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ILLUMINAZIONE DINAMICA

Cosa significa in termini di tecnologia?

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Integrazione di tecnologie

Regolazione del flusso luminoso

Tecniche “cambia colore”

Interfacce e protocolli

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LUCE DINAMICA Con i LED la “luce” diventa elettronica

Dimensioni

(miniaturizzazione)

Consumi

Durata

Tecnologia RGB

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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):

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La regolazione del flusso luminoso

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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.

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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.

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AC

adapter DC

converter

LED

modules

segnale di comando 1 .. 10 V

U

t

U

t

: isolamento SELV-equivalent

Schema di collegamento a blocchi

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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

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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

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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

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Circuito con “FET” in parallelo

The LM3404/04HV are monolithic

switching regulators designed to deliver

constant currents to high power LEDs

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Tecniche “cambia colore”

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Tecniche “cambia colore”

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CMY Sottotrattivo

CYAN + MAGENTA + YELLOW

(= BLACK)

RGB Additivo

RED + GREEN + BLUE

(= WHITE)

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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.)

+

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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

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Interfacce e protocolli

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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

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L’ interfaccia 1-10V

Ingresso con segnale in

tensione 1-10V DC

Grande diffusione di alimentatori

ed attuatori.

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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LUCE DINAMICA Il futuro

Protocolli Standard

Tecnologia wireless

Integrazione multimediale

Connettività Internet

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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.

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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

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GRAZIE

PER

L’ATTENZIONE