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安森美半导体的led灯珠做智联照明方案提供节能

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智联照明是物联网(IoT)运用中增加最高的范畴之一,包孕室第以及工业照明。高能效、低功耗以及安全性是举行智联照明立异以及实现节能最主要的因素。安森美半导体提供蓝牙低功耗(BLE)、Zigbee Green Power、以太网供电(PoE)等多种低功耗联接方案,满意差别照明运用场景的联接需求,其免电池方案省去布线或者改换电池的贫苦,无需维护,为简化以及加速设计,安森美半导体不久将推出模块化多联接、多传感器智联照明平台,供设计职员用作参考设计,以实现楼宇主动化的节能以及立异。

智联照明市场趋向以及使能技能

照明技能颠末多年成长,不停出现出新的趋向。

高能效是永恒稳定的主题。自LED最先代替传统灯胆,为照明节能向前迈进一年夜步。但这还不敷。现代照明技能需要能按照现实情况来动态调解照明强度,如按照差别的天然光前提、修建物采光前提来决议最好的照明。此外,还需要按照使用者的状况来调解光照,如在办公室或者工场,照明体系需要按照是否有使用者在场来决议为响应区域提供几多照明,这也不克不及只是简朴所在亮或者封闭灯胆,还需调解光照,使患上整个场合的光照强度能匀称的过渡,不然将会影响其他使用者的体验。

此外,模块化的设计会更受接待,典型的例子如开关、调光器之类的器件再也不是固定在墙上,而是做成一个小模块,可随便挪动以及从头结构,如后文将先容的免电池开关。

照明还可用来提供室内定位,如使用可见光通讯,哄骗智能手机的摄像头举行用户的室内定位,这在超市以及阛阓有很好的运用场景,可以使用户快速找到想要的商品以及办事,也可以使商家经由过程云端年夜数据举行深条理用户爱好的阐发。

从节制端来看,除了了开关节制之外,挪动端APP节制也已经最先普及。跟着智能语音的鼓起,包孕电灯在内的智能家居装备都已经最先接入智能语音节制平台,用户可用语音来调解照明。另有厂商推出了能主动进修的照明体系,用户将照明体系安装终了一段时间以后,体系可主动顺应情况,按照情况决议最好照明方案,整个历程无需报酬干涉干与。在商用处景下,照明已经最先作为一项办事来出售,用户无需为详细照明装备以及施工、安装历程费心,只需为每一单元光照买单,整个办事交给供给商来完成。

别的另有一些新的运用,如经由过程照明改良人的作息,调解生物钟,再如农业照明可在天然光照不足的环境下增补适合的光照,从而增长农作物产量。

所有这些运用都需要响应的技能来实现,如模块化设计、集成度更高的智能家居网关、楼宇/家居主动化节制、人工智能技能、BLE、PoE、电力线通讯(PLC)等。不管使用何种技能,对于安全以及低功耗的要求都是配合的。

智联照明联接需求及选项

从节制的角度,有基本的开关、调光以及色温节制。从通讯的角度,智联照明需要有上行通讯以及下行通讯的能力,如与定位有关的通讯,或者经由过程用户手机联接后台的云端办事的能力。从办事的角度,用户但愿厂商帮忙治理能效,按照使用情况调解光照强度,实现主动化节制,整合传感器收集,及更利便地组网。

今朝,市场上主流的联接选项包孕BLE、Zigbee Green Power、PoE等。BLE Mesh以及Zigbee都用于家居/楼宇主动化、照明、抄表等市场。在和谈运用层方面,BLE Mesh原生地思量了差别装备的互联互通问题,Zigbee 3.0基于集群库(ZCL)同一了运用层开发,还推出了跨平台的IoT通用开发语言Dotdot,为更广泛的IoT联接做好了预备。在联接云规矩面,BLE可直接与智能手机等挪动装备联接,Zigbee需经由过程网关。在路由方面,BLE Mesh接纳受控泛洪,而Zigbee接纳基于路径开消的路由算法。设计职员可按照运用需求选择最合适的选项。

