化中應(yīng)特別注意藝術(shù)化、人性化和智能化 的要求。的要求。 n 1. 因因“景景”制宜美化環(huán)境制宜美化環(huán)境 n 2.提高產(chǎn)品一致性和可靠性提高產(chǎn)品一致性和可靠性 n 3.上下游配套產(chǎn)業(yè)需協(xié)同努力上下游配套產(chǎn)業(yè)需協(xié)同努力 n中國科學院半導

17、體所所長李晉閩：中國科學院半導體所所長李晉閩：LED景觀照明的目標是使景觀照明與景觀協(xié)調(diào)， 因景制宜，因建筑特色制宜，達到美化環(huán)境的新水平。LED燈具設(shè)計的柔性化， 要做到白天美化，夜幕下藝術(shù)亮化。 n復旦大學教授方志烈：復旦大學教授方志烈：目前技術(shù)已漸趨成熟，景觀照明中燈具的可 靠性仍是值得 重視的問題，散熱和防水是關(guān)鍵問題，應(yīng)特別重視。 n上海藍寶光電材料公司總經(jīng)理梁秉文：上海藍寶光電材料公司總經(jīng)理梁秉文： 將來市場的發(fā)展前景是提高景觀亮化的設(shè) 計水平，跳出簡單的勾邊、跑動的俗套，能夠結(jié)合LED的優(yōu)點，提供高質(zhì)量、高 品位的亮化工程和產(chǎn)品。 n江蘇穩(wěn)潤光電有限公司副總經(jīng)理陳和生：江蘇穩(wěn)潤光電有限公司副總經(jīng)理陳和生：LED應(yīng)用在景觀方面優(yōu)勢無可比擬，出 光柔和，色彩鮮艷，易于實現(xiàn)動態(tài)數(shù)碼控 制，節(jié)能環(huán)保。要加強LED宣傳，提高 選擇和使用LED的水平。 華剛光電華剛光電(上海