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大力哥谈 DALI – DALI 电源调试和配置参数揭秘

发布者 |2020-11-16T13:45:32+08:00十一月 16th, 2020|大力哥谈 DALI, 技术文章, 最新文章|大力哥谈 DALI – DALI 电源调试和配置参数揭秘已关闭评论

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能是很常见的场景。当然,在完成功能验证之后,我们还是建议为这类产品做DALI-2应用控制器类(IEC 62386-103标准中定义的Application Controller)认证。在D4i标准发布之后,还有一类单灯应用的传感器、通信扩展模块产品需要和D4i接口,这类产品从研发到生产销售也需要配合D4i的电源测试。

为什么不提电源厂商?

说了这么多,其实DALI电源厂商才是需要对测试、调试了解最多的,为什么不提呢?因为作为一个合格的电源厂商,应该已经具备了这项能力,不然是很难想象会做出有品质的产品。电源厂商对DALI电源各项配置参数的理解水准也是对其DALI电源产品水平的一个重要评判依据,这方面国内同行尚有不少提高的空间。

用什么测试?

工欲善其事,必先利其器。如何选择合适的调试工具呢?

DALI 调试的工具接口

DALI总线不是RS485或RS232那样的通用工业总线,用来调试的工具并没有行业统一标准,DALI调试的工具基本上可分为3类:

  • 定制的离线工具。
  • 依赖计算机上位机软件并通过的USB、RS232或TCP/IP和计算机相连的DALI控制器。
  • 专用协议网关,如KNX、BACnet或私有协议总线和DALI的协议转换网关。

定制的离线工具一般为厂商为了自身研发生产测试需要专门开发,不具备流通性和通用性,外界很难获取。这些工具出于提高某个环节的测试效率或者易用性,可以快速测试DALI电源的某些功能。依赖计算机上位软件的DALI控制器为行业内一线厂商必备,是一种为客户提供通用的DALI电源配置和测试的工具,不同厂商的工具能实现的功能基本类似,是主流的DALI电源的调测方式。专用协议网关主机有的自身具备用户界面,可以进行一些基本功能测试,另外可以通过系统管理软件功能提供较复杂的调试和测试功能。这类产品的DALI配置和测试能力因产品而已,在照明控制领域积累深厚的一些国外厂商的产品提供的能力会更丰富。

推荐的工具

如上所说,对于DALI电源的测试和配置工作来说,选择一个连接到PC的DALI控制器就能完全满足需求。在主流的国外厂商提供的产品中,受到广泛认可的还是锐高的DALI USB控制器、DALI总线电源DALI PS1或PS2及配套的masterConfigurator。不过使用其他同类厂商的这类产品,基本也不会影响对各项控制操作和配置参数的理解。

一线电源厂商的DALI USB接口调试工具

注意:有些厂商的工具内部集成了总线电源,使用时并不需要需要外接总线电源。Tridonic DALI USB需要配合外置总线电源使用,比如Tridonic的DALI PS1或者PS2。

热身运动

热身运动不是要你蹦蹦跳跳,是为了后面详细的测试进行必要的前置准备。

搭建调试环境

调试DALI电源之前,应该先做好下面的准备:

  • 安装好PC端的软件masterConfigurator
  • 并将DALI USB通过USB连接到PC,并能在打开的masterConfigurator软件中被正确识别。
  • DALI USB的DALI接到DALI总线电源的输出DA线上。
  • DALI总线电源的输入接到交流输入供电上。

以常规的交流输入的单路恒流输出的DALI DT6电源为例,接着按照下面的步骤将DALI电源的线接好。

  • 将电源连接到匹配的灯具LED模组。如果电源本身需要通过LEDset或者拨码开关等配置电流值,一定要先设置正确,以便电流过大超过LED模组能力而损坏模组。如果不接LED模组,DALI电源也可以正确识别和收发命令,但是无法控制输出亮度,因为此时会检测到输出开路故障,汇报的亮度按照标准统一为255(MASK)。也可以将输出接到CV模式下的电子负载上,可以方便观测输出电流值,这种设置面向比较专业的测试人员。
  • 将电源的输入供电接入到交流电,可暂时不供电。
  • 电源的DALI接口接到DALI USB的DALI接口即DALI总线上。
单台DALI电源调试设置

