Светодиодная панель воспроизводит естественное изменение цветовой температуры в течение дня

1. Свет снаружи
2. Человек-ориентированное освещение
3. Ключевые данные
4. Техническая структура светодиодной световой панели
5. Arduino Shield
6. Управление освещением с помощью DALI
7. Bluetooth в качестве контрольного соединения

Цель HCL (Human-Centric Lighting) - повторить изменение от естественного дневного света, от теплого красноватого оттенка около 3000 К утром до максимума от 5500 до 6500 К в полдень (см. Рисунок 1). Это постепенное изменение цветовой температуры на холодный белый свет препятствует выработке гормона мелатонина у людей, что увеличивает нашу потребность во сне. Другими словами, низкий уровень мелатонина делает нас более внимательными и целенаправленными. Это контрастирует с резким офисным освещением, которое не меняется в течение дня.

Рисунок 1: Освещение, ориентированное на человека (HCL), пытается имитировать естественное изменение дневного света, чтобы производство мелатонина у людей могло следовать естественному ритму. EBV электроника

Свет снаружи

Большинство людей проводят до 90% своего рабочего дня в помещении, подвергаясь воздействию статического света. Исследования со студентами показывают улучшение производительности до 30%, когда статическое освещение в офисе заменяется на системы HCL. Когда светлая температура опускается до 3000 К вечером, это помогает поддерживать положительный и естественный ритм, чтобы предотвратить нарушения сна.
Сочетание матрицы экономически эффективных и управляемых светодиодов теперь позволяет разрабатывать новые системы HCL. Эти светодиодные системы допускают различные оттенки и имеют дешевые, но мощные микроконтроллеры и беспроводные соединения с внешним управлением, например, с помощью смартфона.

Человек-ориентированное освещение

Хотя это обеспечивает эффективное и гибкое решение HCL для работы и дома, есть также новые возможности для дизайнеров систем освещения. В отличие от стандартного освещения с монохромными, флуоресцентными или галогенными источниками света, система освещения HCL может автоматически настраиваться. Это зависит от времени суток или от действий и пожеланий пользователя. Это повышает ценность для разработчика, и система освещения может быть размещена непосредственно на рынке для умных домов и IoT (Интернет вещей).

Изображение 2: EBV Elektronik разработал систему для демонстрации ориентированного на человека освещения (HCL). Здесь используется Arduino Shield от Infineon Technologies с управляемыми высокопроизводительными светодиодами от Osram. EBV электроника

Ключевые данные

EBV Elektronik разработала светодиодную световую панель Infineon Technologies и Varep, которая заменяет кривую цветовой температуры естественного дневного света. Этот тип освещения называется Human Centric Lighting (HCL). Исследования показывают, что этот вид освещения, например, в офисах, приводит к увеличению производительности на 30% по сравнению со статическим освещением. Описанное освещение HCL основано на новейших управляемых мощных светодиодах и микроконтроллерах.

Техническая структура светодиодной световой панели

Чтобы продемонстрировать особые преимущества систем HCL, компания EBV Elektronik установила световую панель (рис. 1), которая позволяет как регулировать цветовую температуру, так и дистанционно управлять с помощью смартфона. Панель основана на плате Arduino, состоящей из базовой платы контроллера с дополнительными периферийными элементами (так называемыми экранами), которые дополняют другие функции.
Световая панель состоит из четырех параллельных модулей с холодным белым (6500 К) и теплым белым (3000 К) светодиодами Duris S2 от Osram в пакете Chip Scale (CSP). Светодиодные полосы управляются по двум каналам с использованием экранов RGB Arduino, разработанных Infineon Technologies. Экран использует микроконтроллер XMC1202 для обеспечения постоянного выходного тока, управляемого ШИМ. Arduino-Shield также получает данные с платы Bluetooth, которая, в свою очередь, соединена со смартфоном или планшетом, что позволяет пользователям контролировать и контролировать световую панель через приложение.

Arduino Shield

Микроконтроллер XMC1202 относится к семейству микроконтроллеров Infineon XMC1000 на базе ядра Cortex-M0 ARM. С его BCCU (блок управления яркостью и цветом), он позволяет мерцание без мерцания и без мерцания, а также контроль цвета. Infineon разработал Arduino Shield, чтобы его можно было легко настраивать для объединения различных светодиодных систем освещения и ламп. Это позволяет быстро создавать прототипы и оценивать применение светодиодного освещения. Экран также включает в себя понижающий преобразователь постоянного тока для обеспечения до трех светодиодных каналов с максимальным током 700 мА. Сердцем щита является XMC1202, в который встроена BCCU в чип. Этот специфичный для света аппаратный блок лежит в основе конструкции HCL для реализации мягкого, приятного для глаз затемнения и смешения цветов.

