KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tuy nhiên, do LED là nguồn sáng điểm, hệ thống chiếu sáng LED là sự tích hợp của rất nhiều linh kiện nguồn sáng, các linh kiện điện tử tin học, làm việc trong môi trường ngoài trời,[.]
KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN CHIẾU SÁNG CƠNG TRÌNH KIẾN TRÚC VÀ KHƠNG GIAN ĐƠ THỊ BẰNG LED Nguồn sáng LED lựa chọn hàng đầu cho việc chiếu sáng cơng trình kiến trúc không gian đô thị với ưu điểm trội: tính thẩm mỹ cao, dễ dàng xây dựng nhiều kịch chiếu sáng linh hoạt, sống động, tuổi thọ cao, thân thiện với môi trường tiết kiệm lượng… T uy nhiên, LED nguồn sáng điểm, hệ thống chiếu sáng LED tích hợp nhiều linh kiện: nguồn sáng, linh kiện điện tử tin học, làm việc mơi trường ngồi trời, việc nâng cao độ tin cậy tồn hệ thống đòi hỏi phối hợp nghiên cứu chuyên gia kỹ thuật chiếu sáng, điện tử điều khiển Bài viết sau điểm qua thách thức mà công nghệ điều khiển LED phải khắc phục để xây dựng hệ thống chiếu sáng công trình kiến trúc khơng gian thị tin cậy hiệu Các đèn LED chiếu sáng cơng trình kiến trúc Các LED dùng cho chiếu sáng cơng trình kiến trúc khơng gian thị đa dạng: Theo hình dáng chia thành: – Dải, băng sáng (hình 1a) – Ma trận LED 2D (hình 1b) – Khối LED 3D (hình 1c) Theo cơng suất nguồn sáng chia làm loại: Hình 1a- Băng sáng 18 Ánh sáng & sống – LED công suất nhỏ 0,25W, ánh sáng trắng màu – LED siêu sáng, phổ biến loại ánh sáng trắng, cơng suất 1-3W Loại địi hỏi phải có giải pháp tản nhiệt tốt cánh tản nhiệt, vật liệu chuyển pha, hiệu ứng Peltier… Kết hợp với hệ thống quang học, chip LED tạo nên đèn pha với góc mở chùm tia quang thông khác Cung cấp điều khiển LED LED điôt bán dẫn quang, cần cung cấp điện áp chiều, điện áp phân cực thuận phổ biến Vd = 2-3V, dễ bị phá hủy điện áp ngược vượt điện áp đánh thủng Hình đặc tính Vơn-Ampe LED Lưu ý chip LED có cơng suất điện áp thuận thấp, nên thực tế đèn LED thường gồm nhiều chip mắc nối tiếp song song, tạo nên dạng ma trận m hàng, n cột Hình sơ đồ nối dây ma trận LED 8×8 Trong ma trận LED tất Hình 1b- Ma trận LED cực dương hàng nối với nhau, cực âm cột nối chung Để cho LED hàng m, cột n phát sáng cần cung cấp vào cực dương điện áp thuận 5V cực âm nối với masse Bộ vi điều khiển, công cụ hiệu tạo kịch chiếu sáng mỹ quan sống động Bộ vi điều khiển (MicroController Unit viết tắt MCU) vi xử lý đặc biệt, tất đóng gói chip, lập trình, sử dụng rộng rãi cơng nghiệp dân dụng, tạo nên hệ thống điều khiển thơng minh, lựa chọn hợp lý cho điều khiển nguồn sáng LED Các MCU thông dụng họ 8051 Intel, 68HC11 Motorola, TI MSP Texas Instruments…là vi điều khiển chiếm thị phần quan trọng giới Cần ý lựa chọn số bit MCU thích hợp cho mục đích điều khiển chiếu sáng Họ vi điều khiển bit có 28 = 256 trạng thái thường dùng cho bảng quảng cáo LED, họ Hình 1c- Khối LED 3D KHOA HỌC - CƠNG NGHỆ Hình Đặc tính Vơn – Ampe LED 16 bit có 216 = 65536 trạng thái, họ 32 bit có hàng triệu trạng thái, thích hợp với kịch chiếu sáng phức tạp Khi cung cấp điện áp thích hợp, chip LED tạo nên điểm sáng (pixel) với màu tùy chọn Bộ vi điều khiển đóng vai trò tạo pixel điều khiển điểm ảnh theo kịch cho trước nhờ chương trình Trên hình 5a địa điểm ảnh xác định, đồng thời