大力哥谈 DALI - DALI 电源调试和配置参数揭秘

本文详细探讨了DALI电源在各环节的配置与测试,从经销商的可编程电源到灯具厂的LED模组匹配,再到工程商的项目选型和终端用户的监控,涵盖了DALI电源测试的最佳实践和关键参数设置。

在介绍了大量的DALI标准背景和发展趋势之后,我们还需要尽力解决产品落地和工程应用中的痛点,唯有如此,DALI生态才会有健康发展的可能。

基于DALI标准的产品中,当前应用最广的当属LED驱动电源类产品,无论是由来已久的调光电源还是新近加入DALI-2认证序列的色温可调电源,都是工程应用中最常见的DALI产品。而DALI-2在IEC 62386-103标准中定义的控制设备(Control Device)类产品除了网关主机中集成的应用控制器(Application Controller)已陆续由厂商推出新品或对老产品升级支持外,其他输入设备(Input Device)类产品如支持DALI-2的面板开关、人体感应和光照传感器等产品在市场上还没有大量推出。所以我们这里以DALI电源为主要对象,来谈谈DALI电源测试的最佳姿势及其配置参数的背后故事。

 

谁要测?测什么?

DALI电源在出厂后,一般可能经历的流转环节有:经销商、灯具厂、工程商(设计单位)、终端业主和维护单位,当然业主或者工程商有可能跳过前置的某些环节而直接与更上游的节点取得联系,此处不多解释。每一个环节都有可能需要对电源进行适当的调试和配置,以满足下一节点的用户需求。

 

经销商

经销商可以配置电源的输出电流参数来实现同一个型号匹配不同的灯具,这一类需求在非DALI接口的LED驱动电源中也属常见功能,即所谓的可编程(Programmable)电源,除了典型的输出电流之外,可能还有其他厂商自定义的可编程参数配置。

在欧洲越来越多的电源配备了NFC编程接口,电源电气参数配置任务也可以通过使用NFC编程器搭配PC软件或者支持NFC的手机和相应的App来完成。NFC编程不需要对电源进行通电和拆箱,使用发射功率较大的NFC编程器可对多个电源同时进行编程。

NFC编程接口也是一项行业标准,原先由MD-SIG组织负责标准化,该组织已于2019年12月与Zhaga联盟合并,NFC编程标准及LEDset(通过外置电阻配置输出电流)标准也转由Zhaga Books来规范,可访问Zhaga联盟官方网站(https://www.zhagastandard.org/books/overview.html)进一步了解。

LED驱动电源参数配置相关的Zhaga Books如下:

  • Book 22:LEDset power interface

  • Book 23:LEDset information interface

  • Book 24:NFC programming of drivers made easy

  • Book 25:NFC Readers with Bluetooth interface for in-field programming of drivers

Zhaga Book 22,23,24,25定义了驱动电源的参数调整标准

通常经销商环节并不需要对DALI电源中面向应用的大部分参数进行配置,而且通过DALI接口对输出电流进行设置的功能特性也属于电源厂商的自定义行为,并非DALI标准定义。在执行相关配置前,需要仔细阅读电源规格书和咨询厂商来获取操作指导。

 

灯具厂

目前国内灯具厂商基本上还是以工程需求来指导DALI灯具生产制造,而不是设计好DALI灯具供客户选择。如果灯具厂商要规划成套的DALI灯具,也需要根据后文工程商(设计单位)列出的要素来评估测试配套的DALI电源。

灯具厂在将DALI电源和灯具LED模组匹配时,也需要根据LED模组的输入特性和灯具的设计参数来调整LED电源的输出电流,正如经销商为他们的客户进行设置的那样。同时,如果DALI电源支持了可选的Memory Bank 1,灯具厂可以向DALI电源中的Memory Bank 1 写入自定义的OEM信息,诸如OEM GTIN (Global Trade Item Number,全球交易码)和 OEM ID Number(ID号)。每个电源中写入的OEM GTIN和OEM ID组合应该是唯一的,这些信息在应用中可代替Memory Bank 0 中电源厂商写入的GTIN和ID数据,作为灯具设备唯一的身份标志。

