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Majorano
ILLUMINAZIONE DINAMICA
Cosa significa in termini di tecnologia?
1
Integrazione di tecnologie
Regolazione del flusso luminoso
Tecniche “cambia colore”
Interfacce e protocolli
Majorano
LUCE DINAMICA Con i LED la “luce” diventa elettronica
Dimensioni
(miniaturizzazione)
Consumi
Durata
Tecnologia RGB
2
Majorano
Compaiono sul mercato nuovi
attori (giganti dell’elettronica)
finora sconosciuti al comparto
L'illuminazione dinamica entra a
pieno diritto nelle soluzioni
progettuali per abitazioni, luoghi
di lavoro, loc.commerciali
Soluzioni “scenografiche” di tipo
teatrale, trovano spesso
applicazione anche nella
illuminazione d’interni.
La “LUCE” diventa elettronica (costi decrescenti):
Majorano
La regolazione del flusso luminoso
Majorano
Efficacia e accuratezza
delle tecniche di regolazione
• Di primaria importanza è la calibrazione della corrente di controllo responsabile dell’uscita dei LED sia in termini ’intensità luminosa e colore, sia come temperatura di funzionamento e dissipazione termica.
Majorano
I convertitori
• Generalmente, si utilizzano convertitori PWM di tipo “buck” o “boost”, capaci di comandare una stringa di LED di potenza connessi in serie assicurando una quantità di corrente pressoché uniforme in tutti i dispositivi.
• Nei sistemi a colori misti si possono regolare separatamente le correnti verso gli array di LED rossi, blu e verdi.
Majorano
AC
adapter DC
converter
LED
modules
segnale di comando 1 .. 10 V
U
t
U
t
: isolamento SELV-equivalent
Schema di collegamento a blocchi
Majorano
PWM control
Tipicamente la PWM viene generata in funzione del segnale di controllo
(1-10 V) e sovrapposta con una frequenza di 135/350 Hz alla tensione di
alimentazione di 10 o 24 V
Efficace nel mantenere costante i picchi di corrente
Limita il calore disperso
Temperatura di colore costante, anche quando
l’intensità luminosa diminuisce insieme al “duty cycle - d ” del LED
Majorano
Pulse Width Modulation control works by switching the power
supplied to the LED on and off very rapidly. The DC voltage is
converted to a square-wave signal, alternating between fully on
(nearly 12V) and zero, giving the motor a series of power
"kicks".
By adjusting the duty cycle of the signal (modulating the width
of the pulse, hence the 'PWM') , the time fraction it is "on", the
average power can be varied, and hence the intensity of light
emitted .
An oscillator is used to generate a triangle or sawtooth waveform
(green line). Frequencies of 30-200Hz are commonly used.
A potentiometer is used to set a steady reference voltage (blue
line).
A comparator compares the sawtooth voltage with the reference
voltage. When the sawtooth voltage rises above the reference
voltage, a power transistor is switched on. As it falls below the
reference, it is switched off. This gives a square wave output to
the LED.
If the potentiometer is adjusted to give a high reference voltage
(raising the blue line), the sawtooth never reaches it, so output is
zero. With a low reference, the comparator is always on, giving
full power.
PWM control
Majorano
This uses the LM324, a 14-
pin DIL IC containing four
individual op-amps and
running off a single-rail
power supply. The sawtooth
is generated with two of
them (U1A and U1B),
configured as a Schmitt
Trigger and Miller
Integrator, and a third (U1C)
is used as a comparator to
compare the sawtooth with
the reference voltage and
switch the power transistor.
Rather than have the fourth
op-amp sat there doing
nothing, it's used as a
voltage follower to buffer the
reference potential divider.
The high input and low
output impedance of this
draws very little current from
the PD, so high value
thermistors can be used in
the thermal version of this
controller.