1. BLE 网状(Mesh)收集

安森美半导体针对于BLE的产物如蓝牙5 认证的RSL10系列,使用怪异设计到达业界最低功耗,在深度睡眠模式下的功耗仅62.5纳瓦(nW),峰值吸收功耗仅7毫瓦(mW)。

BLE最年夜的上风是其在挪动端运用遍及,具备广泛的生态体系。此外,BLE是专门针对于低功耗运用而设计,撑持能量收罗,切合物联网(IoT)的运用趋向,并且BLE从4.2版本最先撑持Mesh收集,将简朴的点对于点通讯扩大为多对于多拓扑,从而提供更年夜规模的端到端通讯,切合IoT运用中组网的需求。理论上,1个Mesh收集撑持达32,000个节点,接纳播送的体式格局举行通讯,并内置安全收集尺度,实现“很多”装备与“很多其它”装备通讯的年夜范围装备联网。差别装备之间易于互操作是BLE的另外一个长处,是以近几年愈来愈广泛地运用于贸易照明、智能家居、楼宇主动化、IoT传感器收集、资产追踪等范畴。
在一个典型的BLE Mesh收集中,所有节点均可收发信息,收集中的节点可有一个或者多个功效,如中继节点转发收到的信息,代办署理节点使没有蓝牙Mesh仓库的蓝牙低功耗装备可与Mesh收集中的节点举行交互,伴侣节点存储低功耗节点的信息,低功耗节点按期向伴侣轮询新信息以节能。

扩大Mesh收集的笼罩规模是经由过程中继节点的转发机制来实现。BLE Mesh规范限定动静转发的次数不跨越126次,同时已经转发过动静的节点不会再次转发不异的动静,从而在扩大收集笼罩规模的同时避免收集壅闭。

BLE Mesh安全性是强迫的,所有mesh动静都颠末加密以及身份验证。可在网状收集的生命周期内经由过程“密钥刷新”步伐来更改安全密钥。扰码使跟踪收集内发送的动静变患上坚苦,从而提供了一种隐私机制,使患上难以跟踪节点,使Mesh安全掩护收集免受重放进犯。此外,将装备添加到网状收集中成为节点的历程,自己就是一个安全的历程。也能够安全地从收集中删除了节点,从而避免垃圾扫描进犯。

2.  Zigbee Green Power

安森美半导体针对于Zigbee 3.0的芯片如NCS36510。Zigbee基于IEEE 802.15.4物理层以及MAC构建,是一种成熟、安全的联接尺度,已经得到了浩繁智能照明厂商的撑持,如宜家、小米、飞利浦等,其新版本向前兼容。Zigbee易于在楼宇中实行,可矫捷部署以及从头配置,使用Mesh以及较低滋扰的物理层可举行远间隔联接。从Zigbee 3.0最先,Zigbee和谈针对于电什么型号的led灯珠好池供电等低功耗节点或者免电池供电的能量收罗方案推出了小型化的Zigbee Green Power子和谈,切合节能、环保年夜趋向。

免电池技能

免电池技能用于尽可能少维护或者免维护如防止布线、改换电池的某些智联照明场景中,安装更简朴,更具成本上风,同时便携、矫捷,易于从头部署,切合环保、节能年夜趋向。安森美半导体的能量收罗开关方案就是个例子,布局简朴,可安装到现有的开关面板上,部署矫捷,无需施工以及布线,无需分外的DC-DC供电,无需电池,使用寿命长。该方案重要由采埃夫公司的能量收罗机械开关以及安森美半导体的Zigbee 体系单芯片(SoC) NCS36510组成,能量收罗机械开关用于将机械能转换为电能,并将此电能存储在1个小电容中供后续芯片使用,和谈栈接纳DSR的Zigbee Green Power。按照客户需求的差别,此方案中也可用BLE实现无线通讯。

3.  PoE

除了了无线联接,PoE近几年也最先运用在照明场景中,由于最新的802.3bt供电能力已经达90 W,足以满意室第照明的要求。PoE的最年夜上风包孕成本上风,由于统一根线缆可同时传输电力以及数据,也撑持灯胆间的菊花链联接,此外,有线通讯比无线通讯更安全靠得住,并且在年夜大都贸易楼宇中都有以太网接口,部署利便。