除了对电源输出参数进行配置以匹配LED模组和写入OEM信息外,灯具厂通常还需要对DALI灯具进行各项功能测试来测试DALI灯具的调光性能和故障检测功能,此时就会涉及到DALI电源中的常用参数配置。灯具厂在生产过程中对DALI灯具进行的常规批量测试还没有标准,均为厂商根据自身条件、所用电源厂商提供的测试支持和客户对灯具的要求来自主设计。最常见的做法是将多个灯具接入到测试总线上,通过一个DALI控制主机来发送控制命令和读取DALI灯具的状态信息。

  • 测试之前先按照DALI标准定义的地址分配流程进行地址分配,每个灯具获得合法的地址后可就可以分别对单灯进行测试。

  • 在进行调光测试时,可利用外接的电流检测设备或者光照度检测装置来检查灯具的光输出是否和控制目标吻合。

  • 如果灯具的LED模组和DALI电源接线可分离,也可以在灯具的LED光源和DALI驱动电源之间接入DALI驱动电源输出短路和开路的继电器开闭装置,这样一来可以测试DALI电源中的故障检测机制是否正常工作。

  • 根据需要,在试产时还可以引入高低温下的DALI通信测试。

  • 根据需要,在试产时还可以引入DALI通信下的大量数据收发的传输可靠性测试。

  • 在以上测试完成后,需要对DALI灯具进行RESET恢复出厂设置(包括删除已分配的地址)。

灯具厂的测试为了追求效率,应该尽可能对灯具进行批量自动化测试,而测试所用到的工具(包括控制主机、辅助测试设备、自动测试的软件或用户交互界面等)是需要定制开发的,关于自动批量测试的系统方案下次专门讨论,此处不再深入。

 

工程商(设计单位)

作为产品应用落地的最重要的环节,工程商对DALI电源(或者DALI灯具)的调试和测试需求是实打实的。中大型项目还会有专门的设计单位(设计院所和设计公司)来负责项目前期的方案设计,这当中就免不了DALI电源和灯具的选型。由于对于DALI产品版本不清楚或者对DALI电源的基本参数、工作性能不熟悉,常常导致无法满足项目的设计目标,大大影响用户体验和业主满意度。如果能在项目设计之初或者工程实施早期对所选用的DALI电源进行一些测试,就可能避免掉坑返工的危险,抑或提高系统集成调试阶段的进度。

实际项目中,在电源选型阶段,除了根据基本的电气参数和安装尺寸限制需求来遴选电源外,还要重点考虑以下几个方面的因素:

  • 电源输出调光的工作模式。DALI调光电源可以采取恒流降幅(CCR,Constant Current Reduction,或称为Amplitude 模拟)调光、恒流PWM(脉宽调制,或称为Digital,数字)调光、恒压PWM(通常在低压调色灯具中应用)、混合模式调光(即CCR和PWM混合)等不同的方式来达到调节光输出(实际上是电源的平均输出电流)的目的。不同的工作模式既有技术方案成本考虑,也有目标应用需求差异化的原因。输出调光的工作模式信息在欧美电源厂商的产品规格书和产品外壳标识中一般均有体现,甚至会标出CCR调光范围、PWM调光频率等具体数据。在DALI DT6标准中,也有一项数据可以部分体现电源的输出调光工作模式特性,后文调试部分再解释。调光工作模式会影响频闪效应、色温偏移等表现,也间接地影响了后面将会提到的输出调光深度和调光平滑度性能,这些共同决定了灯具的调光品质。

