LED装饰照明系统

摘要：本文介绍品能光电技术（上海）有限公司近两年来运用TCP/IP & DMX512协议的LED装饰照明控制系统。本系统可轻松将文字、FLASH动画、视频、图像等媒体信息方式表现于基于LED装饰照明的建筑等景观中，表现出丰富多样的变化效果。广泛应用于工程建筑景观、舞台灯光、大型活动、节庆场所等场合的灯光装饰。用户可在世界各地用IE或Nescap等现有的Web浏览器，对LED装饰照明系统进行控制。

关键词：TCP/IP；Internet/LAN；DMX512；USITT；LED；PWM（Pulse-Width Modulation ）；

一. 引言

近几年来，作为半导体照明领域的一部分，城市景观照明及室内外装饰照明的霓虹灯和部分传统光源必将逐步被具有节能、环保、寿命长、可靠性高及可实现全彩变化的LED光源所取代。目前，在装饰照明领域中用LED制作的各类灯具正被逐步推广。

由于网络技术的普及和成熟, LED装饰照明控制系统中应用TCP/IP网络技术己成了一种明显的趋势。用TCP/IP协议可使整个系统的宽带、距离、可靠和双向等功能的实现，这意味着在一个网络里可同时连接的设备更多，且连接的距离更长，传输控制协议使LED装饰照明系统的控制质量和可靠性更高，双向通讯使设备的远程监测和控制更有效，因而构筑大规模可靠的LED装饰照明系统的网络成本更低这是以现代计算机网络技术为支持的必然结果。

设计一种控制系统如能采用现有成熟的技术方案和产品是相当明智的方法，所以本系统采用在舞台灯光行业已非常成熟的DMX512协议和计算机网络技术TCP/IP协议，这样意味着拥有大量现成而众多的DMX512设备、网络产品和软件资源例如集线器、电缆、光纤和无线连接产品以及远程控制和监测技术，此外，现有大楼和各种场所已遍布以太网，更可方便装饰照明系统工程的临时使用。

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）的简写，中文译名为传输控制协议/互联网络协议）是Internet最基本的协议，简单地说，就是由底层的IP协议和TCP协议组成的。TCP/IP协议广泛应用于现在互连网上,具有通用性。

DMX512协议由USITT（美国剧院技术协会）定义。DMX512的简单性、可靠性以及灵活性使其迅速成为全世界舞台灯光行业的标准。

二．系统组成

本设计的“LED装饰照明系统”，是由多个标准子系统组成。其框图如图1，图中各个模块分别为：

1、 Server端主控软件

2、 Client端Web浏览器

3、网络交换机

4、 TCP/IP转DMX512控制器

5、 DMX512终端控制器

6、 DMX512自动定址器

7、LED灯具（包含LED和LED DRIVER）

图1 系统结构框图

三．各模块主要功能

1)Server端主控软件为嵌入式Web Server，为整个系统的核心。

2)Client端Web浏览器，用户可以通过Web浏览器＋口令方式登入Server Web界面，对灯光场景，变化模式等各种相关参数进行在线修改。

3)网络DMX解码器接收Server端主控软件发送的TCP/IP数据，经过内部解码成DMX512信号发送给DMX512终端控制器。

4)DMX512终端控制器接收DMX512数据，并转换成PWM信号控制LED灯具做各种变化和调光。

5)DMX512自动定址器能自动设定挂在总路线上的每台DMX512终端控制器的起始地址。传统的DMX512设备，都是手动设置DMX512起始地址，由于LED装饰照明系统的灯具大部分都在安装在户外、高空，需要防尘、防水，不便于手动设置DMX512起始地址，DMX512自动定址器方便用户设置DMX终端控制器的起始地址。

6) LED灯具由R/G/B三基色LED加可控定电流驱动器组成，每一只LED灯具通过基于TTL电平的PWM信号接口与DMX512终端控制器相连接。LED灯具由若干组发光单元构成，每个发光单元包含有若干只红色LED、绿色LED、蓝色 LED，通过对发光单元合理排布，既可实现全彩变化。

四. 标准子系统概括

一个标准的LED装饰照明子系统的构架如图1中虚线框所示。它是由网络DMX解码器、DMX512自动定址器、DMX512终端控制器与LED灯具组成，既可单独作为一个小型的装饰照明系统，用于小型的装饰照明场所，也可用多个标准子系统组合并通过Server端主控软件控制，组成适用于不同场所、显示文字、FLASH动画、视频、图形图像、文字并可实现全彩变化的大型LED装饰照明光源系统。根据不同场合的应用，可以用现有的DMX控制台代替网络DMX解码器控制标准子系统，也可把DMX512终端控制器与LED灯具组合成一体，方便用户灵活应用。

五. 系统控制原理

Client端用户通过Web浏览器登入Server Web界面进行各项功能设置如：场景组合，显示预期的文字或图形图像效果等。设置完成后，Server端软件会自动生成和设置相关的工程文件，并把它保存到数据库中。运行时，从数据库中调用相关工程文件进行数据解码，从而生成控制LED灯具的数据和命令，再打包成TCP/IP数据包的格式发送给每台网络DMX512解码器，网络DMX512解码器把接收到的TCP/IP数据包解码为DMX512数据包并发送给DMX512终端控制器，DMX512终端控制器把接收到的DMX512数据转换成PWM信号控制LED灯具。LED灯具内部驱动器根据PWM信号的要求，产生相应的动作，从而对每一只由R、G、B三基色LED组成的全彩LED灯具实现单独的控制，使整体LED灯饰产生各种颜色、多种变化的动态显示效果。

六. 系统的兼容性

１）信息的互通性：网络设备均符合国际标准的网络传输协议—TCP/IP协议、灯光控制协议—DMX512/1990，彻底解决了网络数据的互通性问题。

信息的互用性：设计的网络设备均为本公司生产的网络控制软件、网络解码器和国际著名公司生产的符合国际标准的网路设备，彻底解决了网络数据的互用性问题，真正实现信息共享。

七．结束语

TCP/IP & DMX512作为新的一代LED装饰照明控制系统技术,己开始向人们展示其巨大的应用潜力,今后应用TCP/IP & DMX512协议的LED装饰照明控制系统的工程案例将会逐步增加。

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