A Practical PWM Circuit
Majorano
Circuito con “FET” in parallelo
The LM3404/04HV are monolithic
switching regulators designed to deliver
constant currents to high power LEDs
Majorano
Tecniche “cambia colore”
13
CMY Sottotrattivo
CYAN + MAGENTA + YELLOW
(= BLACK)
RGB Additivo
RED + GREEN + BLUE
(= WHITE)
Majorano
COLLEGAMENTI
N L -
+
+
+ SELV 10 - 24 V
U
t
+
- -
t
-
+
- +
+ 1-10V; < 0,6 mA
DC converter +
-
- U
t
U
t
U
t 1-10V; < 0,6 mA
1-10V; < 0,6 mA
- - -
+
SE
LV
R
G
B
R
G
B
AC adapter
alimentazione
moduli LED
tensione di
alimentazione + SELV
10 - 24 V
con potenziometro (100 k lin.)
+
Majorano
COLLEGAMENTI
regolazione della luce attraverso sistemi digitali e opportuni convertitori di segnale
OT N L -
+ + SELV 10 - 24 V
U
t
- +
+
-
-
+
- + +
1-10V; < 0,6 mA
DC converter + +
-
- U
t
U
t
U
t 1-10V; < 0,6 mA
1-10V; < 0,6 mA
convertitore
di segnale,
per es.
regolatore
DMX
0-10 V
0-10 V
0-10 V
SE
LV
- - -
+
R
G
B B
G
R
AC adapter tensione di
alimentazione + SELV
10 - 24 V
Majorano
Interfacce e protocolli
Majorano
L’integrazione tra l’elettronica e le tecnologie della luce
(Prestazioni/Costi)
1-10V
Sistemi Bus
LON, KNX, DMX..
Sistemi
Dali
Costi
Pre
stazio
ni
• Tecnologie RGB
• Sistemi bus (LON, KNX, DMX)
• Sistemi di controllo (LMS)
• Alimentatori di II generazione
• Centraline scenari
• Gateway sempre più diffusi
Majorano
L’ interfaccia 1-10V
Ingresso con segnale in
tensione 1-10V DC
Grande diffusione di alimentatori
ed attuatori.
Majorano
L’interfaccia “DALI”
Ottimo rapporto prezzo/prestazioni
Cavo standard a 5 poli, Protocollo a 19bit
Il bus non prevede nessuna polarità è quindi molto facile da cablare.
Facilmente espandibile.
Si possono indirizzare individualmente fino a 64 dispositivi.
Sono facilmente impostabili fino a 16 scenari di luce.
Informazioni di stato c/dispositivo di controllo
Majorano
DMX 512 (Digital MultipleX)
Sviluppato nel 1986 su commissione della USITT (Istituto Americano delle Tecnologie Teatrali)
Standard internazionale EIA RS485
Leader indiscusso nell’ entertainment
Stabile e esente da disturbi
Capacità di trasportare molti dati
Velocità
Distanza di trasmissione 250m (estendibile)
Vasto mercato dispositivi e accessori
20
Majorano
KNX “Konnex” E’ il primo standard di domotica aperto,
privo di royalty ed indipendente dalla piattaforma, approvato come standard europeo (EN 50090 - EN 13321-1) e mondiale (ISO/IEC 14543).
Sviluppato da KNX Association sulla base dell'esperienza dei suoi predecessori BatiBUS, EIB, EHS.
Esistono due modalità principali di KNX:
• Easy-Mode : riprende le specifiche di BatiBUS
• System-Mode : riprende le specifiche di EIB
Majorano
S-Mode (System Mode)
Questo meccanismo di configurazione è orientato ad installatori con
formazione KNX avanzata per realizzare sofisticate funzioni di controllo
dell’edificio. E’ utilizzato anche per collegare i prodotti e configurarli (ad
esempio impostare i parametri disponibili come richiesto dall’installazione ed
effettuare il download).
