سیستم کنترل روشنایی یا روشنایی هوشمند چیست؟

یک طراحی روشنایی خوب مستلزم یک طراحی کنترلی خوب می باشد. کنترل روشنایی نقش مهمی در سیستم های روشنایی دارد و این قابلیت را به کاربر می دهد تا به صورت دستی و یا اتوماتیک :

• با استفاده از یک سوئیچ ، چراغ ها را روشن و یا خاموش کند
• نور را با استفاده از دیمر تنظیم کند

این قابلیت می تواند مزایایی در بر داشته باشد از جمله:

• انعطاف پذیری برای برآورده کردن نیازهای بصری کاربر 
• اتوماسیون برای کاهش هزینه های انرژی و بهبود ثبات

در سالهای اخیر، سیستم کنترل روشنایی شامل دو قابلیت اضافی شده اند:

• تنظیم رنگ منبع نور، از جمله سایه نور سفید 
• ایجاد داده ها از طریق اندازه گیری و / یا نظارت

بر اساس آخرین به روزرسانی ها در بنیان آموزش EE101، LCA: مقدمه ای برای کنترل روشنایی، این مقاله مروری بر عملکرد اصلی سیستم های کنترل روشنایی امروزی، مزایا و سؤالات اساسی مناسبی برای تعیین استراتژی کنترل روشنایی را ارائه می دهد. 

اثرات سیستم کنترل روشنایی
سیستم های کنترل روشنایی عملکردهای اولیه و کاربردی زیر را ارائه می دهند. کاربران نهایی از این توابع برای حمایت از مدیریت انرژی و یا نیازهای بصری استفاده می کنند.
سیستم های کنترل روشنایی در حال تحول برای ارائه عملکردهای پیشرفته هستند که بسته به نوع سیستم و نیاز، دسترس پذیری متفاوت داشته باشند.

مزایا: نیازهای بصری
با تنظیم شدت یک یا چند لایه از روشنایی در یک فضا، سیستم های کنترل روشنایی می توانند:

• ظاهر فضا را تغییر دهند
• کارکردهای مختلف فضا را تسهیل کنند
• جو و روحیه را تغییر دهند
• تابش خیره کننده را کاهش دهند
• با ایجاد توانایی کنترل روشنایی برای کاربران، رضایت کاربر را افزایش دهند 

مزایا: مدیریت انرژی
با کاهش روشنایی در زمان مصرف، شدت یا منطقه بندی، سیستم های کنترل روشنایی، هم تقاضا و هم مصرف انرژی را کاهش می دهند. براساس یک مطالعه توسط آزمایشگاه ملی لارنس برکلی(LBNL)، استراتژی های کنترل روشنایی عمومی و محبوب، ۲۴-۳۸٪ میانگین صرفه جویی در انرژی روشنایی را تولید می کند، که این مساله باعث کاهش هزینه های عملیاتی ساختمان خواهد شد.
عملکرد اساسی
سیستم های کنترل روشنایی، دستگاه ها و سیستم های ورودی / خروجی هستند. سیستم کنترل اطلاعات را دریافت می کند و تصمیم می گیرد که با این داده ها چه کار کند، و سپس میزان روشنایی را بر این اساس تنظیم می کند. در ادامه ما یک مدار روشنایی (پایه سوئیچ) را می بینیم. نیرو به منظور ایجاد گروهی از روشنایی ها در طول مدار حرکت می کند. این سیستم روشنایی نور را تأمین می کند.

سوئیچ کردن
یکی از خروجی های اصلی سوئیچ کردن است. در اینجا سوئیچ را می بینیم که روی خط بین منبع تغذیه و بار قرار گرفته است. هنگامی که سوئیچ بسته می شود (به عنوان مثال ، سوئیچ “روشن” است)، مدار کامل شده و اجازه می دهد جریان برق به بار تبدیل شود. با باز شدن مدار، جریان متوقف می شود (سوئیچ “خاموش” است)، و این باعث قطع برق در مدار می شود. این امر سوئیچ را به یک کنترلر تبدیل می کند.

