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摘要：随着技术的进步，LED光源使用越来越广，特别是在城市景观照明领域大放光彩。本文结合工程实际，阐述LED景观照明灯具系统安装及调试过程的各类故障，分析这些故障产生原因并讨论故障的解决方法。
关键词：LED 景观照明 DMX512 调试
Abstract: with the development of technology, LED light source used more and more widely, especially in the urban landscape lighting area sparkles. Combined with the engineering practice, this paper expounds the landscape lighting system LED installation and commissioning of the process all kinds of faults, analyzes the causes and discuss fault a solution to the problem.
Keywords: LED landscape lighting DMX512 debugging
中图分类号： TU113.6+67文献标识码：A文章编号：
1.工程概述：
图1.1 灯具安装示意图
本工程为广州某超高层建筑照明光亮工程，主要包括建筑外立面竖向及横向LED线性灯（如上图所示）安装及调试，灯光控制系统采用DMX512控制方式，实现功能包括：顶层竖向全彩LED实现流水、彩带飘扬及倒数功能，横向白光LED实现上下、左右扫动、亮度可调节功能。
每个立面的竖向LED线性灯有26条光带，四个立面共计104条光带；横向LED线性灯有31层，由下往上逐渐密集，分布于四个立面。
2 调试故障及解决方法
2.1回路频繁跳闸故障
故障描述：灯具安装完毕，手动开关灯具，所有回路均正常；但是当配合智能照明模块自动开启时，部分出线回路在模块动作瞬间出现经常性跳闸现象。
图2.1 出线回路系统图
在回路跳闸后，改用手动闭合空气开关，则这些回路又能够正常亮灯，且长时间亮灯也不再发生跳闸。
故障分析：
橫向灯具每层由两个电源回路供电，每个回路给34米LED线性灯具供电，按24W/m计，每个回路功率为816W，再加上灯内变压器功率，每个回路总功率按1.2KW计算。
一般照明回路跳闸故障，可分为漏电跳闸、短路跳闸及过流跳闸。根据上面跳闸现象分析，可推断故障回路可能由以下原因引起：
回路中灯具数量多，电子元件数量太多，对地电容大，引起漏电跳闸；
线路长，经电气竖井、办公区、建筑外墙，敷设环境复杂，线路中有驳口，造成线路绝缘差而漏电跳闸；
线路发生短路故障；
回路过载，产生大电流而使开关跳闸；
回路中空气开关、智能模块故障。
如上出线回路系统图所示，回路选用施耐德C65H 16A高断开微型漏电开关，智能照明模块选用ABB公司16A智能模块。根据现场观察，每次发生跳闸故障，漏电开关的漏电检测元件并未动作，故可排除回路故障是由漏电引起的。
经对故障线路进行绝缘测试，线路的绝缘电阻值均在20MΩ以上，也未发现灯具绝缘对地；同时，在回路跳闸后，改用手动闭合空气开关，这些回路又能够正常运行，且长时间亮灯也不再发生跳闸，故可排除是短路故障。
每个回路总功率按1.2KW计算，根据功率计算公式：
P=cosψUI
功率因数cosψ取0.9则，
I=P/cosψU=1200W/(0.9×220V)=6.06 A
回路中空气开关及模块容量均为16A，线径为4mm2，满足回路计算电流要求。同时根据实测，正常亮灯时回路实际电流的最大值只有4A，远小于回路开关的额定电流，故可排除跳闸是由过载引起的。
排除前面四个原因后，工程人员怀疑是开关或智能模块原件故障，但经相关厂家更换元件后，上述回路故障并未得到改善，故也可排除这方面原因。
上述原因均已排除，那究竟是什么原因引起回路跳闸的？本文对每次发生故障的回路进行跟踪记录，并观察故障回路启动时的现象发现：
回路跳闸故障均发生在模块启动瞬间；
故障回路均为线路较短的回路（电缆长度在100m左右）；
模块启动时有火花产生。
故本文分析认为，故障产生是由于回路中电子元件过多引起。频繁发生跳闸故障的横向LED灯具回路采用AC 220V供电，每盏灯具内设置2个变压器，每个回路共计34个变压器。变压器为感性负载，使其线路负载呈较强感性，导致线路启动瞬态电流很大，此现象在短线路中表现更为明显，故短线路频繁发生跳闸故障。而本工程竖向LED灯具采用DC 24V供电，先经过变压器再向灯具供电，每个回路只有一个变压器，则从未发生类似跳闸故障。
故障排除：
为解决回路的跳闸故障，本文一开始从消除回路感性入手，在回路首端并入一只25μF的电容，但是效果并不理想，而且考虑到增加电容要额外加装电容箱，加大施工成本及占用空间。故放弃此方案，从加大回路开关容量考虑，采用以下两个方案：
