摘要：
由于LED的可控性特點(diǎn)，使得其在照明應用中的“調光”功能越來(lái)越受到人們的重視， 特別是隨著(zhù)LED路燈、室內外照明市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，LED無(wú)線(xiàn)調光控制技術(shù)在最近一段時(shí)期的開(kāi)發(fā)取得了突破性的進(jìn)展。與通過(guò)有線(xiàn)電力載波(PLC)傳輸的有線(xiàn)調光方式不同，LED無(wú)線(xiàn)調光控制系統不必更換或安裝任何新的電力線(xiàn)路，同時(shí)能夠幫助用戶(hù)更好地管理照明設備，其簡(jiǎn)單方便、節約成本、自由定位的應用優(yōu)勢得到了眾多市場(chǎng)人士的認可，更為重要的是，LED無(wú)線(xiàn)調光控制技術(shù)為過(guò)往傳統的燈具照明帶來(lái)了更多新的應用可能。
關(guān)鍵字： LED無(wú)線(xiàn)調光,
LED照明系統
在目前的實(shí)際應用中，較為成熟的LED無(wú)線(xiàn)調光應用市場(chǎng)主要集中在商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域，如道路(隧道)、酒店、商場(chǎng)、辦公樓宇等，這類(lèi)市場(chǎng)多為初裝項目，用電量大且對調光、節能的效果要求較高，對設備成本關(guān)注度相對較低。另一個(gè)明顯的現象是，在這些已經(jīng)實(shí)施的LED無(wú)線(xiàn)調光項目中，系統正日益呈現出智能化、節能環(huán)保的特性。
奧地利微電子傳感驅動(dòng)照明部門(mén)總監Sajol Ghoshal
“LED無(wú)線(xiàn)智能控制將成為未來(lái)幾年固態(tài)照明技術(shù)的主要開(kāi)發(fā)方向之一，其中一項重要的應用需求就是調光功能，”奧地利微電子傳感驅動(dòng)照明部門(mén)總監Sajol Ghoshal表示，“包括根據空間使用情況進(jìn)行自動(dòng)調光，通過(guò)智能手機連接進(jìn)行控制、調整照明的色溫，以及LED照明系統的日�？刂�、無(wú)線(xiàn)調試及配置等。驅動(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(hù)提高投資回報率，并且獲得更好的用戶(hù)體驗。”
豐富、高效的無(wú)線(xiàn)調光體驗
盡管無(wú)線(xiàn)燈光控制技術(shù)早已被應用在白熾燈、高壓鈉燈等多種類(lèi)型的照明系統中，但伴隨著(zhù)LED照明應用的興起，運用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和控制技術(shù)，使得無(wú)線(xiàn)燈光控制邁入到一個(gè)嶄新的階段。除了滿(mǎn)足方便、簡(jiǎn)單的調光要求之外，如今，借助各種創(chuàng )新技術(shù)，無(wú)線(xiàn)調光已從單純地切換、開(kāi)/關(guān)方式，演進(jìn)到可以根據現場(chǎng)不同的情境來(lái)調節多種照明模式，從而實(shí)現更多人性化的應用需求。
在剛剛結束的第四屆臺灣 國際照明科技展上，臺灣安提亞(ANTEYA)科技股份有限公司新近推出的iPLC系列調光產(chǎn)品獲得了創(chuàng )新產(chǎn)品獎，其采用無(wú)線(xiàn)Wi-Fi + iPLC混合模式，在調光控制器上使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)，調控器至燈泡之間則使用iPLC傳輸控制方式，無(wú)需配置控制線(xiàn)，輕松實(shí)現無(wú)線(xiàn)調光控制，同時(shí)具有有線(xiàn)調光器穩定性好的優(yōu)點(diǎn)。此外，該系列無(wú)線(xiàn)調光產(chǎn)品還能夠進(jìn)行LED燈具的調色操作，用戶(hù)可根據使用場(chǎng)景，在紅、澄、藍、粉紅、暖白、冷白等光色中任意進(jìn)行顏色設置，大大豐富了用戶(hù)的使用體驗。
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(wú)線(xiàn)通信裝置是一件非常麻煩的事，一方面會(huì )面對燈泡彼此之間無(wú)線(xiàn)信號干擾、接收不良等問(wèn)題;另一方面也會(huì )帶來(lái)燈具調測的巨大工作量。因此，安亞提只是在調光控制器上使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)(Wi-Fi)，而在調光控制器至燈具之間則利用電源線(xiàn)來(lái)實(shí)現TCP/IP傳輸控制協(xié)議，這樣一來(lái)，既可以享受無(wú)線(xiàn)調光所帶來(lái)的優(yōu)勢，又不需要擔心無(wú)線(xiàn)干擾的問(wèn)題，通過(guò)控制器藉由因特網(wǎng)和云端技術(shù)就可以實(shí)現控制LED燈具的目的。