nhờ mạch giải mã hàng giải mã cột theo liệu đưa từ vi điều khiển Như thời điểm có trạng thái điểm ảnh xác định Tuy nhiên xác định địa trạng thái điểm ảnh điểm ảnh cịn lại chuyển trạng thái tắt, để hiển thị tồn hình ảnh ma trận LED, ta quét nhiều lần với tốc độ cao Do tượng lưu ảnh võng mạc, mắt người nhận biết tối đa 24 hình/s, tốc độ qt cao khơng nhận thay đổi LED mà thấy tồn hình ảnh cần hiển thị Hình 5b bảng màu 8-bits LED RGB: 3-bits Red, 3-bits Green, 2-bits Blue Điều khiển thiết bị chiếu sáng qua mạng Khối hiển thị (đèn pha LED, ma trận, băng sáng LED…) kết nối điều khiển trực sơ đồ hình Nhờ phần mềm điều khiển kết nối với mạch logic ngồi đóng vai trị giải mã đệm Sơ đồ đơn giản, giá thành Hình Ma trận LED 8×8 Hình 5a Điều khiển ma trận LED Hình 5b Mã màu RGB Hình Kết nối trực tiếp thiết bị chiếu sáng LED vi xử lý hạ thích hợp với cự ly tương đối gần số lượng điểm sáng Khi cự ly điều khiển tăng lên, đối tượng điều khiển nhiều kịch chiếu sáng phức tạp tín hiệu điều khiển truyền theo đường dây nguồn cung cấp thông qua mạng nội cáp quang Ngày sở hạ tầng viễn thơng cơng nghệ gói dịch vụ vơ tuyến định hướng liệu di động hệ thứ ba (GPRS/3G – Global Packet Radio Service) Internet phủ sóng rộng rãi cho phép thực điều khiển đối tượng từ xa qua mạng Một hệ thống điều khiển giám sát từ xa thiết bị chiếu sáng (hình 6) gồm khối: Khối đèn chiếu sáng đối tượng điều khiển Vi điều khiển thực vai trị điều khiển Bộ cảm biến có nhiệm vụ theo dõi, giám sát trạng thái đối tượng điều khiển Bộ giao tiếp đóng vai trị kết nối điều khiển ngoại vi (điện thoại di động, PC) qua mạng viễn thơng với vi điều khiển Đó mã SIM người thuê bao điện thoại di động địa đăng ký Internet Vấn đề chống nhiễu cho hệ thống, bảo mật dự phòng cần quan tâm Ngồi để thích ứng với Ánh sáng & sống 19 KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ mơi trường làm việc ngồi trời linh kiện hệ thống phải có số bảo vệ IP cao Để minh họa hệ thống chiếu sáng cơng trình thị hình trình bày hình ảnh chiếu sáng cầu Rồng, Đà Nẵng công ty Philips Việt Nam thực Toàn thiết bị gồm 1000 đèn LED với chủng loại Chủng loại đèn lựa chọn đảm bảo mỹ quan cao nhất, công nghệ điều khiển tín hiệu Powercore, sử dụng mạng Ethernet/KiNET cho phép thực nhiều kịch chiếu sáng sống động Hình trình bày chiếu sáng sân vận động Olimpic mùa đông Sochi 2014 CHLB Nga sử dụng 38.000 đèn LED.q Hình Điều khiển thiết bị chiếu sáng qua mạng Hình Chiếu sáng cầu Rồng - Đà Nẵng Hình 8, Chiếu sáng sân vận động Olimpic mùa đông Sochi, Nga PGS. LÊ VĂN DOANH - PGS. PHẠM VĂN BÌNH Trường Cao đẳng nghề Bách Khoa Hà Nội 20 Ánh sáng & sống ... thực điều khiển đối tượng từ xa qua mạng Một hệ thống điều khiển giám sát từ xa thiết bị chiếu sáng (hình 6) gồm khối: Khối đèn chiếu sáng đối tượng điều khiển Vi điều khiển thực vai trị điều khiển. .. nhiều kịch chiếu sáng sống động Hình trình bày chiếu sáng sân vận động Olimpic mùa đông Sochi 2014 CHLB Nga sử dụng 38.000 đèn LED. q Hình Điều khiển thiết bị chiếu sáng qua mạng Hình Chiếu sáng cầu... trận LED Hình 5b Mã màu RGB Hình Kết nối trực tiếp thiết bị chiếu sáng LED vi xử lý hạ thích hợp với cự ly tương đối gần số lượng điểm sáng Khi cự ly điều khiển tăng lên, đối tượng điều khiển