注意:使用推荐的DALI USB控制器和配套软件时如果有疑问,可查看软件自带的使用手册“masterConfigurator manual”。对于和厂商自定义功能紧密相关的软件操作,可以选择忽略。

快速测试

所谓快速测试,是指快速验证一下调试环境是否正确接线。正常情况下DALI总线上的所有设备应该能接收并响应DALI USB控制器发出的广播命令。选择软件的左侧树状列表的最顶层(即DALI USB)后,在右侧会出现下图所示的功能区。选择点击中间区域的“Quick test”区域的按钮,如Off(关闭)、Maximum Level (设置为最大亮度)、Minimum Level(设置为最小亮度)、Brighten(调亮)和Dim(调暗)。点击按钮即向DALI总线发送广播命令,DALI电源接收后会控制灯光做相应的变化。

只要连上DALI USB,就可以执行广播命令进行测试

这一步验证无误可以作为下面测试的基础,如果出现问题就需要先查找上一步搭建过程中的疏漏了。常见的问题如下:

  • 总线电源未供电或者输出接线不正确。使用万用表分别测量总线电源输出端子、DALI USB的DALI信号端子、DALI电源的DALI信号端子间的电压,典型值应为16V。
  • DALI驱动电源未供电。一般来说DALI电源上电后默认是有输出的,如果接LED模组此时应该点亮,如开路则应有电压(该电压为稳定的电压或由于输出开路保护反复打嗝的变动电压值)。
  • DALI USB未在软件中正确识别。需要关闭软件后,拔插USB接线一次,再重新打开软件。

系统部署

地址分配(Addressing)

无论是单灯测试还是批量组网测试,地址分配都是必不可少的。所谓的地址分配,就是按照一定的机制,将DALI电源中的Short Address从255(表示尚未分配地址)更改为0~63内的值。只有在完成地址分配后,我们才可以方便地在软件界面上进行更多的单灯操作。使用软件中自带的“Addressing”功能,可以按照需要进行“New Initialisation”和“System extension (address previously unaddressed devices)”两种分配方式。前者会先将总线上所有的DALI电源地址删除再执行地址分配,后者则只对尚未分配地址的电源进行地址分配。如果总线上接入的电源较多,这个过程可能长达数分钟。

地址分配支持两种方式

地址分配完成后,在左侧列表中就会显示出所有的设备(请先忽略下图中的厂商私有协议支持的输入设备类产品DALI XC)。如果原来的设备中已经保存了分组信息,那么在列表中将会按照分组号进行展示(如G0代表的是Group 0)。点击分组号,左侧显示的也是通用的功能操作区,比点击DALI USB显示的功能多了以下几个功能。

  • Regroup(重新分组):将当前组的所有设备统一分到另外的编组。
  • Recall scenes(调用场景):调用指定的场景(0~15)。
  • Set scenes(设置场景):设定场景的亮度(色温,如果设备支持的话)并保存。
分配地址后,设备会按照编组信息归类,组控界面可以执行基本操作

编组(Group)编组信息是存储在电源内部的,软件显示的每个编组实际上只不过是读出电源中的分组信息进行汇总而已。DALI电源中关于Group的信息共有16个bit,分别代表Group0~15,如果对应的bit为1,则表示电源属于该Group。一个设备可以属于不同的组,而DALI总线上的某个Group内的设备其实就是该Group bit为1的所有设备。编组的目的是可以使用Group Address(组播)方式进行控制,也就是分组控制。编组信息即使在设备的Short Address地址删除后仍然保持不变,除非执行恢复到出厂默认值的复位操作。编组可以在组界面和单灯控制界面中进行操作。在地址分配完成后,如果已经检测到有编组存在,点击编组号,则可以进行整组重新编组。在后面提到的单灯操作界面中,可以更为方便地设置该设备的编组信息。

场景(Scene)