另一方面，通過(guò)無(wú)線(xiàn)調光控制技術(shù)達到節能的目的，也是當前一些廠(chǎng)商在開(kāi)發(fā)LED無(wú)線(xiàn)調光控制系統時(shí)的又一個(gè)重要方向。例如，通過(guò)連接傳感器來(lái)探測環(huán)境數據，或是運用智能化LED調光驅動(dòng)技術(shù)進(jìn)行燈具精確度和壽命測試，以做到隨時(shí)適應環(huán)境光變化的LED照明控制，實(shí)現更加節能、健康的照明應用。對此，Ghoshal表示，由于所有LED燈的光輸出和色溫都會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移和溫度的變化而衰減，因此在產(chǎn)品開(kāi)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)消除這些變量對整體燈具的影響;同時(shí)反過(guò)來(lái)也會(huì )使照明控制系統變得更加容易，且只需要較少的昂貴組件，因而可以幫助降低整體系統的成本。
AMS開(kāi)發(fā)的智能照明控制器與傳感器、高精度LED驅動(dòng)器相連接，該照明控制器可連接到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )(ZigBee、Wi-Fi、藍牙、RF4CE等)，其環(huán)境和色彩傳感器則能夠檢測周?chē)h(huán)境的光線(xiàn)和色溫，并調整輸出光線(xiàn)以滿(mǎn)足用戶(hù)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驅動(dòng)器進(jìn)行調光來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)指定的LUX目標值，從而在白天節省大量能源。另外，AMS的色彩傳感器TCS3472還可以提供色溫的反饋，并使LED驅動(dòng)器調整色彩輸出且鎖定至一個(gè)特定的色溫。這種色溫的調整也可以按照地球的晝夜節律進(jìn)行鎖定，采用這類(lèi)傳感器加上空間占用傳感器能夠極大地節約能耗。
市場(chǎng)亟待整體解決方案
在當前LED無(wú)線(xiàn)調光控制技術(shù)的應用推廣中，除了在產(chǎn)品面LED驅動(dòng)器需要支持串行總線(xiàn)協(xié)議，使無(wú)線(xiàn)控制器可以直接連接上去之外，目前市場(chǎng)最大的阻力來(lái)自于開(kāi)放式互連協(xié)議的缺乏，以及過(guò)高的系統建設成本。特別是前者，如果沒(méi)有照明行業(yè)統一、開(kāi)放式的無(wú)線(xiàn)連接標準，就有可能會(huì )導致產(chǎn)品無(wú)法兼容，進(jìn)而增加使用者的投資風(fēng)險，甚至嚴重阻礙這一市場(chǎng)的發(fā)展速度。而從市場(chǎng)的應用端來(lái)說(shuō)，由于目前大多數客戶(hù)主要是燈具設計公司或照明節能公司，他們無(wú)睱或并不具備專(zhuān)業(yè)能力整合所有設備以及開(kāi)發(fā)應用軟件等，面對當前多種技術(shù)方案并存的市場(chǎng)格局，也使得這類(lèi)客戶(hù)迫切希望廠(chǎng)商能夠提供一整套的LED照明無(wú)線(xiàn)調光解決方案。
恩智浦半導體大中華區照明產(chǎn)品市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)總監王永斌
恩智浦(NXP)半導體大中華區照明產(chǎn)品市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)總監王永斌認為，與有線(xiàn)控制方式相比，無(wú)線(xiàn)調光控制技術(shù)目前最主要的挑戰是原型代碼標準的統一，在這一方面，誰(shuí)先搶占無(wú)線(xiàn)調光控制技術(shù)市場(chǎng)的先機，誰(shuí)就具有制定標準的主動(dòng)權。在整體解決方案上，恩智浦無(wú)論是在硬件或是在原型代碼方面都具備豐富的經(jīng)驗，并且可以為智能照明控制系統提供基本的應用解決方案。例如在大型樓宇商用照明應用中，恩智浦可提供全面的整體解決方案，包括硬件(照明驅動(dòng)器、AC-DC轉換器、高性能IEEE 802.15.4單芯片收發(fā)器和MCU等)、原型代碼、應用軟件和網(wǎng)關(guān)等等，可在一個(gè)路由器上最多連接500個(gè)設備，所有照明燈具都采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的連接方式，這樣通過(guò)遙控器、壁式開(kāi)關(guān)或互聯(lián)網(wǎng)連接設備就可以對其進(jìn)行控制操作。
與此同時(shí)，面向家用和商用照明市場(chǎng)，美滿(mǎn)電子(Marvell)開(kāi)發(fā)的智能LED照明解決方案采用創(chuàng )新的混合信號架構，利用優(yōu)秀的LED驅動(dòng)和高性能的無(wú)線(xiàn)通信芯片，實(shí)現了較低的BOM成本，并提供基于開(kāi)放式協(xié)議的系統級方案，解決了高成本和開(kāi)放式互連這兩大難題。