（1）方案一：更换出线开关，将现有的容量为16A开关更换成20A，避开启动时的瞬时大电流。经观察，更换开关后各回路均不再发生跳闸故障，达到消除故障的效果。但是此方案并不能消除启动时的瞬态大电流，智能模块闭合瞬间，部分回路仍有火花产生。据厂家介绍，模块触点频繁闭合超过其容量的电流，会损伤模块，缩短模块寿命。
（2）方案二：在回路中引入交流接触器，由智能模块驱动交流接触器启动回路。此方案虽然也不能消除启动时的瞬态大电流，但由于智能模块只是驱动交流接触器，避免直接开断大电流，大大降低模块的容量（针对本工程，则可不必更换模块）延长模块寿命，同时一个模块端口可控制三个回路动作，减少模块端口数量。另外，交流接触器开断容量区间大，稳定性好且价格较便宜，节省工程成本。但此方案较适合对控制要求不高，只做全开全闭动作的回路，若要求每个回路单独控制，则无法实现。
结合本工程实际，故障回路较少且较为集中，智能控制只采用全开闭模式，采用方案二对配电箱的改动不大，对比方案一更为稳定，故本工程最后选择方案二。
2.2 灯具控制信号故障
灯光效果控制系统采用最常用的DMX512控制系统，系统控制示意图如下：
图2.2 DMX512控制系统
灯光控制系统调试包括单独回路调试及整体效果调试，整体效果调试涉及动画制作和软件操作，一般由厂家技术人员完成，本文主要阐述单回路调试故障。调试过程中，灯具信号故障主要有以下几种情况：
2.2.1 灯具自检，不受控
故障分析：
灯具自检、不受控，说明灯具收不到控制信号，自行运行灯内预制程序。
若是单支灯不受控，多数是该灯信号线接触不良或灯故障；
若是整个控制回路均不受控，则是该控制器端口松动或故障；
若是整个控制器控制的所有灯具均不受控，则可能是控制器“死机”、断电或已损坏。
故障排除：
针对（1）检查信号线是否松动，如果接触良好，则说明该灯故障，应更换。
针对（2）检查该端口是否松动或脱落，如果接触良好，则说明该控制器有故障，应维修或更换。
针对（3）检查该控制器是否已通电，或对其进行“停电复位”，若故障仍无法排除，则应更换。
对于控制器距离灯具较远、信号线路较长的回路，通常在第一支灯前加入信号放大器。若此类线路不受控，可能跟放大器故障有关，应予以排除。
2.2.2 灯具不自检，不受控
故障分析：
若是单支灯不自检，不受控，多数是该灯故障；
若是整个控制器控制的所有灯具均如此，灯具效果“卡死”，则可能是该控制器与网络交换机通讯不畅；
若是整个控制器控制的灯具全部熄灭，但灯具均已通电，也是该控制器与网络交换机通讯不畅；
若是整个系统的灯具全部熄灭，但灯具均已通电，则是被设置为控制主机的LED控制器故障。
故障排除：
针对（1）说明该灯故障，应更换。
针对（2）（3）检查控制器及交换机的网络端口是否松动或脱落，检查网线是否完好，如果接触良好，则说明设备故障（控制器或交换机），应维修或更换。
针对（4）该控制器故障，应更换。
2.3 控制器、交换机电源设置
从上面图2.2可以理解，在LED灯光控制系统中控制器、网络交换机非常重要，它们的稳定运行，关系到整个系统的控制效果，因此它们的供电电源必须具有较高的稳定性。假如一个控制器断电，可使8个控制回路无法正常运行；一个交换机断电，可使系统一部分控制器无法正常通讯；若是主机断电，则将导致整个系统瘫痪。
然而设计人员、施工人员往往忽略了控制器、交换机电源回路的设置，造成不少弊端。在实际施工中，特别是回路较为分散的情况，很多施工人员将控制器、交换机电源就近与灯具电源共回路，这样可方便施工，又减少材料使用，降低成本。但如果该灯具电源回路发生故障，将使接入该回路的控制器、交换机断电，使故障的影响范围扩大。也有的施工人员就近在其它电箱或插座取电，使控制器、交换机长期供电，大大缩短设备寿命。
3 结语
在城市景观照明领域，LED具有的节能环保及色温可控等性能，相比于其它光源更具优势。2010年广州亚运会，各色LED照明光源扮靓花城，大放异彩。LED照明的另一优势是寿命长，号称是白炽灯使用寿命的100倍，具有超过100000小时的平均使用寿命，但实际使用时故障也时有发生，问题很少出在灯珠上，而是由其它元件质量跟不上引起的。提高相关控制元件质量，加快产品创新，相信不用多久LED产品将在其他领域逐渐取代其它传统光源，成为新一代主流光源。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：LED 景观照明 DMX512 调试
Abstract: with the development of technology, LED light source used more and more widely, especially in the urban landscape lighting area sparkles. Combined with the engineering practice, this paper expounds the landscape lighting system LED installation and commissioning of the process all kinds of faults, analyzes the causes and discuss fault a solution to the problem.