安森美半导体的60 W PoE的智联照明方案接纳能量收罗开关

在该免电池方案的无线通讯部门接纳的是BLE RSL10,出格合适超低功耗的场景,别的,该方案还接纳了2个有源桥FDMQ8025A(内置4个MOSFET)、满意802.3bt尺度的受电装备(PD)端接口节制器IC NCP1095/9六、撑持模仿调光以及脉宽调制(PWM)调光的DC-DC 恒流降压节制器FL7760、输入电压达150 V的线性稳压器NCP781(用于给吸收真个BLE芯片供电)。

   

图1:安森美半导体的60 W PoE的智联照明方案

此方案中,切合IEEE802.3bt的集成节制器提供达60 W的功率,能效到达90%以上,PWM调光频率1.3 MHz,PWM调光占空比0至100%,可实现1000至6000流明的照明强度。

若设计职员想转变电源架构,可在该平台中添加断绝DC-DC,如安森美半导体的有源钳位正激节制器NCP1566,它撑持电压模式、峰值电流节制模式两种节制体式格局,集成过流、过压、过功率掩护以及频率同步功效,整个体系能效跨越92%。

图2:以太网供电-受电装备(PoE-PD) 设计接纳DC-DC 转换器

出格地,该方案PoE级的电源转换能效达99.2%,几个重要器件的红外热像图如图3所示,测试前提为PD端第8级71.3 W功率,PD 输入的最低电压以及最高电流为41.1 VDC以及 1.73 A,咱们可看到在热均衡的状况下,整个板的最高温度不跨越53 ℃,无需分外的散热处置惩罚。

图3:重要器件的红外热像图

工业照明平台 – 模块化设计

工业照明的功率每每较高,同时在交流供电的环境下,一般需要举行功率因数校订(PFC),安森美半导体提供许多高机能PFC节制器供设计职员选择,此外,可把差别的供电端口、情况检测部门、挪动真个节制部门、室内定位部门举行模块化设计,再组合起来,形成一个完备的智能照明开发平台。

图4:工业照明平台接纳模块化设计

安森美半导体将推出模块化LED照明平台

新的平台撑持BLE、Zigbee、PoE等多种通讯体式格局以及交流输入或者PoE供电,输出功率规模10至70 W,照明强度1000至7000流明,撑持开、关、调光、编程等上行链路节制以及定位等下行链路操作, LED灯串、情况光、温/湿度传感器等都是模块化的设计,可矫捷组合,能效跨越90%。

照明即平台促进更多立异

从市场的反馈来说,照明正成为一个新的平台,承载更多立异的运用,如灯具除了了安装灯胆外,还可嵌入愈来愈多的传感器,包孕温度、湿度、压力等情况传感器、航行时间(ToF)传感器、气体传感器等。年夜面积Mesh收集的运用正促进立异的用例,如室内定位、寻路以及导航、资产跟踪、乐趣点办事等,从而进一步提高智联照明体系的投资回报率。

总结

智联照明是IoT中增加最快的运用种别之一,其带来的节能提供明确的投资回报率。智联照明正被转换成撑持多个立异用例的平台,安森美半导体的低功耗互联、无电池的能量收罗方案正鞭策智联照明的立异,并将推出模块化多联接、多传感器智联照明平台,助力设计职员更快实现楼宇主动化的节能以及立异。

关于安森美半导体

安森美半导体(ON Semiconductor,美国纳斯达克上市代号:ON)致力于鞭策高能效电子的立异,使客户可以或许削减全世界的能源使用。安森美半导体领先于供给基于半导体的方案,提供周全的高能效电源治理、模仿、传感器、逻辑、时序、互通互联、分立、体系单芯片(SoC)及定制器件声势。公司的产物帮忙工程师解决他们在汽车、通讯、计较机、消费电子、工业、医疗、航空及国防运用的怪异设计挑战。公司运营敏锐、靠得住、世界一流的供给链及品质项目,一套强有力的遵法以及品德规范规划,及在北美、欧洲以及亚太地域之要害市场运营包孕制造厂、发卖服务处及设计中央在内的营业收集。

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标签:半导体照明

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