Рисунок 3: Цифровой адресуемый интерфейс освещения (DALI) может питать до 64 светодиодных блоков на одном двухпроводном интерфейсе. EBV электроника

Независимо от этого, Infineon также использовал щит Arduino и XMC1202 для аналогичных применений. Производитель использует пять проводов платы и два (из трех) доступных драйверов затворов MOSFET. В этом случае команда разработала код приложения, соответствующий керамическому многокристальному светодиоду CHI3030 от Everlight Electronics. Для обоих каналов - горячего и холодного - ток 500 мА при прямом напряжении 25,5 В; Код также может быть использован непосредственно в других световых двигателях с аналогичными характеристиками.
Комбинация платы Arduino и кода на XMC1202 регулирует свет от теплого белого (с цветовой температурой 2700 К) до холодного белого (с цветовой температурой 5700 К) с шагом 4095 - даже при уменьшении яркости без мерцания Уровень яркости до 0,5%.

Управление освещением с помощью DALI

Цифровой адресуемый интерфейс освещения, называемый DALI, является способом расширения системы (рисунок 3). DALI - это стандартный непатентованный двунаправленный двухпроводной интерфейс для диммируемых электронных элементов управления, который поддерживает максимум 64 ЭКГ (электронные контрольные устройства, такие как световая панель). Они могут управляться индивидуально или в режиме передачи с высокой степенью гибкости: до 16 групп, без необходимости в реле. Переключение и регулировка яркости выполняются через контроллер, и пользователь может вспомнить важную информацию, а также состояние лампы, поскольку они хранятся в ЭКГ.

Рисунок 4: Плата RGB LED Arduino Shield на плате Cypress BLE Pioneer Kit с платой оценки для решения на чипе PSoC BLE от Cypress для управления системой HCL через Bluetooth , EBV электроника

2-контактный интерфейс проще планировать и устанавливать, чем интерфейсы на основе от 1 до 10 В. Если этот интерфейс используется для до 64 устройств, нет необходимости выделять группы источников света на этапе планирования; позже они также могут быть созданы микроконтроллером и беспроводным соединением. Это также означает, что планирование управления может осуществляться совершенно отдельно от планирования электропитания. Двухполюсный контроллер защищен от обратной полярности и может быть подключен к источнику питания, например, с помощью пятиконтактного кабеля NYM. Контроллер должен быть рассчитан только на сетевое напряжение, чтобы он не нуждался в специальной проводке. Это облегчает установку в больших офисах, особенно потому, что для переключения устройств реле не требуется.
Ключевой особенностью DALI является то, что группы освещения не имеют жесткой проводки. Контроллер просто делит отдельные сборки светодиодов на группы, и эти группы могут быть изменены в любое время. Даже если разные системы освещения или осветительные приборы запускаются с разными уровнями яркости или даже с комбинацией разных типов источников света, DALI может синхронизировать переход от одной сцены освещения к другой, чтобы все источники света достигали нового значения света одновременно - и это обеспечивает постоянное освещение HCL системы.

Bluetooth в качестве контрольного соединения

Рисунок 5. Мобильное приложение Cypress для управления светодиодным освещением. EBV электроника

Ключевой особенностью HCL и других интеллектуальных систем освещения является возможность подключения системы освещения к смартфону или автоматизированной домашней системе, часто через беспроводное соединение, такое как Bluetooth Low Energy (BLE). Демонстрационная система Arduino компании EBV в сочетании с комплектом Cypress BLE (CY8CKIT-042-BLE) обеспечивает беспроводную связь между мобильным телефоном iOS или Android и панелью (рисунок 1). Интеллектуальный стек встроенного ПО Bluetooth и прикладное программное обеспечение для взаимодействия с Infineon LED Shield работают на модуле разработки Cypress PSoC4-BLE, а контроллер Infineon XMC1202 на Arduino Shield работает через последовательный интерфейс I2C. имеет место.
Мобильное приложение Cypress Cysmart доступно для устройств iPhone и Android и может быть подключено непосредственно к экранной панели светодиодной панели через BLE, в зависимости от условий окружающей среды, на расстоянии до 30 метров.
После подключения к службе светодиодов графический интерфейс предоставляет поле цвета для управления RGB и ползунок для регулировки яркости панели светодиодов. Для этого ориентированного на человека освещения управление цветовой температурой - это красный канал для нагрева белого и синий канал для охлаждения белых светодиодов. (Dw / AV)

Похожие

Комментарии