浅谈DMX512LED水下灯在音乐喷泉中的运用

重庆新源辉光电科技有限公司  晏钢强  黄世平  郑杨昆

【摘要】：   近年来，随着科技的不断发展和人民生活水平的提高，我国音乐喷泉的建设规模和技术水准也在不断的刷新和升级。人们对音乐喷泉表演的质量和效果要求也越来越高。DMX512协议运用于LED水下灯控制也是当前喷泉行列所关注的热点。由于DMX512控制的LED水下灯具有寿命长、功耗低、色彩鲜艳，反应速度快，节能环保、且控制系统先进，配置灵活，可实现点对点控制，可控性好，安全可靠等特点，它在音乐喷泉表演中的起到了非常重要的作用，特别是跑泉和矩阵表演中，水型、音乐和灯光的完美组合，其色彩斑斓、流光溢彩和变化多端，更是增添了音乐喷泉表演的魅力和观赏性，给人们带来梦幻无尽、美的享受。

一、DMX512协议

DMX512协议***是由USITT（美国剧院技术协会）发展成为从控制台用标准数字接口控制调光器的方式。DMX512超越了模拟系统，但不能完全代替模拟系统。DMX512的简单性、可靠性以及灵活性使其迅速成为资金允许情况下选择的协议，除了调光器外，一系列不断增长的控制设备就是证据。DMX512仍然是科学上的一个新领域，具有在规则基础上产生的各种奇妙技术。

　1.1  DMX512协议的概述

DMX512 是国际通用的一种高速数据传输的协议，采用RS485硬件线路，和一般的RS485通信有所不同。

1.1.1.采用单向通信。DMX512协议虽然能把不同厂家产品连接起来并实施控制，但由于只能单向传输，控制台与灯具之间无法实现真正的信息交互，灯具只能被动地接收控制台的控制信息，它自身的状态信息不能反馈到控制台。必须提前为每个灯具编写好地址，以便灯具能够准确无误地接收控制指令。但由于信息帧结构中没有传输地址，因此如果某一帧信号由于干扰等原因导致在传输中出现错误，那么此帧后面的所有信息均将误传，同时信息出错后，灯具不能回馈出错信息，这是DMX512LED水下灯很难排出信号干扰故障的主要原因。

1.1.2  DMX 512通信需要传输一个88us的低电平数据，作为一包数据的起始帧头，接收方有间隙检测电路，需找数据起始帧头，无通信校验。

1.1.3 DMX 512通信的固定波特率为250Kbps，由于通信协议开放，效率可靠性高，在传统舞台行业广泛运用，兼容DMX 512通信接口已是大功率LED照明控制系统里默认的选择。

1.2 DMX512的电气特性

DMX512采用EIA-485标准。

发送端：逻辑“1”以两线间压差+（2～6）V表示；

　　逻辑“0”以两线间压差为-（2～6）V表示；

　　接收端：A比B高200mv以上即认为是逻辑“1”；

A比B低200mv以上即认为是逻辑“0”。

1.3 DMX512协议详解

DMX 512传输速率固定为250Kbps，每个数据位的时间是4us，每个字节是十一位，就是44us

（1秒=1000毫秒         1毫秒=1000微秒）

因此512个字节的数据传输时间为44*512=22.528ms

　　数据的帧头通常是88us，数据的帧头随后是一个空闲帧，空闲帧时间长度是8us-1ms，512字节的数据包之前还有一个字节，表示设备的代号或自定义用途，通常是0，该字节的数据可用自动写码命令之用。

二、DMX512 LED水下灯生产技术要求包括的主要内容：

2.1  适应DMX512控制结构要求的LED灯布局和驱动控制电路

DMX512 LED水下灯内置DMX512解码芯片与外接DMX512控制台及电脑的控制方式，可通过DMX512控制台或者电脑来实现对音乐喷泉DMX512 LED水下灯的渐变、跳变、色彩闪烁、随机闪烁、渐变交替等动态效果，并且通过DMX512 LED水下灯地址设置的不同，可以实现其中任意DMX512 LED水下灯点对点的独立控制。大功率LED水下灯，一般常有：6W，12W，18W，24W，36W，48W，54W、64w、72w、108w等规格。