场景信息和分组一样,每个电源设备支持16个场景的预设数据,分别编号为0~15。对于只支持DT6的DALI驱动电源来说,每个场景只保存一个亮度值,0表示关闭,1~254表示级别,255(MASK)则表示该场景不启用。如果支持DT8 Tc、xy坐标或RGBWAF等颜色类型,则场景中还可以保存对应的色温或者色彩数据。配置场景就是设置每一个场景号要保存的亮度和色彩数据。调用场景的过程就是电源将当前的输出变为该场景中保存的亮度和色彩值的过程。删除一个场景只要将电源对应场景号的数据设置为255(MASK)就可以了。场景信息同样不受设备地址删除或重新分配的影响,除非执行恢复出厂设置操作。

调光命令(Arc Power Control)

调光命令是能够改变DALI电源功率输出从而改变灯具亮度的命令,一种是直接命令(Direct Arc Power Control,简称为DAPC),一种是间接调光命令(Indirect Arc Power Control,简称为IAPC)。Arc Power的字面意思是电弧功率,因为DALI最初是为荧光灯管制定的,所谓电弧功率是指荧光灯从镇流器的获取的功率,从而和镇流器从电网消耗的功率区分开。在LED照明时代,Arc Power即指LED模组从LED电源获取的功率,同样有别于驱动电源的输入功率。虽然控制的是功率大小,不过调光曲线和调光级别最终还是以光源发出的光亮度为准。按照LED灯珠的特性,在正常的工作范围内LED的光通量(衡量光源总亮度的参数)和其输入的电流大小基本成线性关系,所以可以间接地以DALI电源的输出电流(或者平均电流)变化来评估调光特性。DAPC指令只有一条,名称就是DAPC,在单灯控制功能区点击“Quick test”弹出的控制面板中,最上面的“Intensity”(亮度)直接控制区域,就是通过发送DAPC命令控制输出亮度的。而“Actual”(实际亮度)显示的数值是“QUERY ACTUAL LEVEL(查询当前灯具当前亮度级别)”获得的返回值。而在“Quick test”下方的“Standard”区域显示的则是发送IEC 62386-102定义的Control Gear支持的标准IAPC指令,包括:

  • Recall scenes (0~15):发送GO TO SCENE(scene number)命令,调用指定场景。按照Fade Time参数值过渡到目标值。
  • Minimum level:发送RECALL MIN LEVEL命令,调用最小亮度。立即执行,无过渡。
  • Maximum level:发送RECALL MAX LEVEL命令,调用最大亮度。立即执行,无过渡。
  • Dim:发送DOWN命令,灯光调暗。调暗的步数为Fade Rate参数保存的值,过渡时间为固定的200ms。
  • Brighten:发送UP命令,灯光调亮。调亮的步数为Fade Rate参数保存的值,过渡时间为固定的200ms。
  • Step darker:发送 STEP DOWN命令,灯光调暗一个步长,过渡时间为固定的200ms。
  • Step brighter:发送 STEP UP命令,灯光调亮一个步长,过渡时间为固定的200ms。
  • Step darker-off:发送 STEP DOWN AND OFF命令,灯光调暗一个步长,如果到达最下亮度则关断。过渡时间为固定的200ms。
  • Min. level+step brighter:发送 ON AND STEP UP命令,灯光调亮一个步长,如果当前为关闭状态,则以最小亮度开启。过渡时间为固定的200ms。
  • Off:发送OFF命令,关闭输出。立即执行无过渡。
单灯快速测试面板

注意:Step darkerStep brighterStep darker-offMin. level+step brighter操作只有在软件主菜单打开View->Advanced settings选项才会显示出来。后面我们会提到这些DAPC和IAPC是如何受到Fade TimeFade Rate参数影响的。

一般功能测试

一般功能测试的项目适用于所有IEC 62386-102定义的Control Gear类设备,当然包括支持DT6、DT8的LED驱动电源。

设备信息

在单灯控制界面最上方,显示的是当前DALI电源(灯具)的设备信息,基本上是从设备的Memory Bank 0中读出。

设备信息展示区

不过要注意的是,上面显示的信息中只有下面这几个是DALI标准中定义的数据。

  • Firmware version:固件版本,厂商自定义数值含义,仅做参考。
  • DALI version:DALI版本,通过版本是V2.0还是V1.0可以简单地判断出电源是支持DALI-2还是旧的DALI 1.0。
  • Serial Number:即ID(Identification Number),产品序列号。
  • Light source:光源类型,用于表示DALI灯具的光源类型,目前LED驱动电源显示的均为LED。

