淺談DALI 應用

全球暖化與能源通膨 (俄烏戰爭造成全球性能源危機) 的當代時空背景下,去執行節能減碳為全球國家各行各業努力發展的目標,如何去減少能源浪費與更有效率的能源使用,逐漸成為一重要議題。若能更有效率的運用照明用電,將可省下許多不必要的浪費。隨著LED照明燈具技術日益的進步,應用先進、高效、可靠的電力線載波通信技術,以實現對照明設備進行遠程集中控制和管理,功能包括自動調節亮度、遠程照明控制、故障主動報警、線路檢查等,大大提升設備管理水平,節省維護成本,以合理規劃能源的使用方式,能達到大幅節能之目的。

數位定址照明通訊協定(Digital Addressable Lighting Interface;DALI)

DALI協定最早是由歐洲主要的照明製造商,諸如:OSRAM、Philips、Tridonic …等合作制定,於1990年發表草案,後來在2002年由國際電工委員會(IEC)正式訂定公布:IEC60929。此標準是針對可調式螢光燈安定器的介面進行定義,確保不同製造商的安定器間可彼此互換。目前IEC 60929已由IEC 62386 (如圖一) 取代,指定DALI做為所有光源和照明控制器的唯一介面,其包含變壓器、繼電器模組、感測器以及緊急配件等相關零組件都需符合DALI標準,目前認證與相關規範由DiiA聯盟在協助推廣。

國際IEC62386 標準 圖一、國際IEC62386 標準

DiiA聯盟(The Digital Illumination Interface Alliance;DiiA)

為一個開放性的全球照明聯盟,該組織是在DALI國際認證標準IEC 62386的基礎下,以提升全球照明調光控制解決方案市場為宗旨,該聯盟於2017年成立,取代原先之DALI聯盟,目的是為了強化DALI智慧數位控制之驗證程序,推出DALI-2驗證標章,以確保通過驗證之DALI產品於智慧照明應用上可互通共用無虞,以解決舊聯盟時期DALI驗證問題。參與會員為付費制,目前會員家數已由2017年30家拉升至200家成員公司,該組織並持續擴充DALI智慧數位控制之部件驗證,以期使DALI智慧照明控制涵蓋部件更多應用也更廣泛。

 

DALI因具備雙向通訊能力,能針對系統內的裝置進行偵測,不僅可以記錄各光源的能源消耗狀況,可偵測安定器及光源狀態,便於管理和維修,幾乎是目前主流建築物自動化設備管理系統(Building Management System;BMS)必備的規範。加上DALI是開放且數位化標準,因此使用DALI建置的系統就能夠相容於不同製造商的產品,同時也輕易整合至其他的數位系統上。目前被廣泛應用於機場、火車站、酒店、商場、工廠、停車場、辦公大樓、展廳等場所的照明控制。

 

DALI 技術的最大特點是單個燈具內具有獨立的地址,可透過DALI 系統對單個燈具或燈具組進行精確的調光控制。DALI系統軟件可對同一個迴路或不同迴路上的單個或多個燈具進行尋址,從而實現單獨控制和任意分組搭配,因此DALI調光系統為智能照明控制帶來極大的靈活性,用戶可根據需求,隨心所欲地設計調節相應的照明方案,這種調節可以在整個系統安裝結束後的運行過程中仍可使用,而無須對線路做任何改動。

 

任何控制技術,至少要包括控制和被控制這兩種對象,DALI 也不例外。          控制端 (Control Devices) 和被控制端 (Control gear) 都接入總線Bus中。
DALI系統一般架構由四部分組成 (如圖二),分別為:

  • IEC62386-101總線供電電源Bus power supply
  • IEC62386-101總線配線Bus
  • IEC62386-102被控制裝置Control gear
  • IEC62386-103控制設備Control devices 
圖二、DALI 系統架構圖

總線供電電源 Bus power supply

必須為 DALI 總線供電才能進行通訊。總線供電電壓通常為 16 V,連接總線電源可提供高達 250 mA 的電流。這用於 DALI 通訊,但也可為總線供電裝置使用 - 例如按鈕、感測器或小型繼電器裝置。總線電源可以是單獨產品,也可以和被控制裝置或控制設備相互整合。

總線配線 Bus

2 線總線接線可以使用菊鍊或星形連接,或兩者的組合。不可使用封閉迴路。
因通訊傳輸速度為1200 bits/sec,無需使用特殊的電纜或是線材,使用雙線標準電纜即可 (15AWG) ,當使用250mA最大額定的總線電源時,總線上最遠兩個裝置之間的最大距離可為300公尺。

控制設備Control devices

控制設備包含兩種類型 : 輸入設備 Input device與 應用控制器 Application Controller

主要的控制設備有如下類型 :

  • IEC62386-301_按鈕
  • IEC62386-302_絕對輸入設備
  • IEC62386-303_佔用傳感器
  • IEC62386-304_光照度傳感器
  • IEC62386-332_輸入控制設備-反饋
  • IEC62386-333_手動配置

被控制裝置Control gear

主要的被控制裝置有如下類型 :

  • IEC62386-201_螢光燈具裝置
  • IEC62386-202_自供式應急照明裝置
  • IEC62386-203_放電(HID)燈具裝置
  • IEC62386-204_低壓鹵素燈具裝置
  • IEC62386-205_白熾燈電源電壓裝置
  • IEC62386-206_數位信號轉換成直流電壓裝置
  • IEC62386-207_LED燈具裝置
  • IEC62386-208_開關(繼電器)裝置
  • IEC62386-209_色彩控制裝置

 

有了如上的介紹,在此舉一個DALI 實際接線應用範例 (如圖三)

在此處被控制裝置為DALI LED燈具裝置。 

圖三

針對DALI LED Driver應用,可使用Renesas高性能DC\DC 降壓控制器 iW380 / iW388產品 (如圖四)。

圖四

其主要特性如下:

  • 高調光分辨率 : 0.0625%~100%,穩定的Iout 調光低至0.0625%
  • 輸入電壓 : 22~78V
  • 輸出電壓 : 為98% Vin
  • 功率 : iW380最高150W ; iW388 最高40W
  • 兩種封裝:SOIC-10 與 Innovative SO-10 Batwing
  • 兩個Dim引腳:輸出電流Iout% = Dim1% * Dim2 %  (這使DALI / IOT 模塊可以有效地控制調光信號)
  • 無漣波調光(真正的DC調光) ,具有關燈模式

 

註:真正的DC調光 vs PWM調光

一般人的眼睛看不到LED 燈光PWM調光所產生的閃爍,但這並不意味著它對你沒有任何影響。有些人對此閃爍較為敏感,這類人群如果長時間暴露在這種PWM調光產生的閃爍中,會導致眼睛疲勞、頭痛和偏頭痛,尤其是當環境光線較低時 。

 

iW380和iW388 提供靈活的選項和設置,以匹配不同的的LED輸出要求。(如圖五)

圖五

Renesas 可以為DALI LED Driver應用提供高性能的整體解決方案。

Ex : Renesas EBC20076 Demoboard

  • iW3677 + iW380 + iW350
  • iW3677 為PFC AC\DC Flyback PWM 控制器
  • iW380 為高性能DC\DC降壓控制器
  • iW350 為0-10V 介面接口
圖六
圖七
圖八

更多詳細資料可至Renesas官網 (https://www.renesas.com) 查詢

參考資料