摘要：
由于LED的可控性特點(diǎn)，使得其在照明應(yīng)用中的“調(diào)光”功能越來越受到人們的重視， 特別是隨著LED路燈、室內(nèi)外照明市場的蓬勃發(fā)展，LED無線調(diào)光控制技術(shù)在最近一段時(shí)期的開發(fā)取得了突破性的進(jìn)展。與通過有線電力載波(PLC)傳輸?shù)挠芯�調(diào)光方式不同，LED無線調(diào)光控制系統(tǒng)不必更換或安裝任何新的電力線路，同時(shí)能夠幫助用戶更好地管理照明設(shè)備，其簡單方便、節(jié)約成本、自由定位的應(yīng)用優(yōu)勢得到了眾多市場人士的認(rèn)可，更為重要的是，LED無線調(diào)光控制技術(shù)為過往傳統(tǒng)的燈具照明帶來了更多新的應(yīng)用可能。
關(guān)鍵字： LED無線調(diào)光,
LED照明系統(tǒng)
在目前的實(shí)際應(yīng)用中，較為成熟的LED無線調(diào)光應(yīng)用市場主要集中在商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域，如道路(隧道)、酒店、商場、辦公樓宇等，這類市場多為初裝項(xiàng)目，用電量大且對(duì)調(diào)光、節(jié)能的效果要求較高，對(duì)設(shè)備成本關(guān)注度相對(duì)較低。另一個(gè)明顯的現(xiàn)象是，在這些已經(jīng)實(shí)施的LED無線調(diào)光項(xiàng)目中，系統(tǒng)正日益呈現(xiàn)出智能化、節(jié)能環(huán)保的特性。
奧地利微電子傳感驅(qū)動(dòng)照明部門總監(jiān)Sajol Ghoshal
“LED無線智能控制將成為未來幾年固態(tài)照明技術(shù)的主要開發(fā)方向之一，其中一項(xiàng)重要的應(yīng)用需求就是調(diào)光功能，”奧地利微電子傳感驅(qū)動(dòng)照明部門總監(jiān)Sajol Ghoshal表示，“包括根據(jù)空間使用情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)光，通過智能手機(jī)連接進(jìn)行控制、調(diào)整照明的色溫，以及LED照明系統(tǒng)的日�？刂啤o線調(diào)試及配置等。驅(qū)動(dòng)這些需求的因素是更低的能源成本、更低的改造成本，這也將幫助客戶提高投資回報(bào)率，并且獲得更好的用戶體驗(yàn)。”
豐富、高效的無線調(diào)光體驗(yàn)
盡管無線燈光控制技術(shù)早已被應(yīng)用在白熾燈、高壓鈉燈等多種類型的照明系統(tǒng)中，但伴隨著LED照明應(yīng)用的興起，運(yùn)用無線網(wǎng)絡(luò)和控制技術(shù)，使得無線燈光控制邁入到一個(gè)嶄新的階段。除了滿足方便、簡單的調(diào)光要求之外，如今，借助各種創(chuàng)新技術(shù)，無線調(diào)光已從單純地切換、開/關(guān)方式，演進(jìn)到可以根據(jù)現(xiàn)場不同的情境來調(diào)節(jié)多種照明模式，從而實(shí)現(xiàn)更多人性化的應(yīng)用需求。
在剛剛結(jié)束的第四屆臺(tái)灣 國際照明科技展上，臺(tái)灣安提亞(ANTEYA)科技股份有限公司新近推出的iPLC系列調(diào)光產(chǎn)品獲得了創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng)，其采用無線Wi-Fi + iPLC混合模式，在調(diào)光控制器上使用無線技術(shù)，調(diào)控器至燈泡之間則使用iPLC傳輸控制方式，無需配置控制線，輕松實(shí)現(xiàn)無線調(diào)光控制，同時(shí)具有有線調(diào)光器穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。此外，該系列無線調(diào)光產(chǎn)品還能夠進(jìn)行LED燈具的調(diào)色操作，用戶可根據(jù)使用場景，在紅、澄、藍(lán)、粉紅、暖白、冷白等光色中任意進(jìn)行顏色設(shè)置，大大豐富了用戶的使用體驗(yàn)。
安提亞(ANTEYA)科技股份有限公司總經(jīng)理吳定豐