其他显示的信息为厂商自定义信息,支持厂商自己的产品。如果所测试的是其他厂商的产品,一般显示信息是无意义的。

基本配置

前面在基本测试部分已经提到编组和场景的概念,在单灯操作界面可以很方便地进行编组和场景设置。更改后的数据需要点击当前界面的上方的“Save”按钮进行保存才会真正写入到设备中。

编组设置

“Member of group(s)”显示的是当前的设备属于哪些组,高亮显示的位表示设备是这一组的成员。点击即可切换组成员资格,保存后生效。

设备编组状态和设置区域

场景设置

设置一个场景只需要勾选Scene x前的勾选框,再填写亮度值即可。删除一个场景,取消前面的勾选框即可。注意:默认情况下,亮度数值和其方括号内显示的百分比是按照对数调光曲线计算的。如果在DT6扩展配置中选择了线性调光曲线,则相应的数值和百分比关系会发生变化。这种关系基本上不会在电源内部内自动发生转换,使用者需要自行更改。

场景设置

DALI默认参数DALI电源(也适用于所有Part 102定义的Control Gear类设备)都有一组默认的参数来定义设备的灯光过渡行为、最大最小亮度、上电和总线故障时的亮度值,这些参数值用户可以根据应用需要进行更改。DALI 1.0(或简称为DALI)版本和DALI-2版本在参数类型上稍微有点区别,DALI-2增加了Extended Fade Time(扩展过渡时间)参数,用来提供更宽的过渡时间范围。

DALI默认参数设置

过渡时间(Fade Time)DALI的平滑调光指的就是灯光在不同亮度之间过渡时的无闪烁顿挫的体验,Fade Time参数定义的是过渡(渐变)时间,适用于那些能够明确计算出目标亮度值的控制指令,如DAPCGO TO SCENE (scene number)等。Fade Time的取值范围为:<0.7秒, 0.7~90.5秒。默认取值为<0.7秒,意味着灯光应该以最短的过渡时间进行亮度切换。初次接触DALI电源者,可能会因为没有设置较慢的Fade Time而错失了评估平滑调光的机会。过渡速率(Fade Rate)Fade Rate是另外一个影响灯光过渡的参数,和Fade Time不同,Fade Rate主要影响那些需要指定过渡步长的命令,如UPDOWN。适用Fade Rate的命令在执行时,统一使用200ms的过渡时间。Fade Rate取值范围为2.8~358步/秒,默认为45步/秒,取值越大意味着越快的Fade Rate,取值越小意味着越慢的Fade Rate。最小亮度(Minimum level)物理最小亮度(Physical lower limit)最小亮度(Minimum level)限制了在灯光调暗时的最小限制值,取值范围为物理最小亮度~最大亮度值。物理最小亮度(Physical lower limit)是由电源厂商出厂时设定而无法由终端用户更改的,它表示电源物理上能允许的最小亮度值。上电亮度(Power On Level)上电亮度(Power On Level)的取值范围为:

  • 0~254(0~100%):上电后,电源设置为设定的亮度值。
  • 255(MASK):不启用上电亮度值,上电后电源设置为上一次通电时点亮时的亮度(LAST ACTIVE LEVEL)。

无论上电时的目标亮度值取自设定的上电亮度值还是上一次通电点亮时的亮度值,电源在启动过程中如没有接收到其他DAPC或IAPC指令,应该立即将输出设定为目标亮度值,无过渡。意图控制上电时灯光过渡效果的,应该在上电后的500ms内发送DAPC或者IAPC指令来阻止正常启动流程,实现可控的启动过渡效果。注意:某些厂商的电源支持私有的开机启动Fade Time设置,这个特性不是DALI标准中的定义,需要参考厂商的相关资料设置。系统故障亮度(System Failure Level)系统故障亮度(System Failure Level)定义了当系统总线出现故障时(通常指总线电压掉电),电源(灯具)的输出亮度应该切换的目标值,取值如下:

