LED 照明標(biāo)準(zhǔn)連接器標(biāo)準(zhǔn)方案解析

發(fā)光二極管（LED）徹底改變了室內(nèi)外照明。這種固態(tài)照明（SSL）技術(shù)擁有出色的效率、可控性、色譜、熱性能以及獨(dú)特的外形，正將古老的愛(ài)迪生白熾燈泡（以及熒光燈、金屬鹵化物燈或鈉蒸汽燈）淘汰出局。現(xiàn)在，大多數(shù)室內(nèi)外新設(shè)計(jì)以及現(xiàn)有設(shè)計(jì)的升級(jí)改造，都會(huì)首先考慮LED。不過(guò)，設(shè)計(jì)人員仍要小心。在快速創(chuàng)新的同時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)一些隱患，比如非標(biāo)連接和終端用戶(hù)解決方案錯(cuò)配，這些都會(huì)造成負(fù)面的客戶(hù)體驗(yàn)。
它徹底改變的不僅僅是光源本身。例如，LED照明也在改變連接器的設(shè)計(jì)和外形及其固定裝置（稱(chēng)為燈具），這些連接器是任何照明系統(tǒng)的必要組成部分，它們不接受交流線(xiàn)路電壓，而是接受較低的直流電壓，典型電流通常在3安培（A）至7A之間。此外，LED照明系統(tǒng)通常是支持?jǐn)?shù)字可尋址照明接口（DALI）和Zhaga行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的控制網(wǎng)絡(luò)的一部分，并作為智能家居或辦公的關(guān)鍵一環(huán)提供智能、節(jié)能、高性能的照明。
因此，在進(jìn)行LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，工程師有責(zé)任熟悉這些標(biāo)準(zhǔn)及其在現(xiàn)實(shí)世界連接器中的反映，因?yàn)樾碌脑O(shè)計(jì)正在迅速興起。
本文簡(jiǎn)要回顧了為什么LED會(huì)如此普及，然后介紹并描述了這兩種連接標(biāo)準(zhǔn)，以確保智能LED設(shè)計(jì)的互操作性、快速開(kāi)發(fā)和輕松部署。最后介紹了AmphenolICC的連接器，并作為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用的實(shí)際體現(xiàn)概述了這些連接器的使用情況。
為什么LED如此普及
LED發(fā)展成為照明光源有很多促進(jìn)因素：
成本降低推動(dòng)產(chǎn)量提高，進(jìn)而進(jìn)一步推動(dòng)成本降低、產(chǎn)量提高
LED作為光源的基本可靠性和壽命的增強(qiáng)
電路改進(jìn)，主要是驅(qū)動(dòng)這些LED的電源改進(jìn)
以色溫（開(kāi)爾文）和顯色指數(shù)（CRI）為特征的光學(xué)輸出質(zhì)量的改善
政府為提高照明效率以節(jié)約能源而采取的激勵(lì)、標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制措施（據(jù)估計(jì)，照明占總能耗的15%至20%）
行業(yè)和政府標(biāo)準(zhǔn)的制定，這些標(biāo)準(zhǔn)確保了LED光源之間的互操作性以及與智能控制器的兼容性。
最后一點(diǎn)尤為重要。傳統(tǒng)白熾燈泡有一個(gè)重要的尺寸種類(lèi)就是“E26”26毫米（mm）直徑的愛(ài)迪生螺口燈泡，這在美國(guó)和許多其他國(guó)家的住宅環(huán)境中幾乎普遍使用（圖1），正被LED和熒光燈泡所取代，但程度還較小。當(dāng)然還有其他尺寸，如E12底座，但E26是目前使用最廣泛的。