安提亞公司總經(jīng)理吳定豐進(jìn)一步介紹道，如果每個(gè)燈泡都配以無線通信裝置是一件非常麻煩的事，一方面會(huì)面對(duì)燈泡彼此之間無線信號(hào)干擾、接收不良等問題;另一方面也會(huì)帶來燈具調(diào)測的巨大工作量。因此，安亞提只是在調(diào)光控制器上使用無線技術(shù)(Wi-Fi)，而在調(diào)光控制器至燈具之間則利用電源線來實(shí)現(xiàn)TCP/IP傳輸控制協(xié)議，這樣一來，既可以享受無線調(diào)光所帶來的優(yōu)勢，又不需要擔(dān)心無線干擾的問題，通過控制器藉由因特網(wǎng)和云端技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)控制LED燈具的目的。
另一方面，通過無線調(diào)光控制技術(shù)達(dá)到節(jié)能的目的，也是當(dāng)前一些廠商在開發(fā)LED無線調(diào)光控制系統(tǒng)時(shí)的又一個(gè)重要方向。例如，通過連接傳感器來探測環(huán)境數(shù)據(jù)，或是運(yùn)用智能化LED調(diào)光驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行燈具精確度和壽命測試，以做到隨時(shí)適應(yīng)環(huán)境光變化的LED照明控制，實(shí)現(xiàn)更加節(jié)能、健康的照明應(yīng)用。對(duì)此，Ghoshal表示，由于所有LED燈的光輸出和色溫都會(huì)隨著時(shí)間的推移和溫度的變化而衰減，因此在產(chǎn)品開發(fā)期間在燈具中集成傳感器是十分必要的，這樣可以自動(dòng)消除這些變量對(duì)整體燈具的影響;同時(shí)反過來也會(huì)使照明控制系統(tǒng)變得更加容易，且只需要較少的昂貴組件，因而可以幫助降低整體系統(tǒng)的成本。
AMS開發(fā)的智能照明控制器與傳感器、高精度LED驅(qū)動(dòng)器相連接，該照明控制器可連接到無線網(wǎng)絡(luò)(ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙、RF4CE等)，其環(huán)境和色彩傳感器則能夠檢測周圍環(huán)境的光線和色溫，并調(diào)整輸出光線以滿足用戶的需求。例如，在日光進(jìn)入房間時(shí)，AMS的日光照明傳感器TSL4531會(huì)自動(dòng)測量亮度的LUX，然后指示LED驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行調(diào)光來滿足用戶指定的LUX目標(biāo)值，從而在白天節(jié)省大量能源。另外，AMS的色彩傳感器TCS3472還可以提供色溫的反饋，并使LED驅(qū)動(dòng)器調(diào)整色彩輸出且鎖定至一個(gè)特定的色溫。這種色溫的調(diào)整也可以按照地球的晝夜節(jié)律進(jìn)行鎖定，采用這類傳感器加上空間占用傳感器能夠極大地節(jié)約能耗。
市場亟待整體解決方案
在當(dāng)前LED無線調(diào)光控制技術(shù)的應(yīng)用推廣中，除了在產(chǎn)品面LED驅(qū)動(dòng)器需要支持串行總線協(xié)議，使無線控制器可以直接連接上去之外，目前市場最大的阻力來自于開放式互連協(xié)議的缺乏，以及過高的系統(tǒng)建設(shè)成本。特別是前者，如果沒有照明行業(yè)統(tǒng)一、開放式的無線連接標(biāo)準(zhǔn)，就有可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品無法兼容，進(jìn)而增加使用者的投資風(fēng)險(xiǎn)，甚至嚴(yán)重阻礙這一市場的發(fā)展速度。而從市場的應(yīng)用端來說，由于目前大多數(shù)客戶主要是燈具設(shè)計(jì)公司或照明節(jié)能公司，他們無睱或并不具備專業(yè)能力整合所有設(shè)備以及開發(fā)應(yīng)用軟件等，面對(duì)當(dāng)前多種技術(shù)方案并存的市場格局，也使得這類客戶迫切希望廠商能夠提供一整套的LED照明無線調(diào)光解決方案。
恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)照明產(chǎn)品市場營銷總監(jiān)王永斌