  • 0~254(0~100%):系统故障时,电源立即切换为设定的亮度值,无过渡。
  • 255(MASK):不启用,系统故障时不做任何动作。

扩展过渡时间(Extended Fade Time)DALI-2中加入了扩展过渡时间(Extended Fade Time)来实现更宽的过渡时间设置,取值范围为:

  • Fast:最快
  • 100ms~16分钟:上下限均比Fade Time的范围要宽。

Extended Fade Time只有在Fade Time和DT6中加入的Fast Fade Time均为0时才有效。

设备状态

IEC 62386-102 标准中定义的设备状态(Status)字节的每个位含义如下:

Control Gear Status状态位定义

在软件功能区的标签页中选择“Status”可以查看当前的状态值,这里的状态名称排序(先左侧从上到下,再右侧从上到下)和Status字节的位定义一一对应。

Control Gear Status显示区域

几个观察的重点标志位如下:

  • Lamp Failure(灯具故障):当DALI灯具内部发生电源输出开路、短路或其他接线故障时一般会报出。
  • Lamp on(灯具已打开):当前灯具打开状态。
  • Address missing(shortAddress is MASK?)(未分配地址):出厂时默认无地址,即地址值为255(MASK)。

DT6 (LED Module)扩展功能测试

因为LED的特性允许更快更灵活的调光控制,DT6(Device Type 6, IEC 62386-207定义)为LED Module(LED模组)扩展了Dimming CurveFast Fade Time等配置参数和扩展的状态位,DALI LED驱动电源如无意外都应支持DT6的扩展功能。

调光曲线(Dimming Curve )

调光曲线在IEC 62386-102定义的Control Gear的一般要求中只有logarithmic(对数)曲线一种,因为LED控制的灵活性,DT6扩展了一个新的参数选项,允许用户选择linear(线性)曲线。顾名思义,线性曲线意味着给定的亮度级数(Level)和灯具输出亮度成线性关系,比如我们前面提到在对数曲线时给定85对应的灯具输出相对比例为1%,但是在线性调光曲线时,85对应的是85/254=33.46%。显然,对数曲线和线性曲线下同样的Level数值对应的输出亮度差异巨大。大部分的应用,从接受用户调整的输入到灯具的光输出,对数调光曲线是最适合人眼的生理特征的。那么什么情况下需要使用线性曲线呢?线性曲线为外部调光控制器的自定义调光曲线留下了一个机会,当外部调光器内置了调光曲线(比如对数曲线)时,将DALI电源内置的调光曲线设置为线性就保证了前级调光曲线的正确性,线性曲线某种程度上意味着取消了调光曲线,因为线性已经直线了!还有一种情况,灯具的照明对象并不是人眼,像植物照明中的大功率电源,其光输出比例由光配方决定,所以也不适用面向以人为中心设计的对数调光曲线。

DT6 调光曲线选择

快速过渡时间(Fast Fade Time)

LED光源具备极低的延迟,因此可以支持比传统光源更快的过渡时间,尽管DALI-2中为一般Control Gear增加的Extended Fade Time已经扩展了Fade Time的下限(100ms),但是还不够低和精细。DT6扩展的Fast Fade Time(快速过渡时间)将下限扩展到 <25ms,设置精度为25ms,直到675ms。这就使得过渡的时间控制更为精确。当然并不是每个DALI电源都设计成能支持这个范围,所以还有一和出厂设置的只读参数Minimum Fast Fade Time用来告诉用户这个电源能支持的最小的快速过渡时间,如下图中显示的“Minimum:100ms”表示当前设备的最小Fast Fade Time为100ms。这样一来,用户能设置的Fast Fade Time就不能比这个值更低。

DT6 Fast Fade Time显示和设置

各种过渡时间的应用优先级

如前面所述,一个支持DALI-2和DT6的DALI电源实际上具备三个和过渡时间相关的参数,分别为:Fade TimeExtended Fade TimeFast Fade Time。怎么判断当前电源实际起作用的过渡时间取自哪一个参数呢?我们可以按照下面的优先级不同来判断。

