2017年5月3日 星期三

.電流戰爭是否再起?談 LED 燈具輸配線系統

Ikea smart lighting unboxing, setup and demo






謝仁堯

首先聲明我沒有要引起什麼爭議、也沒有要製造什麼紛爭!只是看到一些科技的進步及相關新產品的開發成功而有感而發而以!


在進入主題討論之前,先來講個故事。百多年前,被稱為直流電之父的愛迪生(Thomas Alva Edison),與交流電之父尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)間,有一場在當時轟動全世界的「電流戰爭」,當然這是場牽涉到龐大商業利益,及專利權之爭的準商業戰爭行為。

最終Tesla以實實在在的交流電技術,打敗了以他的前僱主Edison為代表的直流電,贏得了這場戰役,從此交流電便主宰了整個輸配電系統至今。

不可諱言,在以長程電力傳輸為主要目的的輸配電系統上,交流電具有無可取代的特性,但直流電是否就從此被關入冷宮無人問津呢?

顯然並非如此,直流電至今一直被運用在很多電子電機領域,並具有交流電所無可取代的特性及地位,譬如說消費者最擔心的用電安全性,這個特色就是交流電所不可比擬的!我們來看所有的弱電系統,幾乎都是直流電的天下,這個領域根本就完全沒有交流電存在的空間。



 當然我不是要來論斷交直流電間的優缺點,及誰好誰壞!其實這兩者各有各的長處及缺失,也之所以這兩者一直並存於世,並各自被應用於不同領域中!

但我們今天要來嘗試顛覆一些既有的概念,並試圖提出一套『結構化的燈光配接線系統』供大家參考及討論。會有這樣的想法,我應該不是第一或唯一的一個,其實在很多的燈控案場,應該都有見到少部分類似的施工法及行為,但我看很多人是知其然,而不知其所以然,所以我們現在就把它以比較系統化的方法,整理出來供大家研究研究!

我必需強調這個構想,主要還是比較適合LED燈,但也由於新式LED光源技術,愈來愈趨於成熟,LED燈取代傳統燈泡的趨勢,顯然勢不可擋,所以這個構想看來也愈來愈可行了!

在說明我們的構想之前,我們先來回味我之前談燈光控制相關技術時,所提到的光源驅動技術。一組燈具是由三個主要元件組合而成:

1. 光源-發光元件,是燈的本體,依各不同的發光元件,會有不同的發光特件。

2. 驅動器-電源供應,提供光源應有的能源,以驅動發光元件持續發光。

3. 燈具外觀-燈具的外包裝品

由於LED光源的特殊性,不同於愛迪生所發明的傳統鎢絲燈泡,傳統燈泡幾乎都是利用110V或220V交流電來驅動發光,但LED燈則是比較符合低壓直流驅動的,一顆LED燈要被點亮可以歸納為二種方法:定電流或定電壓。

常見的定電壓有12V、24V或36V,較主流的定電流則有350mA、500mA、700mA、1050mA…等,其它非主流不同安培數的LED也多所常見,也就因為有這麼多種不同,且未統一的技術規格,所以如何選配LED光源驅動器,就變成一門令人望之生畏的學問。

我們拉回來談今天主題——如何透過較好的輸配線系統,供電給這些不同規格的LED燈。由於台電的輸配線系統,是由交流電組成,所以在整個輸配電系統的最末端,就必需得要加入交/直流變壓器,以便能驅動點亮LED光源。我們用下面圖例來說明,傳統燈具跟LED燈具的配線差異性何在:





若要採用結構化配線,首先要面臨一個難題——如何買燈?跟誰買?燈的規格一定要明確!很多賣燈的,連規格都不知道,也提不出來,遇到這種狀況,最好換個比較專業的供應商。

當然一般消費者可能會說,我了解那麼多幹什麼?直接買來一組燈具就好了!我也不需要了解如何配接線,以及是否系統化!

沒錯,但無知通常代表的就是多花錢,或者花錢買了不適合的產品,又或者當東西壞了不知如何維修,及如何更換不良品了!如果你是舊環境因為延用舊的電源配接線,那今天討論的主題可能跟你不相干,可是如果你有新家落成考慮裝修,又或者你正在為你的客戶規劃,及設計裝潢新屋,那今天的主題你,就值得花點時間了解了!

燈控技術日新月異,燈具隨時可換,可是配線系統一經施作封板後再要來更改,那你就得求爺爺告奶奶了!

下面我們用一個居家環境新裝修的例子來說明『結構化的燈光配接線系統』施工法的細節!

先提個問題,問有經驗裝修過新屋的消費者或設計師們,有沒有好好想想,或規劃家中天花板上方的電源配置系統?答案肯定是沒有!又或者就交給水電師傅全權處理了!

以我個人經驗過的案場來看,不論是五六十坪的一般居家,或二佰坪的頂級豪宅,天花板上的電源線配置都是沒有系統化的!水電師傅幾乎都是隨性隨個人經驗配置的。

當然這也不能完全責怪水電師傅,因為設計師自己也沒有想法、業主自己對於天花板上方的設備配置,也可能一日數變,所以常見案場內,水電師傅及木工師傅們各執一詞各有堅持,也常見天花板都已經要封板了,水電及木工工班們,還在為了新設電源配置新管互起爭執!

我們就不討論及說明,傳統水電師傅如何配置電源系統了,直接把我們建議的配置系統化及結構化的說明圖例如下:




說明
1. 平面配置圖確認後,即可將電源骨幹容量及配置確定,並開始進行配管配線作業,可以減少大量溝通時間。

2. 依各獨立空間配置一組次配電箱,或者與次弱電箱整合,各物聯網控制器,也可同時置放在弱電箱內,未來要更換或維修都很方便。

3. 線徑容量足夠狀況下,幾乎不用因末端設備增加,而再行增加任何骨幹配管線工程,一氣苛成!可拉大一號線徑,以利未來擴充。

4. 若各獨立空間內,有任何未估設備新增需要新配置電源,均可由次配電箱拉出,工程相對簡單多了!

5. LED 燈具吃電改為低壓直流(屬弱電範圍),除了免除觸電危險外,亦可以用軟管配置,工序也可以更改為等天花板施作完工封板後,再行進場一併施工。

6. 燈具開孔,請設計師協同木工師傅處理即可,不用擔心電源配置問題!如此就可以完全免除水電/木工間的介面問題,不需任何溝通協調,即可單獨分別作業。

7. 施工序更改為骨幹配管線,及設備安裝配管配電(水電)-;木工進場(天花板封板/燈具開孔)-;燈具配置配電作業及送電測試(水電)。

8. 整體施工時程可以大幅縮短,而且水電及木工間完全沒有交錯工程,設計師也有足夠時間,和業主討論燈具安排,及追加變更。

以上說明希望能給大家帶來新的思維,並協助推動家庭數位化的進展!至於文章內提到的新產品-物聯網定電流/定電壓控制器我們留待下回分解!


                                                                                                                                                                                                                 

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