恩智浦(NXP)半導(dǎo)體大中華區(qū)照明產(chǎn)品市場營銷總監(jiān)王永斌認(rèn)為，與有線控制方式相比，無線調(diào)光控制技術(shù)目前最主要的挑戰(zhàn)是原型代碼標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，在這一方面，誰先搶占無線調(diào)光控制技術(shù)市場的先機(jī)，誰就具有制定標(biāo)準(zhǔn)的主動(dòng)權(quán)。在整體解決方案上，恩智浦無論是在硬件或是在原型代碼方面都具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且可以為智能照明控制系統(tǒng)提供基本的應(yīng)用解決方案。例如在大型樓宇商用照明應(yīng)用中，恩智浦可提供全面的整體解決方案，包括硬件(照明驅(qū)動(dòng)器、AC-DC轉(zhuǎn)換器、高性能IEEE 802.15.4單芯片收發(fā)器和MCU等)、原型代碼、應(yīng)用軟件和網(wǎng)關(guān)等等，可在一個(gè)路由器上最多連接500個(gè)設(shè)備，所有照明燈具都采用無線網(wǎng)絡(luò)的連接方式，這樣通過遙控器、壁式開關(guān)或互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備就可以對(duì)其進(jìn)行控制操作。
與此同時(shí)，面向家用和商用照明市場，美滿電子(Marvell)開發(fā)的智能LED照明解決方案采用創(chuàng)新的混合信號(hào)架構(gòu)，利用優(yōu)秀的LED驅(qū)動(dòng)和高性能的無線通信芯片，實(shí)現(xiàn)了較低的BOM成本，并提供基于開放式協(xié)議的系統(tǒng)級(jí)方案，解決了高成本和開放式互連這兩大難題。美滿電子科技(Marvell)技術(shù)市場部經(jīng)理關(guān)振源介紹道，Marvell在智能照明領(lǐng)域一直保持著大規(guī)模的投入，在LED驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)關(guān)通信、控制終端的軟件以及云端的軟件方面具有多種創(chuàng)新技術(shù)，以形成全面的解決方案。
美滿電子科技(Marvell)技術(shù)市場部經(jīng)理關(guān)振源
他指出，目前Marvell智能LED照明解決方案包括四個(gè)層次的內(nèi)容：首先，在LED驅(qū)動(dòng)部分，得益于Marvell獨(dú)特的數(shù)模混合架構(gòu)，該智能LED照明解決方案采用了最少的芯片數(shù)量及器件數(shù)量，以滿足球泡燈的小尺寸要求，且LED驅(qū)動(dòng)擁有數(shù)字接口，可與通信芯片連接。其次，Marvell還提供整體的通訊網(wǎng)關(guān)方案，硬件基于Marvell的AP、Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee、Internet等多種無線技術(shù)，軟件基于Linux的開放軟件平臺(tái)，從而最終實(shí)現(xiàn)多種無線制式包括ZigBee到WiFi和Internet的無縫橋接。此外，Marvell提供的基于Kinoma技術(shù)的用戶接口(UI)簡單、美觀、易用，并易于開發(fā)，支持多種操作系統(tǒng)包括IOS、Android等。而通過Marvell的合作伙伴，能夠幫助用戶實(shí)現(xiàn)云端軟件和網(wǎng)關(guān)軟件的支持，以實(shí)現(xiàn)LED照明控制的云管理。
另外，值得關(guān)注的是，為了強(qiáng)化照明企業(yè)之間的合作，2012年，由通用電氣、路創(chuàng)、歐司朗、松下、飛利浦和東芝等多家領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)發(fā)起成立了全球互聯(lián)照明聯(lián)盟(CLA)，旨在推動(dòng)和鼓勵(lì)開發(fā)基于開放標(biāo)準(zhǔn)的無線照明解決方案。2012年底，恩智浦半導(dǎo)體宣布加入這一組織，成為互聯(lián)照明聯(lián)盟中的首家半導(dǎo)體企業(yè)。該聯(lián)盟未來重要的工作任務(wù)是，引導(dǎo)照明行業(yè)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)無線連接，保障照明產(chǎn)品之間的互操作性，降低系統(tǒng)建設(shè)成本，為用戶營造一個(gè)低風(fēng)險(xiǎn)的共享平臺(tái)。