  • 优先级1:Fade Time。如果Fade Time不为0,则使用Fade Time中指定的时间,否则检查优先级2。
  • 优先级2:Fast Fade Time。如果Fast Fade Time不为0,则使用Fast Fade Time中指定的时间,否则检查优先级3。
  • 优先级3:Extended Fade Time。如果Extended Fade Time不为0,则使用Extended Fade Time中指定的时间,否则设备不采用过渡时间,而以设备物理上能达到的最快速度来做亮度切换。

基准测量(Reference Measurement)

基准测量的目的是为当前的灯具标定一个功率和电流参考基准,这样就可以在出现功率和电流异常时进行汇报。不过这个功能是可选的,在大部分市售(尤其是国内厂商的产品)产品中并不支持。并且在最新的IEC 62386-207ed2.0:2018中,已将这个功能移出而作为独立的IEC 62386-216 (Device Type 15, DT15)存在,未来的产品即使支持功率基准标定,也将会以支持DT15的形式存在。如果电源支持标定,过程可能长达15分钟。点击开始后,通过观察按钮右侧的Status来了解标定是否执行完毕。标定的内部流程由厂商自主定义,非DALI标准。

DT6 基准标定测量控制区域

功能状态和功能支持

状态和当前工作模式对于支持DT6的设备,在Status中标签页的下半部分会额外显示出“Failure Status(故障状态)”和“Operating Mode(工作模式)”信息,这两个参数每个位的含义在IEC 62386-207中定义如下。

  • Failure Status(故障状态)
  • bit 0 : short circuit. ‘0’= No
  • bit 1 : open circuit. ‘0’= No
  • bit 2 : load decrease. ‘0’= No ,
  • bit 3 : load increase. ‘0’ = No
  • bit 4 : current protector active. ‘0’= No
  • bit 5 : thermal shut down. ‘0’ = No
  • bit 6 : thermal overload with light level reduction. ‘0’= No
  • bit 7 : reference measurement failed. ‘0’= No
  • Operating Mode(工作模式)
  • bit 0 : PWM mode active. ‘0’= No
  • bit 1 : AM mode active. ‘0’= No
  • bit 2 : output is current controlled. ‘0’= No
  • bit 3 : high current pulse mode is active. ‘0’ = No
  • bit 4 : non-logarithmic dimming curve active. ‘0’ = No
  • bit 5 : unused. ‘0’= default value
  • bit 6 : unused. ‘0’ = default value
  • bit 7 : unused. ‘0’ = default value
DT6 故障状态和工作模式显示

特性和可能的工作模式前面的故障状态位表示的每种故障都是可选的,电源通过只读参数“Features”来表示自己支持哪些特性,如通过这个信息就能了解电源的哪些故障状态是可被利用的。

  • Features(特性)
  • bit 0 : short circuit detection can be queried. ‘0’= No
  • bit 1 : open circuit detection can be queried. ‘0’ = No
  • bit 2 : detection of load decrease can be queried. ‘0’ = No
  • bit 3 : detection of load increase can be queried. ‘0’ = No
  • bit 4 : current protector is implemented and can be queried. ‘0’= No
  • bit 5 : thermal shut down can be queried. ‘0’= No
  • bit 6 : light level reduction due to over temperature can be queried. ‘0’= No
  • bit 7 : physical selection supported. ‘0’= No

同样的,前面提到的工作模式指示也是可选的,电源通过只读参数“Possible Operating Modes”来标识支持哪些可能的工作模式。

  • Possible Operating Modes
  • bit 0 : PWM mode is possible. ‘0’= No
  • bit 1 : AM mode is possible. ‘0’= No
  • bit 2 : output is current controlled. ‘0’= No
  • bit 3 : high current pulse mode. ‘0’ = No
  • bit 4 : unused. ‘0’ = default value
  • bit 5 : unused. ‘0’ = default value
  • bit 6 : unused. ‘0’ = default value
  • bit 7 : unused. ‘0’ = default value