美滿(mǎn)電子科技(Marvell)技術(shù)市場(chǎng)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(zhù)大規模的投入，在LED驅動(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(mǎn)電子科技(Marvell)技術(shù)市場(chǎng)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)層次的內容：首先，在LED驅動(dòng)部分，得益于Marvell獨特的數�；旌霞軜�，該智能LED照明解決方案采用了最少的芯片數量及器件數量，以滿(mǎn)足球泡燈的小尺寸要求，且LED驅動(dòng)擁有數字接口，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、藍牙、ZigBee、Internet等多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)，軟件基于Linux的開(kāi)放軟件平臺，從而最終實(shí)現多種無(wú)線(xiàn)制式包括ZigBee到WiFi和Internet的無(wú)縫橋接。此外，Marvell提供的基于Kinoma技術(shù)的用戶(hù)接口(UI)簡(jiǎn)單、美觀(guān)、易用，并易于開(kāi)發(fā)，支持多種操作系統包括IOS、Android等。而通過(guò)Marvell的合作伙伴，能夠幫助用戶(hù)實(shí)現云端軟件和網(wǎng)關(guān)軟件的支持，以實(shí)現LED照明控制的云管理。
另外，值得關(guān)注的是，為了強化照明企業(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)和鼓勵開(kāi)發(fā)基于開(kāi)放標準的無(wú)線(xiàn)照明解決方案。2012年底，恩智浦半導體宣布加入這一組織，成為互聯(lián)照明聯(lián)盟中的首家半導體企業(yè)。該聯(lián)盟未來(lái)重要的工作任務(wù)是，引導照明行業(yè)按照統一標準實(shí)現無(wú)線(xiàn)連接，保障照明產(chǎn)品之間的互操作性，降低系統建設成本，為用戶(hù)營(yíng)造一個(gè)低風(fēng)險的共享平臺。
ZigBee有望成為主流規范
現階段，無(wú)線(xiàn)調光控制所采用的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)大致上可分為四種，即Wi-Fi、ZigBee、藍牙和一般RF。對比這四種技術(shù)，吳定豐認為，ZigBee有其標準規范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(chǎng)商所接受;Wi-Fi則顯然有些大而不當，因為若是每個(gè)燈都裝上Wi-Fi，同時(shí)在燈泡數量過(guò)多的環(huán)境中，調控起來(lái)會(huì )很復雜;藍牙功率太小，適用于近距離點(diǎn)對點(diǎn)通信，不適合進(jìn)行大量燈泡的控制;而大部分廠(chǎng)商會(huì )對一般RF進(jìn)行自行定義規范，沒(méi)有統一標準，這會(huì )對未來(lái)產(chǎn)品間的互連帶來(lái)麻煩。
在單燈監控上使用ZigBee無(wú)線(xiàn)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(chǎng)所使用。去年年中，專(zhuān)門(mén)針對LED照明無(wú)線(xiàn)控制解決方案的ZigBee Light Link(ZLL)標準完成了制定與認證，為L(cháng)ED照明行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的制造廠(chǎng)商提供了一個(gè)開(kāi)放性的全球標準，以實(shí)現高效、靈活、可互操作的無(wú)線(xiàn)LED照明控制系統的開(kāi)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(mǎn)電子等公司均已陸續推出了獲得ZigBee Light Link標準認證的相關(guān)產(chǎn)品系列。
關(guān)振源表示道，智能LED照明市場(chǎng)的健康發(fā)展需要一個(gè)開(kāi)放的統一標準，以確保不同廠(chǎng)商的產(chǎn)品間擁有良好的互操作性。隨著(zhù)近期多家廠(chǎng)商推出了基于ZigBee Light Link標準的LED無(wú)線(xiàn)調光控制產(chǎn)品，使得ZigBee Light Link標準可望成為照明控制應用的主流規范。在這一方面，目前Marvell支持802.15.4標準的芯片擁有業(yè)界最高的512k閃存，這一特性可支持實(shí)現OTA功能(Over The Air，空中軟件升級)，且芯片還可支持ZigBee和6LoWPAN兩種流行的低功耗、低成本無(wú)線(xiàn)控制協(xié)議。
無(wú)線(xiàn)調光控制技術(shù)仍在不斷發(fā)展衍變，值得一提的是，在這一過(guò)程中，建立完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統同樣顯得十分重要。從上游驅動(dòng)芯片廠(chǎng)商，到代工合作廠(chǎng)商、OEM光源廠(chǎng)商、無(wú)源器件廠(chǎng)商，再到設計公司、使用單位等等都需要緊密合作，通過(guò)優(yōu)秀的技術(shù)方案，結合先進(jìn)的電子元器件，共同設計開(kāi)發(fā)出低成本、高效率的LED無(wú)線(xiàn)調光控制解決方案，確保整個(gè)供應鏈的各個(gè)環(huán)節都能各擅其長(cháng)，并能獲得最大的效益和成長(cháng)，最終促進(jìn)LED智能照明系統的加速普及。 |