當(dāng)然，標(biāo)準(zhǔn)化為單一底座和插口可以降低成本。同這種技術(shù)還催生出多種燈泡形狀、功率水平以及圍繞這種基礎(chǔ)打造的其他屬性，同時(shí)減少了對(duì)長(zhǎng)期更換燒壞燈泡的擔(dān)憂(yōu)。早期幾代LED燈泡采用E26底座，以兼容現(xiàn)有插口，讓用戶(hù)習(xí)慣于LED照明。這些E26LED燈泡仍在廣泛銷(xiāo)售，因?yàn)槟壳坝袩o(wú)數(shù)個(gè)這樣的插口在使用，所以替代過(guò)程時(shí)間將會(huì)很長(zhǎng)。
然而，與白熾燈相比，LED在電流、電壓（直流）和功耗方面有很大的不同，白熾燈泡通常使用120/240伏交流電供電。另外，E26插口的導(dǎo)線(xiàn)往往有比較大的螺紋端子，這對(duì)于LED光源供電來(lái)說(shuō)并不理想（圖2）。因此，為了讓LED從系統(tǒng)層面到物理連接層面都能充分發(fā)揮其潛力，需要新的標(biāo)準(zhǔn)和連接器類(lèi)型。

認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代照明接口標(biāo)準(zhǔn)的需求后，數(shù)字照明接口聯(lián)盟（DiiA）開(kāi)發(fā)了DALI標(biāo)準(zhǔn)。
DALI標(biāo)準(zhǔn)重新定義了照明連接
DALI是一個(gè)數(shù)字照明控制的專(zhuān)用協(xié)議，能夠輕松實(shí)現(xiàn)牢固、可擴(kuò)展和靈活的照明網(wǎng)絡(luò)安裝（圖3）。第一個(gè)版本DALI-1更適合用于熒光燈鎮(zhèn)流器的數(shù)字控制、配置和查詢(xún)，考慮LED的因素較少。它取代了現(xiàn)有0/1至10伏模擬控制方式的簡(jiǎn)單、單向、廣播式操作。

該標(biāo)準(zhǔn)還包括一個(gè)廣播選項(xiàng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的重新配置，每個(gè)DALI設(shè)備可以被分配一個(gè)單獨(dú)的地址，允許對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)字控制。此外，DALI設(shè)備還可以通過(guò)編程進(jìn)行分組操作，這樣就可以通過(guò)軟件對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行重新配置，從而避免改變布線(xiàn)。
隨著用戶(hù)期望的增長(zhǎng)以及LED技術(shù)的改進(jìn)，促進(jìn)了現(xiàn)在DALI-2標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。DALI-2不僅僅是一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在也是國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)（IEC62386）。DALI-2增加了許多新的命令和功能。DALI-1只包括控制模式，而DALI-2則涵蓋了控制設(shè)備，如應(yīng)用控制器和輸入設(shè)備（如傳感器），以及總線(xiàn)電源。其重點(diǎn)放在不同廠(chǎng)商產(chǎn)品的互操作性上，并有DALI-2認(rèn)證計(jì)劃提供支持，以確認(rèn)產(chǎn)品與規(guī)范的兼容性（圖4）。