2.2   满足DMX512 LED水下灯要求的特殊密封结构和绝缘强度

由于LED水下灯应用场合的特殊性，是在水下工作的电器产品，所以也有它技术指标的特殊要求，首先LED水下灯的防护等级必须达到IP68，也包括水下电缆接头。这样才能保证LED水下灯具长期浸泡在水里而不漏水。其次，LED水下灯浸在水中后，必须要求电缆线外接电端头与灯具外壳间的绝缘电阻应：≧2MΩ。目的是保证灯具的绝缘强度达到基本的技术要求，杜绝漏电流的产生。这样才能保证人员的人身安全及LED灯具的正常运行。

2.3密封体内的热量传导体系

根据内部发热量的大小设计出不同的内部热传导方式，解决大功率、密集型、高亮度芯片的散热问题，提高每个LED芯片的光利用效率和散热性能。具体措施是增加导热铝基板，使芯片及驱动产生的热量通过导热系数较高的铝基板传导给灯壳，把80%的热量传到灯体外，使其延长LED水下灯的使用寿命。

2.4适应DMX512 LED水下灯的供电电源；

DMX512LED水下灯输入电压分DC24V和AC220V两种。

2.4.1选择电压为DC24V供电的，一般采用性能稳定，质量较好的开关电源供电，优点是安全可靠。缺点是电压低电流大，导致整体线路上的电压降增大，容易造成线路后端的电压降低，表现的结果是线路后端灯的亮度降低甚至造成灯光熄灭。在实际运用中，应准确计算线路电流，选择横截面积足够、正规的国标防水电缆，总体上来说，电缆线的成本较高。

2.4.2选择电压为AC220V直接供电的，虽然省去了降压设备部分成本，线路电流较小，使用的电缆成本也相对降低，但安全性相对较差，且灯的驱动成本较高。

两种方式供电，其各有优点，也各有不足。在运用中，从安全和施工成本两方面来综合考虑，设计人员应对现场的实际情况进行分析后，再确定选择哪种输入电压方式。

2.5  DMX512水下灯的连接方式及编码  

2.5.1  DMX512 LED水下灯信号线的连接方式及写码方式

标准的DMX512控制是以并联方式连接的（图3），该种方式每个LED灯必须设定各自信号的起始地址。有一种安装上看起来像串行安装，其实是并行的。并行安装的走线方式是所有后面的接收端都是并联在DMX512控制器的输出线上，如果不写入地址码，就区分不出不同的接收端，只有区分出不同的接收端才可以实现对DMX512 LED灯的点对点控制。并行信号的走线方式缺点是写地址较麻烦，灯具安装需对号入座。优点是能***控制每一盏灯具，如果某一解码器出现故障也不会影响其它灯具的使用。

除了并行的传输方式外还有串行的传输方式（图2）。串行的DMX512解码器上有信号输入和信号输出的接线端口，它是由上一盏灯的输出接入到下一盏灯的输入。串行的信号传输方式不需要人为的写入地址码，上电后通过灯具的接线先后顺序，解码器自行分配地址码。该种方式的优点是不需要写入地址码，安装方便。缺点是在大型音乐喷泉的表演中编辑效果受到限制，且其中有一个解码器出现故障，那么这一串后面的所有灯具将无法收到DMX512控制器的信号。

2.5.2  DMX512 LED水下灯有自己独立的地址码，按照解码器的不同，设定地址的方式也有一定差异。它的设定通常有两种模式。一种是平时***常见的3线信号线，分别是信号正、信号负、地线。先将灯具地址一个一个的写好，然后依次安装。这种写码方式由于是一个一个的写，所以写入速度较慢，安装也较为不便。另一种是平时不常见的5线信号线，它除了信号正，信号负和地线外，还有2根专门用来写地址的通讯线。这种方式可以将灯具全部安装好后再来统一写地址。但这种方式就要求接线百分之百正确，当一根线没有连接正确都会导致写码不成功。

三、DMX512LED水下灯的运用与总结

现代音乐喷泉已经是一种集声、光、电、水、力为一体的高科技产物。现代科技使喷泉艺术进入了崭新的时代。DMX512水下灯从技术上讲现已逐步走向成熟，它完全能够满足音乐喷泉中灯光的各种变化要求，在喷泉行业中正在逐步推广使用，我公司生产的DMX512LED水下灯在实际运用中，产生的效果非常显著，受到了喷泉行列同仁的关注和称赞。