在标签页“Overview of functions”中可以看到当前电源的特性支持和可能的工作模式信息。

DT6 特性支持和可能的工作模式显示

注意:标签页“Overview of functions”只有在软件主菜单打开View->Advanced settings选项才会显示出来。

DT8 (Colour Control)扩展功能测试

支持DT8的DALI电源拥有色彩控制的能力,按照色彩类型(Colour Type)的不同,目前DALI电源能够支持的色彩类型组合为:

  • 只支持 Colour Tempearature Tc, 支持这个颜色类型的电源(灯具)即为Tuneable White,白光色温可调电源(灯具)。
  • 只支持 RGBWAF,即支持Red/Green/Blue/White/Amber/Free Colour最多6个通道的色彩混合的电源(灯具)。
  • 同时支持Tc、xy色坐标和RGBWAF色彩类型的电源(灯具)。

目前(2020年11月)支持DALI-2认证的只有DT8 Tc一种类型的产品,所以下文主要以支持DT8 Tc的DALI电源为例说明扩展功能。

DT8 场景和默认参数

支持DT8意味着DALI电源的输出不仅包含亮度信息,还要包含色温、xy色坐标或者RGBWAF等色彩的值。

DT8 场景设置

在一般设置区域的场景设置中,设置每一个场景的数据时,可以指定亮度和色彩数值。当亮度值为255(MASK)时,场景调用时亮度保持不变。当色彩类型为255(MASK)时,场景调用时色彩保持不变。如果二者数据均有效,场景调用时则同时切换亮度和色彩输出。

DT8 场景设置

下图为颜色类型为色温和xy色坐标时的设置方式。左侧的色温值设定直接拖动滑杆即可,右侧的色坐标则需要移动x轴和y轴的位置来设定颜色。两个界面都有一些快捷的色彩数值按钮方便用户直接点击设定,在设定色彩时所接的DALI电源会同步将输出设定到指定的色温或颜色。这里的操作同样适用于下面对“Power On Level”和“System Failure Level”时的色彩数据设定。

DT8 场景数据设定

DT8 默认参数

支持DT8的电源会在Power On Level和System Failure Level中多出色彩的数据,当上电和系统故障时,除了亮度之外色彩数据也会按照这里设定的数值切换。设置方法和上述的场景数据设定相同。如果色彩数据中的色彩类型为255(MASK),上电时会切换到上一次通电时的色彩数值,系统故障时则保持当前色彩不变。

DT8 默认参数设置

DT8 Tc 配置

色温配置

DT8 色温功能和最小亮度设定类似,也有一些范围限制。分别为:

  • Physical lower limit:设定的是“COLOUR TEMPERATURE Tc PHYSICAL WARMEST”,物理最低(暖)色温值
  • Minimum colour temperature:设定的是“COLOUR TEMPERATURE Tc WARMEST”,最低(暖)色温值
  • Maximum colour temperature:设定的是“COLOUR TEMPERATURE Tc PHYSICAL COOLEST”,最高(冷)色温值
  • Physical upper limit:设定的是“COLOUR TEMPERATURE Tc COOLEST”,物理最高(冷)色温值
DT8 Tc 色温范围设置

和物理最低亮度不同的是,色温的物理范围需要允许电源厂商之外的用户设定,因为这和电源所匹配的LED光源特性有关,同样的电源可以匹配不同色温范围的双色温模组。在双色温LED模组确定后,需要将物理色温范围设定为LED模组对应的参数。最低色温值和最高色温值限制了用户在使用色温调节命令和场景调用、默认参数设置时能够使用的色温范围。尽管在命令传输和电源内部处理中使用的是Tc值(单位Mirek, =100,000/T, T的单位为Kelvin),但是软件界面上还是以更为直观的T(Kelvin)来显示和输入,用户应该明白这里的区别。色温混合值由双色温LED模组各自发出的光通量比例决定,而相对亮度为双路光通量之和和双路最大光通量之比决定。而一般冷暖色LED灯珠的光效有显著区别,因此在对色温混合有定量要求的场合,应该分别测量冷暖色LED灯珠的最大输出光通量,调节两路的光通量到比较接近的数值。注意:部分厂商的电源支持一些私有接口功能,可以允许用户对两路色温对应输出的最大功率进行分配,以恒流最大电流1000mA为例,可以分配一路为550mA而另一路为450mA,这样就可以部分补偿冷暖色温光效差异带来的色温混合误差。有的厂商则可以支持用户输入准确的两组LED灯珠的色坐标(而并非色温)和分别在最大电流时输出的光通量值,进而调整内部色温混合的算法来实现更为准确的色彩控制。甚至进一步允许用户输入LED灯珠的在不同功率和不同温度时的色坐标值,做进一步的功率补偿和温度补偿。显然,色温控制比单纯的亮度控制要复杂很多。不过在一般的相对定性的色温应用中,也许并不需要以上所列的各种为了精准色温控制而做的标定和补偿步骤。确认你的应用需求,并且咨询电源厂商是否支持DALI标准之外的色温控制标定和补偿特性。