與所有的綜合標(biāo)準(zhǔn)一樣，DALI-2也很復(fù)雜。簡(jiǎn)而言之，用單線(xiàn)對(duì)作為總線(xiàn)，DALI網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)設(shè)備都可以單獨(dú)尋址?？偩€(xiàn)同時(shí)用于提供信號(hào)和電源，支持的電源能在16伏直流電壓（典型值）下提供最高250毫安（mA）的電流。該標(biāo)準(zhǔn)支持由交流線(xiàn)路或直流電源軌供電的設(shè)備。
雖然有各種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)超低電壓（ELV）進(jìn)行了定義，但I(xiàn)EC對(duì)ELV設(shè)備或電路的定義是：電導(dǎo)體與接地間的電勢(shì)差不超過(guò)交流50伏或直流120伏。DALI控制電纜被歸類(lèi)為ELV設(shè)備，因此只需要與交流市電保持基本絕緣；它可以跟市電線(xiàn)路或包括市電線(xiàn)路的多芯電纜一起走線(xiàn)。
超越DALI-2：Zhaga規(guī)范瞄準(zhǔn)了燈具
DALI-2等標(biāo)準(zhǔn)固然重要，但也只能到此為止。界定如何將標(biāo)準(zhǔn)與具體應(yīng)用（如LED照明和燈具）聯(lián)系起來(lái)不在其定義范圍內(nèi)。為解決這一問(wèn)題，國(guó)際Zhaga聯(lián)盟制定了LED燈具所用元器件的接口行業(yè)規(guī)范。該聯(lián)盟是IEEE行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)組織的成員項(xiàng)目，截至2019年，已有120多家成員。
要搞清照明設(shè)備和燈具的區(qū)別，現(xiàn)在正是時(shí)候。照明工程協(xié)會(huì)（IES）照明手冊(cè)、ANSI/NEMA標(biāo)準(zhǔn)和IEC都使用了“燈具”一詞。它于2002年被添加到《美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)范》（NEC）手冊(cè)中，其正式定義為“一個(gè)完整的照明單元，由一盞或多盞燈以及設(shè)計(jì)用于分配光線(xiàn)、定位和保護(hù)燈管以及將燈管連接到電源的零部件組成”。燈具包括燈和所有直接與照明裝置的分布、定位和保護(hù)有關(guān)的零部件，具體不包括支撐部件，如臂、筋或桿；用于固定燈具的緊固件；控制或安全裝置；或電源導(dǎo)線(xiàn)。燈具的形式多種多樣，適用于各種場(chǎng)合，從功能?chē)?yán)格的戶(hù)外街道照明到室內(nèi)辦公照明，甚至是“時(shí)尚”的零售或家居照明。
“照明設(shè)備”在NEC中沒(méi)有定義，一般是指用戶(hù)心目中的任何東西，可能包括以下一些或全部要素：燈管（燈泡），或許帶燈罩、燈球、透鏡或漫射器、支架、燈桿或燈具配件，以及其他要素。
Zhaga規(guī)范正式名稱(chēng)為Books（規(guī)格書(shū)），針對(duì)電氣、機(jī)械、光學(xué)、熱學(xué)和通信接口，并允許組件的互操作性。通過(guò)遵守Zhaga規(guī)范，設(shè)計(jì)人員可以確保用戶(hù)擁有可互操作、可更換或維修的組件，并確保LED燈具在安裝后可在新技術(shù)出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行升級(jí)。
ZhagaBook18和Book20對(duì)使用LED燈具的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)特別有用；前者側(cè)重于戶(hù)外設(shè)計(jì)，而后者則是針對(duì)室內(nèi)應(yīng)用。
ZhagaBook18：“戶(hù)外燈具與傳感/通信模塊之間的智能接口”規(guī)定了電源和通信方面的內(nèi)容，此外還規(guī)定了1.0版定義的連接系統(tǒng)的機(jī)械配合和電氣引腳。它簡(jiǎn)化了應(yīng)用模塊的添加，如添加傳感器和通信節(jié)點(diǎn)到LED燈具，并確保了即插即用的互操作性。
ZhagaBook20：“室內(nèi)燈具與傳感/通信模塊的智能接口”定義了室內(nèi)LED燈具與傳感/通信節(jié)點(diǎn)的智能接口。該節(jié)點(diǎn)連接到LED驅(qū)動(dòng)器和控制系統(tǒng)，通?？梢蕴峁﹤鞲衅鬏斎牖?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組件之間的通信。節(jié)點(diǎn)可以在現(xiàn)場(chǎng)安裝和更換。
結(jié)語(yǔ)
LED照明已經(jīng)極大地改變了工業(yè)、商業(yè)和住宅的室內(nèi)外照明。它將能效、長(zhǎng)壽命和燈具配置的靈活性近乎完美地結(jié)合在一起。