  • 电源的输出调光深度。长期以来,电源的输出调光范围并没有引起足够的重视,因为传统的相角调光或0-10V调光对调光深度的支持并没有严格的要求,由于技术原因,下限5%可能已经为大多数应用所接受。DALI电源中对于电源的最小调光级别(即所谓的调光深度)有专门定义,且这个级别数值基本上由电源厂商固化。众所周知,DALI的调光控制级数是0~254,除了0表示关闭输出外,1~254是仅有的能用的调光范围,但是DALI电源实际的调光范围比这个更窄,主要原因就是DALI电源的物理最小调光级别(Physical Minimum Level,简称PHM)通常是比1更大的值。在IEC 62386-102中定义的调光曲线为指数曲线,调光级别1对应的光输出比例值为0.1%,而当调光级别为85时对应的光输出比例约为1%,254对应100%。由于前文提到的调光工作模式的原理差异,大部分DALI电源能做到的是1%或者更高的PHM值,PHM低于1%的DALI调光电源通常需要采用混合调光工作模式来实现。需要特别指出的是,DALI电源的调光曲线在DALI-2认证时是需要测量光输出来验证的,尽管允许一定的偏离度,但是厂商之间调光性能一致性还是有保证的。

  • 输出调光平滑度。DALI的调光级别虽然只有1~254共254级,但是输出调光过渡时,仍然可以可选地运用线性插值手段实现高精度的平滑调光效果,从而带来更为舒适的体验。除了DALI电源内部需要采用高精度控制算法外,还需要硬件配合,以避免调光过渡中的不舒服的闪烁。

  • DT8支持。如果目标应用需要色温调节和颜色控制,需要确认DALI电源支持DT8 Tc (目前已有DALI-2认证)或DT8 xy坐标/RGBWAF颜色类型(近期预计发布DALI-2认证测试序列)。获得DALI-2认证的电源兼容性较高,而未经认证的DT8电源在市面上仍有不小比例,使用前应尽可能多进行DALI控制接口测试和性能评估。

  • DALI-2认证。虽然DALI-2认证推出3年左右,通过认证的产品也超过1000个型号,但是国内的工程应用中并没有引起足够的重视。究其原因一是DALI联盟在国内的推广起步较晚,二是国内电源厂商的DALI-2认证产品比例不高,一旦项目有成本预算限制或者工程商经验不足,就很容易忽略掉DALI-2认证的重要性。完全符合DALI 1.0的电源产品其实很大程度上可以兼容DALI-2应用的,不过由于DALI 1.0的认证是厂商自我声称采用自愿注册制,国内厂商的DALI 1.0电源存在不小的不兼容风险,如有选用应深度测试DALI控制兼容性和性能。另外需要注意的是,DALI-2认证是针对每款电源型号的,不是针对单一厂商的,同一厂商可能同时生产符合DALI-2认证和不符合DALI-2认证的产品,需要仔细甄别,方法是一看产品规格书,二看DALI联盟网站DALI认证产品数据库。

  • 新特性。电源是否需要支持D4i等新的DALI标准,如果项目需要配置DALI新标准定义的特性, 应该取得厂商技术资料和确认D4i认证信息。

 

终端用户和维护单位

一般来说,终端用户只能根据项目交付时允许的方式对DALI灯具常规监控。对于个人住宅类的项目,用户基本上是对DALI电源无感的,出了问题基本上只能联系工程商来处理。但是对于大规模的商业照明项目,DALI电源的后期维护仍然是必不可少的,其中一个重要的工作就是更换故障电源或者寿命将到期的电源。如果终端用户自己负责维护,还是要依靠项目实施后能提供的方式进行。

因此项目实施后维护单位实际承担了DALI电源的故障诊断和维护更换等工作,这个时候除了前期选型不合理导致的故障和性能问题外,大部分的工作要依赖所用的上层系统和网关主机类的功能。诸如设备地址丢失、灯具偶尔失控等问题在排除产品选型不当的问题之外,可能会需要在总线上接入额外的监控主机来监听数据包和查看系统不支持的DALI参数配置信息。在确定故障电源进行电源或灯具更换时,如果系统不支持快捷更换(如系统备份了故障灯具信息,并可以在新的灯具更换后将原有配置信息导入),使用外置工具来离线配置好新的电源参数有时候会更加方便。

 

说到DALI电源调试,还有谁?

除了DALI电源的应用过程中涉及的各个环节,研发DALI主机和协议转换网关类的厂商出于测试自身产品的需要,常常也需要对DALI电源进行测试来调试主机网关的功能。尤其在符合新的DALI标准的产品上市之后,主机网关厂商需要实时升级功能来支持这些新的设备类型或者功能特性,对这些电源产品进行联调验证功

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