执行自动校准

此项功能为可选特性,内部的校准机制为厂商自定义。如果支持,可以通过下面的界面控制开始和停止,并显示当前的自动校准状态。

DT8 自动校准功能区

颜色即时变化

颜色的即时变化决定了在临时色温值设定后,如果执行DAPC或IAPC命令,是否自动将色温随亮度同时过渡到将临时色温值。这个值对应的是GEAR FEATURES/STATUS(装置特性状态)字节中的bit 0,如下所示:

  • GEAR FEATURES/STATUS
  • bit 0 : Automatic Activation; ‘0’= No
  • bit 1..5 : Reserved; ‘0’ = default value
  • bit 6 : Auto calibration supported; ‘0’= No .
  • bit 7 : Auto calibration recovery supported. ‘0’ = No

在“Immediate Colour Change”标签中可以设定和显示。

DT8 颜色即时变化功能显示和选择

颜色状态

“Status Colour”标签页的下方“Device type-specific”内的“Colour”区域显示的是COLOUR STATUS(颜色状态)字节中的每个位的值,包括当前激活的颜色类型、自动校准状态、色温超出范围和xy色坐标超出范围等状态,定义如下:

  • COLOUR STATUS
  • bit 0 : xy-coordinate colour point out of range; ‘0’ = No
  • bit 1 : Colour temperature Tc out of range; ‘0’ = No
  • bit 2 : Auto calibration running; ‘0’ = No
  • bit 3 : Auto calibration successful; ‘0’= No
  • bit 4 : Colour type xy-coordinate active; ‘0’ = No
  • bit 5 : Colour type colour temperature Tc active; ‘0’= No
  • bit 6 : Colour type primary N active; ‘0’= No
  • bit 7 : Colour type RGBW AF active; ‘0’= No
DT8 颜色状态显示

颜色类型特性

“Overview Colour Functions”标签页内的“Colour”区域显示的是前所提到的GEAR FEATURES/STATUS(装置特性状态)和 COLOUR TYPE FEATURES(颜色类型特性)字节的每一位状态,COLOUR TYPE FEATURES 用来指示电源支持的色彩类型,定义如下:

  • COLOUR TYPE FEATURES
  • bit 0 : xy-coordinate capable; ‘0’= No
  • bit 1 : Colour temperature Tc capable; ‘0’ = No
  • bit 2..4 : Number of primaries; ‘0’..’6′
  • bit 5..7 : Number of RGBWAF channels; ‘0’..’6′
DT8 颜色功能显示

注意:目前Primary N类型虽然在IEC 62386-209中有定义,但是DALI标准组织考虑到RGBWAF已经能够完全实现Primary N原本想要实现的功能,所以未来不会有支持该色类型的DALI-2认证产品出现。关于DALI电源的进阶调试将另文介绍,敬请期待!

参考资料

  1. DALI 标准文件IEC 62386-101,102,207,209
  2. Tridonic 软件使用手册:masterConfigurator manual,DALIMonitor manual
  3. 文章内图片部分取自于Zhaga联盟、OSRAM、Signify(Philips Lighting)和Tridonic网站
  4. 文章内软件操作界面截图取之于Tridonic软件手册及软件运行界面

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大力哥
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