Keywords: LED landscape lighting DMX512 debugging
中图分类号： TU113.6+67文献标识码：A文章编号：
1.工程概述：
图1.1 灯具安装示意图
本工程为广州某超高层建筑照明光亮工程，主要包括建筑外立面竖向及横向LED线性灯（如上图所示）安装及调试，灯光控制系统采用DMX512控制方式，实现功能包括：顶层竖向全彩LED实现流水、彩带飘扬及倒数功能，横向白光LED实现上下、左右扫动、亮度可调节功能。
每个立面的竖向LED线性灯有26条光带，四个立面共计104条光带；横向LED线性灯有31层，由下往上逐渐密集，分布于四个立面。
2 调试故障及解决方法
2.1回路频繁跳闸故障
故障描述：灯具安装完毕，手动开关灯具，所有回路均正常；但是当配合智能照明模块自动开启时，部分出线回路在模块动作瞬间出现经常性跳闸现象。
图2.1 出线回路系统图
在回路跳闸后，改用手动闭合空气开关，则这些回路又能够正常亮灯，且长时间亮灯也不再发生跳闸。
故障分析：
橫向灯具每层由两个电源回路供电，每个回路给34米LED线性灯具供电，按24W/m计，每个回路功率为816W，再加上灯内变压器功率，每个回路总功率按1.2KW计算。
一般照明回路跳闸故障，可分为漏电跳闸、短路跳闸及过流跳闸。根据上面跳闸现象分析，可推断故障回路可能由以下原因引起：
回路中灯具数量多，电子元件数量太多，对地电容大，引起漏电跳闸；
线路长，经电气竖井、办公区、建筑外墙，敷设环境复杂，线路中有驳口，造成线路绝缘差而漏电跳闸；
线路发生短路故障；
回路过载，产生大电流而使开关跳闸；
回路中空气开关、智能模块故障。
如上出线回路系统图所示，回路选用施耐德C65H 16A高断开微型漏电开关，智能照明模块选用ABB公司16A智能模块。根据现场观察，每次发生跳闸故障，漏电开关的漏电检测元件并未动作，故可排除回路故障是由漏电引起的。
经对故障线路进行绝缘测试，线路的绝缘电阻值均在20MΩ以上，也未发现灯具绝缘对地；同时，在回路跳闸后，改用手动闭合空气开关，这些回路又能够正常运行，且长时间亮灯也不再发生跳闸，故可排除是短路故障。
每个回路总功率按1.2KW计算，根据功率计算公式：
P=cosψUI
功率因数cosψ取0.9则，
I=P/cosψU=1200W/(0.9×220V)=6.06 A
回路中空气开关及模块容量均为16A，线径为4mm2，满足回路计算电流要求。同时根据实测，正常亮灯时回路实际电流的最大值只有4A，远小于回路开关的额定电流，故可排除跳闸是由过载引起的。
排除前面四个原因后，工程人员怀疑是开关或智能模块原件故障，但经相关厂家更换元件后，上述回路故障并未得到改善，故也可排除这方面原因。
上述原因均已排除，那究竟是什么原因引起回路跳闸的？本文对每次发生故障的回路进行跟踪记录，并观察故障回路启动时的现象发现：
回路跳闸故障均发生在模块启动瞬间；
故障回路均为线路较短的回路（电缆长度在100m左右）；
模块启动时有火花产生。
故本文分析认为，故障产生是由于回路中电子元件过多引起。频繁发生跳闸故障的横向LED灯具回路采用AC 220V供电，每盏灯具内设置2个变压器，每个回路共计34个变压器。变压器为感性负载，使其线路负载呈较强感性，导致线路启动瞬态电流很大，此现象在短线路中表现更为明显，故短线路频繁发生跳闸故障。而本工程竖向LED灯具采用DC 24V供电，先经过变压器再向灯具供电，每个回路只有一个变压器，则从未发生类似跳闸故障。
故障排除：
为解决回路的跳闸故障，本文一开始从消除回路感性入手，在回路首端并入一只25μF的电容，但是效果并不理想，而且考虑到增加电容要额外加装电容箱，加大施工成本及占用空间。故放弃此方案，从加大回路开关容量考虑，采用以下两个方案：
（1）方案一：更换出线开关，将现有的容量为16A开关更换成20A，避开启动时的瞬时大电流。经观察，更换开关后各回路均不再发生跳闸故障，达到消除故障的效果。但是此方案并不能消除启动时的瞬态大电流，智能模块闭合瞬间，部分回路仍有火花产生。据厂家介绍，模块触点频繁闭合超过其容量的电流，会损伤模块，缩短模块寿命。