ZigBee有望成為主流規(guī)范
現(xiàn)階段，無線調(diào)光控制所采用的無線通信技術(shù)大致上可分為四種，即Wi-Fi、ZigBee、藍(lán)牙和一般RF。對(duì)比這四種技術(shù)，吳定豐認(rèn)為，ZigBee有其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范IEEE802.15.4，且可靠性和成本都較具優(yōu)勢，因而可能會(huì)被更多業(yè)界廠商所接受;Wi-Fi則顯然有些大而不當(dāng)，因?yàn)槿羰敲總�(gè)燈都裝上Wi-Fi，同時(shí)在燈泡數(shù)量過多的環(huán)境中，調(diào)控起來會(huì)很復(fù)雜;藍(lán)牙功率太小，適用于近距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，不適合進(jìn)行大量燈泡的控制;而大部分廠商會(huì)對(duì)一般RF進(jìn)行自行定義規(guī)范，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這會(huì)對(duì)未來產(chǎn)品間的互連帶來麻煩。
在單燈監(jiān)控上使用ZigBee無線通信技術(shù)的優(yōu)勢主要包括：低功耗、低傳輸速率、低成本、網(wǎng)絡(luò)容量大，因此較適合于工業(yè)控制等大面積場所使用。去年年中，專門針對(duì)LED照明無線控制解決方案的ZigBee Light Link(ZLL)標(biāo)準(zhǔn)完成了制定與認(rèn)證，為LED照明行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的制造廠商提供了一個(gè)開放性的全球標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)高效、靈活、可互操作的無線LED照明控制系統(tǒng)的開發(fā)。截止目前為止，包括德州儀器、歐司朗、飛利浦、恩智浦、通用電氣、美滿電子等公司均已陸續(xù)推出了獲得ZigBee Light Link標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的相關(guān)產(chǎn)品系列。
關(guān)振源表示道，智能LED照明市場的健康發(fā)展需要一個(gè)開放的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以確保不同廠商的產(chǎn)品間擁有良好的互操作性。隨著近期多家廠商推出了基于ZigBee Light Link標(biāo)準(zhǔn)的LED無線調(diào)光控制產(chǎn)品，使得ZigBee Light Link標(biāo)準(zhǔn)可望成為照明控制應(yīng)用的主流規(guī)范。在這一方面，目前Marvell支持802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的芯片擁有業(yè)界最高的512k閃存，這一特性可支持實(shí)現(xiàn)OTA功能(Over The Air，空中軟件升級(jí))，且芯片還可支持ZigBee和6LoWPAN兩種流行的低功耗、低成本無線控制協(xié)議。
無線調(diào)光控制技術(shù)仍在不斷發(fā)展衍變，值得一提的是，在這一過程中，建立完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)同樣顯得十分重要。從上游驅(qū)動(dòng)芯片廠商，到代工合作廠商、OEM光源廠商、無源器件廠商，再到設(shè)計(jì)公司、使用單位等等都需要緊密合作，通過優(yōu)秀的技術(shù)方案，結(jié)合先進(jìn)的電子元器件，共同設(shè)計(jì)開發(fā)出低成本、高效率的LED無線調(diào)光控制解決方案，確保整個(gè)供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都能各擅其長，并能獲得最大的效益和成長，最終促進(jìn)LED智能照明系統(tǒng)的加速普及。 |