دیمر
خروجی اصلی دیگر دیمر است. اگر از سوئیچ دیمر استفاده شده باشد، علاوه بر روشن / خاموش کردن، می تواند جریان را در حالت روشن بودن سوئیچ تغییر دهد، که باعث افزایش یا کاهش نور می شود. در اینجا ما یک دیمر را در مدار مشاهده می کنیم که روشنایی لامپ را تغییر و کاهش می‌دهد. بنابراین با دیمر می‌توان روشنایی یک لامپ را کنترل کرد.
ورودی خودکار در مقابل دستی
ورودی ممکن است دستی، اتوماتیک یا ترکیبی از این دو باشد، همانطور مشاهده می کنید در شکل زیر، عملکرد یک سنسور دیواری که به صورت دستی روشن می شود، نشان داده شده است.
با کنترل دستی، ورودی توسط کاربر آغاز و به صورت دستی پیاده سازی می شود. این برای برنامه های کاربردی هدایت شده توسط نیازهای بصری ایده آل است.
با کنترل خودکار، یک سیگنال از یک سنسور، کامپیوتر یا یک سیستم دیگر ساختمان، ورودی را فراهم می کند. میزان ورودی ممکن است بر اساس زمان، نیاز، سطح نور و یا شرایط دیگر باشد. کنترل اتوماتیک برای برنامه های مدیریت انرژی ایده آل است.
کنترل هوشمند
با کنترل دستی، کاربر در مورد تنظیم نور و میزان آن تصمیم می گیرد. با کنترل خودکار، این عملکرد توسط یک ریزپردازنده یا مدار منطقی انجام می شود. این ریزپردازنده یا مدار منطقی کنترلر روشنایی نامیده می شود، که هوش سیستم کنترل را فراهم می کند. کنترلر روشنایی، سیگنال های کنترل ورودی را بر اساس الگوریتم آن ها ارزیابی می کند و تصمیم می گیرد که چه موقع و کجا میزان روشنایی را تنظیم کند.
کنترلر ممکن است به عنوان یک مدار منطقی در یک دستگاه کنترل مستقل و یا به عنوان یک جزء جداگانه در یک سیستم کنترلی نصب شود. اگر یک مؤلفه جداگانه باشد، ممکن است در یک مکان مرکزی (هوش متمرکز) یا در مجاورت بار قرار داشته باشد و یا در لامپ های داخلی تعبیه شده باشد (هوش توزیع شده). هرچه سیستم کنترل هوشمند بیشتر توزیع شود، نورپردازی انعطاف پذیر تر و واکشنی تر می باشد.
خروجی قطع و وصلی در مقابل تدریجی
اغلب ، هر دو سوئیچ قطع و وصلی و تدریجی در ساختمان مطلوب می باشد.
سوئیچ قطع و وصلی علیرغم ساده بودن از انعطاف پذیری کمتری برخوردار است و دارای محددیت هایی می باشد. همچنین ممکن است در فضاهایی که بیش از یک کاربر دارند اختلال ایجاد کند. در نتیجه، این امر به ویژه برای برنامه های مدیریت انرژی مانند خاموش کردن خودکار و همچنین کنترل دستی، بسیار مؤثر است.
سوئیچ تدریجی شدت نور بین سطوح روشنایی را با انتقال ساده تغییر می دهد، در نتیجه این سطح بالا از انعطاف پذیری می تواند نیازهای بصری کاربر را برآورده کند. اکثر لامپ های LED که دارای درایورهای تدریجی به عنوان یک گزینه استاندارد هستند موجب کاهش هزینه می شوند. خواب دادن به ویژه برای برنامه های نیازهای بصری و برای تصویب استراتژی های مدیریت انرژی ، مانند کنترل نور روز یا تنظیم تنظیم کار ، در فضاهای اشغالی مناسب است.
منطقه‌بندی کنترل
منطقه‌بندی کنترل یک جنبه مهم در طراحی سیستم کنترل روشنایی است، چرا که منطقه بندی مکانیسمی است که از طریق آن سیستم کنترل روشنایی به بارهای روشنایی اختصاص داده می شود. یک زون کنترل به عنوان یک یا چند منبع نوری تعریف شده است که همزمان با یک خروجی کنترل واحد کنترل می شود. زون ها ممکن است مطابق با کدهای انرژی، صرفه جویی در مصرف انرژی و انعطاف پذیری، تجهیزات روشنایی رایج (به عنوان مثال ، فلورسنت در مقابل LED)، ویژگی های فضا، تسک ها، در دسترس بودن روشنایی روز و برنامه های روشنایی سازماندهی شوند.
زون های کنترلی کوچکتر انعطاف پذیری بیشتر و به طور معمول صرفه جویی در مصرف انرژی بیشتری  را حاصل می سازند. به همین دلیل، اکثر کدهای انرژی منطقه بندی کنترل را با اعمال محدودیت هایی بر اساس مساحت تنظیم می کنند.
به طور سنتی، منطقه بندی کنترل توسط سیم کشی مدار روشنایی محدود می شد. پیشرفت در ارتباطات باعث شد تا منطقه بندی نسبتاً اقتصادی از جمله استفاده از لامپ های شخصی یا درایورها ایجاد شود و برای منطقه بندی به جای سخت افزار از از نرم افزار استفاده شود.
کنترل معمول برای روشنایی ساختمان
معمولا برای کنترل روشنایی ساختمان از کنترل پنل هایی استفاده می شود که در اتاقی به اسم اتاق الکتریکال قرار دارند. این پنل ها دارای تجهیزات از جمله رله ها، کانتکتورها، مدارهای قطع جریان از راه دور و ماژول های دیمینگ می باشد. یک پنل کنترل روشنایی دارای خطوط کم ولتاژ برای سیگنال ها و خطوط ولتاژ بالا برای کنترل بار مصرفی است. در داخل پنل های هوشمند کنترلر قرار دارد که با توجه به برنامه ریزی و سیگنال ها بار خر.جی را کنترل می نماید. در کنار پنل وجود سوییچ در محل باعث می شود مصرف کننده بتواند به طور دلخواه نیاز خود را برآورده نماید.
سیستم کنترل مرکزی روشنایی می تواند با سیستم اتوماسیون ساختمان ترکیب شود (BMS).
کنترل سیستم روشنایی بر اساس کنترل مرکزی ساختمان (Centralized)
سیستم هوشمند مرکزی کنترل روشنایی کل ساختمان را با برنامه ریزی مشخصی انجام می دهد. این سیستم می تواند حالت خاصی برای اتاق ها و یا مکان های دیگر داشته باشد. نرم افزار و اطلاعات روی یک سرور یا کلاد قرار دارد.
هر تجهیز قابلیت آدرس پذیری دارد و از طریق شبکه و نرم افزار می تواند با دیگر تجهیزات تشکیل گروه دهد. تجهیزات سیگنال های ورودی را می تواند از طرق مختلف از جمله لایه های مختلف استراتژی دریافت نمایند. استفاده از برنامه ریزی، منطقه بندی تجهیزات، جمع آوری داده و دیگر کارهایی که با این روش انجام می شود موجب مزیت اصلی این روش که میزان مصرف انرژی می باشد، می شود.