（2）方案二：在回路中引入交流接触器，由智能模块驱动交流接触器启动回路。此方案虽然也不能消除启动时的瞬态大电流，但由于智能模块只是驱动交流接触器，避免直接开断大电流，大大降低模块的容量（针对本工程，则可不必更换模块）延长模块寿命，同时一个模块端口可控制三个回路动作，减少模块端口数量。另外，交流接触器开断容量区间大，稳定性好且价格较便宜，节省工程成本。但此方案较适合对控制要求不高，只做全开全闭动作的回路，若要求每个回路单独控制，则无法实现。
结合本工程实际，故障回路较少且较为集中，智能控制只采用全开闭模式，采用方案二对配电箱的改动不大，对比方案一更为稳定，故本工程最后选择方案二。
2.2 灯具控制信号故障
灯光效果控制系统采用最常用的DMX512控制系统，系统控制示意图如下：
图2.2 DMX512控制系统
灯光控制系统调试包括单独回路调试及整体效果调试，整体效果调试涉及动画制作和软件操作，一般由厂家技术人员完成，本文主要阐述单回路调试故障。调试过程中，灯具信号故障主要有以下几种情况：
2.2.1 灯具自检，不受控
故障分析：
灯具自检、不受控，说明灯具收不到控制信号，自行运行灯内预制程序。
若是单支灯不受控，多数是该灯信号线接触不良或灯故障；
若是整个控制回路均不受控，则是该控制器端口松动或故障；
若是整个控制器控制的所有灯具均不受控，则可能是控制器“死机”、断电或已损坏。
故障排除：
针对（1）检查信号线是否松动，如果接触良好，则说明该灯故障，应更换。
针对（2）检查该端口是否松动或脱落，如果接触良好，则说明该控制器有故障，应维修或更换。
针对（3）检查该控制器是否已通电，或对其进行“停电复位”，若故障仍无法排除，则应更换。
对于控制器距离灯具较远、信号线路较长的回路，通常在第一支灯前加入信号放大器。若此类线路不受控，可能跟放大器故障有关，应予以排除。
2.2.2 灯具不自检，不受控
故障分析：
若是单支灯不自检，不受控，多数是该灯故障；
若是整个控制器控制的所有灯具均如此，灯具效果“卡死”，则可能是该控制器与网络交换机通讯不畅；
若是整个控制器控制的灯具全部熄灭，但灯具均已通电，也是该控制器与网络交换机通讯不畅；
若是整个系统的灯具全部熄灭，但灯具均已通电，则是被设置为控制主机的LED控制器故障。
故障排除：
针对（1）说明该灯故障，应更换。
针对（2）（3）检查控制器及交换机的网络端口是否松动或脱落，检查网线是否完好，如果接触良好，则说明设备故障（控制器或交换机），应维修或更换。
针对（4）该控制器故障，应更换。
2.3 控制器、交换机电源设置
从上面图2.2可以理解，在LED灯光控制系统中控制器、网络交换机非常重要，它们的稳定运行，关系到整个系统的控制效果，因此它们的供电电源必须具有较高的稳定性。假如一个控制器断电，可使8个控制回路无法正常运行；一个交换机断电，可使系统一部分控制器无法正常通讯；若是主机断电，则将导致整个系统瘫痪。
然而设计人员、施工人员往往忽略了控制器、交换机电源回路的设置，造成不少弊端。在实际施工中，特别是回路较为分散的情况，很多施工人员将控制器、交换机电源就近与灯具电源共回路，这样可方便施工，又减少材料使用，降低成本。但如果该灯具电源回路发生故障，将使接入该回路的控制器、交换机断电，使故障的影响范围扩大。也有的施工人员就近在其它电箱或插座取电，使控制器、交换机长期供电，大大缩短设备寿命。
3 结语
在城市景观照明领域，LED具有的节能环保及色温可控等性能，相比于其它光源更具优势。2010年广州亚运会，各色LED照明光源扮靓花城，大放异彩。LED照明的另一优势是寿命长，号称是白炽灯使用寿命的100倍，具有超过100000小时的平均使用寿命，但实际使用时故障也时有发生，问题很少出在灯珠上，而是由其它元件质量跟不上引起的。提高相关控制元件质量，加快产品创新，相信不用多久LED产品将在其他领域逐渐取代其它传统光源，成为新一代主流光源。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。