光源如何走進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域
作為目前主要的節(jié)能光源,節(jié)能燈(CFL)和 LED 越來越多地出現(xiàn)在家庭、辦公室、街道等場所。大多節(jié)能燈和 LED 光源常配有緊湊型的、相對低廉的驅(qū)動電源,可顯著提高系統(tǒng)的光效(lm/W),提高系統(tǒng)可靠性,減少啟動時間,可調(diào)光,延長燈泡壽命等。這些特性已經(jīng)對照明能耗的減少產(chǎn)生了積極影響,但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
照明所產(chǎn)生的能耗,一部分來自于光源本身,另一部分來自于人們的使用習(xí)慣。通過更加智能化控制的驅(qū)動電源,可改善照明設(shè)備的工作模式,從而進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能。
智能照明通常是通過構(gòu)建一個控制系統(tǒng)實現(xiàn)的。其中,每一個照明設(shè)備和其他輔助設(shè)備(如傳感器、攝像頭等)都會被賦予一個獨立的地址。通過這種方式,用戶可以控制每一個設(shè)備的開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)等特性。而且智能化系統(tǒng)還具備學(xué)習(xí)和優(yōu)化的能力。通過統(tǒng)計分析照明設(shè)備的能耗狀況,使用者可以直觀地了解到使用習(xí)慣和能耗之間的關(guān)系,從而優(yōu)化使用方式,延長光源壽命,達(dá)到更加節(jié)能的效果。
改造成本是用戶非常關(guān)心的另一個核心問題。通常構(gòu)建智能照明系統(tǒng)可以通過兩種方式:有線控制和無線控制。從成本和改造的難易程度來講,無線控制毫無疑問具備無可比擬的優(yōu)勢。無論是新樓宇還是舊的住宅,無線控制都可以在最短的時間,以最低的成本實現(xiàn)智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建。另外,越來越多便攜式智能設(shè)備的出現(xiàn),也使得無線控制模式更容易被用戶所接受。
圖 1:智能照明控制系統(tǒng)。
圖 1 是一個智能照明控制系統(tǒng)的示意圖。系統(tǒng)中的每一個光源都擁有獨立的 IP 地址,而且可以被擁有其他 IP 地址的設(shè)備(如智能手機、平板、電腦)無線控制。用戶還可以設(shè)置一些常見的情景模式,并將它存儲在互聯(lián)網(wