LED景观灯原理及控制

1、LED景观灯调研景观灯调研 主要针对护栏管、点光源、洗墙灯 的控制系统 前言前言 n随着经济发展,城市景观照明和建筑照明逐渐受到重视, 城市景观照明的总体水平也有了较大的提高,从单纯追 求亮起来到追求美起来,从一般性光源到融入高科技手 段,照明的手法也日趋多样化,光纤、发光二极管(L ED) , 数控电子调光等先进技术大量使用,使我国城市的夜空 越来越璀璨美丽起来。 景观灯系统主要由控制器和灯体通过导线组成，灯体 的设计现在有很多模板，一般卖控制器的卖家都会提 供PCB的图及元件清单，现在这方面的技术可以说就 是控制器的设计，还有景观灯的布局和整体花样效果 设计。我就以护栏管、点光源控制器方面

2、来做一个调 研。 目录目录 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.护栏管控制器分析护栏管控制器分析 n四四.控制器的厂商介绍控制器的厂商介绍 n五五.展望展望 一一.控制方式介绍控制方式介绍 1.内内控控 内控就是大家所了解的不需要控制器与分控器的那种， 直接接外电源（低压）就行，也就是程序写在灯管内 置IC内， 对每一条灯管进行编号，按照编号进行有顺 序的安装，才能达到整体同步效果，不能随意更改变 化的时间和效果。动画效果与外控效果有很大的区别， 如图下： n内控的护栏管 n内控通常大家说的变化没有灰度，没有流星效果的， 因为他是单片机制作的，所

3、以在控制方面，制作流星 效果很难实现，但从有公司的内控也可以做灰度效果 的。还可以出视频，与文字的，但从安装角度与控制 的角度给销售服务带来很大的麻烦，如速度调动，还 有程序改变，都有很大的麻烦的。 2.外控控 n外控呢，就不一样了，它的控制原理，就是通过上位 机软件把花样编好，转换成二进制的文件存在CF卡或 SD卡等存储设备上，对于要传送时时数据的一般是通 过电脑直接控制的。 n一般外控，从实现的效果，控制比内控方便的很多。 外控的护栏管 外控的连线图 外控的还可以分为以下几个子类： （1）联机控制系统联机控制系统 （2） SD卡控制器卡控制器 （3）单片机控制器单片机控制器 （4）DMX5

4、12解码控制器解码控制器 下面就对这几种控制器进行简单的介绍。下面就对这几种控制器进行简单的介绍。 二.市面上流行的控制方案 p1.联机控制系统联机控制系统 【概述】 1、电脑联机控制器主要应用于LED护栏管等各类灯板组成的矩 形屏、异型屏的视频显示、广告招牌的显示。 2、可实现16-256级灰度的视频效果，输出视频画面逼真、色彩 鲜艳、流畅自然。 3、通过USB线连接电脑，并可提供TTL信号输出或RS485信号输 出，并可提供多种不同接口的具体方案。 4、用户可在LED屏幕上同步播放电脑屏幕上的任何格式的视频 节目，或预先录制的录像节目进行播放，可在视频节目或录像 中随意增加文字显示。 US

5、B主控盒主控盒+两线护栏管两线护栏管 效果图效果图 n 2. SD卡控制器卡控制器 【概述】 1、以SD卡为载体的LED全彩灯光机控制器。可装于护栏管外壳 内,就近控制灯管。 2、主要应用于楼宇轮廓、河堤、路桥等的全彩LED灯光图案的 简易控制方案，亦可控制小型的图文屏。 3、客户可自行随意设计及增加图案效果。 4、TTL电平两线输出或四线控制信号输出为主要应用，可选 2 路RS485两线输出。 5、灵活的接线方案，可应用于各类不同的场合。 SD卡控制器卡控制器 效果图效果图 n3.单片机控制器单片机控制器 此型控制器是为了小型工程 应用而开发的一款高性能全 彩控制器,采用大容量 EPROM存

6、储花样,最多可以 跑10000步,采用全静态显示, 亮度高,颜色饱满,每台图象 柔和无闪烁,动画自然流畅, 刷新频率高,可满足各种动画 效果要求,每台控制器之间采 用双重同步技术(电源同步和 同步器同步),保证各台控制 器之间的绝对同步, 以支持 任意大的工程应用,配有专用 LED动画设计软件支持动画 设计,满足用户可以随时设计 /编辑/更新动画. 连线图连线图 效效 果果 图图 n4. DMX512解码控制器解码控制器 【概述】 1、DMX-512协议是国际通用的灯光调节及控制协议，广泛用于 舞台灯光控制及城市亮化控制中。 2、加装解码功能的控制器遵从DMX512协议，能被标准的 DMX51

7、2控制台控制。 3、占用9个连续通道，设定范围可从1到504。 4、通道地址自动记忆,支持99种图案模式。 5、兼容联机脱机控制。 连线图连线图 2010上海世博英国馆上海世博英国馆 三.护栏管控制器分析 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 如右图所示的是珠海雷特电子科技 有限公司生产的型号为 LT-200 的 LED的数码控制器。 LT-200可通用控制基于常用LED驱 动芯片（不带单片机）如:74HC595、 MB5026、DM134、DM135、 SC16722、ZQ9712等的LED灯具。 广泛控制如LED数码灯管、LED点 光源、SMD

8、追光软灯条等等的各种 LED灯饰产品的追光效果。 现在市场上用的护栏管设计中用的最多的就是这个方案。但用 74HC595和DM134系列的芯片又有点不同。下面对这两类芯片的异同 点介绍一下： 相同点： （1）在输出通道上都是16个通道，所以设计段数相同的护栏管用的 芯片数目是相同的。 （2）在控制时序上，由于MD134系列也是属于移位来控制通道的0和 1的，所以控制的方法相同。 （3）芯片本身没有PWM的功能，要产生单个象素点灰度的效果只能 用大量的数据一直传送给74HC595或DM134。 （4）芯片的级联能力都不强，在护栏管的设计中一般是在头尾各加 一个74HC245芯片来防止护栏管管间级

9、联的信号衰减。 不同点： 从驱动能力来讲，DM134系列支持590mA（以一外挂电阻调整）的 恒流输出；而74HC595没有恒流输出，因此在设计管灯时要外挂三极 管驱动，降低了产品的可靠性。 从价格上来讲，74HC595在0.11元之间，而DM134的价格在23元之 间。 控制器设计上要解决的问题：花样的数据量很大，人工做的编 花样的数据不太现实，在实际应用中都是在上位机上编好花样 的flash，然后通过专门的转换软件转换成单片机直接能读的二 进制数，在通过下载线下载到SD卡等存储芯片中。 很多公司的做法是专门编写一套上位机软件，和控制器一起绑 定销售。 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点光源和护栏管 的控制上，由于6803芯片在点光源应用上接线简单、级联距离 远、性价比高的优点，得到客户们的普遍认可。 下图是江门思域科技有限公司推出SD-3系列LED控制器： 【概述】 1、以SD卡为载体的简易型LED全彩灯光及视 频脱机控制器。 2、主分控一体化。内置分控，产生2路或4路 的控制信号输出，直接控制4线/5线LED护 栏管或LPD6803点光源灯具，每路输出可控 制1440点。 3、主要应用于小型管屏、点光源点阵屏或各 类楼宇亮化效果的控制。 4、支持各种扫描方式，包括静态、1/2扫、

11、1/4 扫、1/8扫以及思域1/3扫。 5、可自动或手动选择效果，可调速度。 6、支持DMX512协议，通过外接接口可外接 DMX总控台。 7、可选加密功能。 8、附送专用的效果制作软件，用户可方便地 录制任意的显示效果。 LPD6803和D709系列的芯片自带有PWM功能，而且其通讯协议和时序也 相同，它们是直接把灰度值送给芯片，由芯片产生对应的PWM波来控制 RGB灯来产生不同颜色不同灰度的效果，所以其控制器可以通用。其时 序如下 （1）前32 位“0”为起始帧，后移入的数据为数据帧，起始帧和数据帧都是 高位先移入，在Cin 上升沿时打入； （2）距离输入最近的 LED 灯是第一个数据帧，

12、其格式包含起始位“1”和 RGB 三组5 位的灰度值； （3）在数据依次移入各点以后，再发对应点数的附加脉冲，新数据开始生 效。 由图可知：一个点就16位数据，可想他的数据量有多 大了，跟前面那类芯片类似，也需要专门的上位机软 件编写花样载入到存储器，让单片机来读。 LPD6803支持三通道的恒流驱动和PWM灰度输出，而 且其级联能力强，在距离不远的情况下可以直接相连。 由于其是三通道的驱动，所以在点光源的应用上非常 的广。 D70c系列的芯片和LPD6803的性能类似，只是他支持 多通道，所以用在护栏管中比较多。 和前面遇到的问题一样，就是花样的数据编写问题。 n3 . 基于基于HL1712

13、、HL1606系系 列芯片的控制器列芯片的控制器 以下是深圳市征极光兆科技有限公 司无线幻彩控制器 规格/说明： 无线射频幻彩控制器适合于HL1606 输出直接驱动LED的应用场合；具 有 128*128*128级灰度、长度设置 功能和掉电记忆功能，内置多种模 式可供选择。同时可通过射频遥控 器进行各种动态灯光变化效果的调 节。可应用于量化 工程、舞台布景、 家居装饰等。 HL1606/ HL1712这个系列是专为护栏管研发的芯片，其电路是采用SPI总 线控制的LED驱动集成电路。内置模式变化单元，配合速度控制位及锁 存使能位，只须较少的数据就能实现LED的复杂模式变化。从而实现低 成本单片机

14、的增值应用。应用范围包括，LED彩带、LED灯箱、LED广 告屏、LED护栏管等LED装饰及照明工程。它通常只适用于外部编程控 制器控制的护栏管等轮廓线类LED灯饰产品，而并不适合视频播放类的 实时传送的方式和产品。 用这种芯片方案的特点： （1）实现花样的数据少，故可以没有上位机的转换软件配合，单片机编 程人员就能直接编写； （2）不能对单个像素点随心所欲的控制，因为这个芯片已经内置了各种 的变换模式，我们编花样就是把它内置的各种模式合理的整合起来。 各种模式如下： 芯片价格价格方面，HL1712是23元，它能控制4个像素点，级联能力也 行。这种方案的研发成本低，但花样效果不能做的很绚烂，一

15、般用在要 求不高的场合。 模式的效果图 四.控制器的厂商介绍 n1.磊明科技 nhttp:/www.lite- n案例：武汉光谷步行街球体 、 上海外高桥大厦、重庆未来 国际大厦 、河南曼哈顿、北 京奥运会信息树、厦门圆博 园月光环等。 2 0 1 0 上 海 世 博 中 国 馆 n2.上海大峡谷光电科技有限公司 nhttp:/www.strong- n案例：2010上海世博英国馆、 上海外滩亮化工程、上海和平饭店、2010 上海世博中国馆 n3. 银港数据系统有限公司 nhttp:/ n4.北京中庆微电子公司 nhttp:/ n5.江门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.深圳市征极光兆科技有限公司 nhttp:/ n8.上海欧切斯实业有限公司 nhttp:/ n9.珠海雷特电子科技有限公司 nhttp:/ n10.上海熙讯电子科技公司 nhttp:/ n还有一些公司，这里就不一一例举了。 五.展望 nLED已开始形成新兴产业，在发展过程已开始形成新兴产业，在发展过程 中应特别注意艺术化、人性化和智能化中应特别注意艺术化、人性化和智能化 的要求。的要求。 n 1. 因因“景景”制宜美化环境制宜美化环境 n 2.提高产品一致性和可靠性提高产品一致性和可靠性 n 3.上下游配套产业需协同努力上下游配套产业需协同努力 n中国科学院半导

17、体所所长李晋闽：中国科学院半导体所所长李晋闽：LED景观照明的目标是使景观照明与景观协调， 因景制宜，因建筑特色制宜，达到美化环境的新水平。LED灯具设计的柔性化， 要做到白天美化，夜幕下艺术亮化。 n复旦大学教授方志烈：复旦大学教授方志烈：目前技术已渐趋成熟，景观照明中灯具的可 靠性仍是值得 重视的问题，散热和防水是关键问题，应特别重视。 n上海蓝宝光电材料公司总经理梁秉文：上海蓝宝光电材料公司总经理梁秉文： 将来市场的发展前景是提高景观亮化的设 计水平，跳出简单的勾边、跑动的俗套，能够结合LED的优点，提供高质量、高 品位的亮化工程和产品。 n江苏稳润光电有限公司副总经理陈和生：江苏稳润光电有限公司副总经理陈和生：LED应用在景观方面优势无可比拟，出 光柔和，色彩鲜艳，易于实现动态数码控 制，节能环保。要加强LED宣传，提高 选择和使用LED的水平。 华刚光电华刚光电(上海