E-Mode (Easy Mode)
Questo meccanismo di configurazione è pensato per installatori con una
formazione KNX di base. I prodotti compatibili “E-Mode” offrono funzionalità
limitate in confronto ai prodotti S-Mode. I componenti E-Mode sono già pre-
programmati e caricati con un insieme di parametri di default.
Majorano
TP (Twisted Pair) TP-1
Questo mezzo di comunicazione (cavo bus twistato con velocità pari a 9600 bit/s) proviene da EIB.
I prodotti certificati EIB e KNX TP1 funzionano e comunicano tra loro sulla stessa linea bus.
PL (Powerline) PL110
Questo mezzo di comunicazione (rete di alimentazione elettrica con velocità pari a 1200 bit/s) proviene
da EIB. Prodotti certificati EIB e KNX PL110 funzionano e comunicano fra loro sulla stessa rete di
distribuzione elettrica.
RF (Radio Frequency) I dispositivi KNX che supportano questo mezzo di comunicazione usano segnali in radiofrequenza per
trasmettere telegrammi KNX. I telegrammi sono trasmessi nella banda di frequenza a 868 MHz (Short
Range Devices), con una potenza massima irradiata di 25 mW ed una velocità di 16.384 kbit/sec. Il
mezzo KNX RF può essere sviluppato con componenti standard, consente implementazioni uni e
bidirezionali, è caratterizzato da un basso consumo di energia e negli impianti piccoli e medi richiede
l’impiego di ripetitori solo in casi eccezionali.
IP (Ethernet) Come documentato nelle specifiche KNXnet/IP, i telegrammi KNX possono essere trasmessi anche
incapsulati in telegrammi IP. In questo modo, le reti LAN ed Internet possono essere usate per il routing
od il tunneling di telegrammi KNX. I router IP rappresentano così un’alternativa alle interfacce dati USB
per linee TP od agli accoppiatori di linea o di dorsale (backbone). Nell’ultimo caso, la consueta dorsale TP
è sostituita da una linea basata su fast Ethernet.
Majorano
LonWorks platform
Sviluppata nell'ambito militare per il bordo
macchina delle piattaforme missilistiche è stato
introdotto negli anni novanta nell'ambito civile
con tutto il suo back-ground tecnico.
E’ una piattaforma di networking creata
specificamente per affrontare le problematiche
di “building automation”.
Realizzata su un protocollo creato da “Echelon
Corporation” lavora su supporti come
twisted pair , rete elettrica , F.O. e R.F.
E’ oggi la più diffusa (60% di mkt share) per
l'automazione degli edifici.
Majorano
Sistemi Proprietari
Mentre l'industria aspetta lo standard Advanced Control Network (ACN), molte aziende stanno creando una varietà di protocolli di network per illuminazione per venire incontro alla richiesta degli utenti più avanzati.
Il sistema proprietario è comunque un ritorno al recente passato dell'industria dell'illuminazione, dove l’utente era costretto ad usare esclusivamente il materiale dello stesso fabbricante per mantenere la compatibilità.
Majorano
LUCE DINAMICA Il futuro
Protocolli Standard
Tecnologia wireless
Integrazione multimediale
Connettività Internet
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Majorano
Ethernet
Tutti sembrano però d'accordo: Il futuro dell’illuminazione è
“ethernet”. Per installazioni di grandi e medie
dimensioni, Il network di rete diviene necessario.
Per complessi sistemi, navi da
crociera, studi televisivi e grandi teatri, un “lighting network” è ormai indispensabile.
Majorano
Ethernet (LAN & WAN)
L'utente finale nei grandi network può:
controllare il sistema
effettuare una diagnostica
fare manutenzione preventiva
eseguire l’upgrade di software
realizzare allacciamenti di
diversi sistemi
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Più in generale:
Da un approccio prodotti ad un approccio prodotti + soluzioni
Produzione distribuita di energia elettrica ed efficienza energetica
Building Automation
Smart Grid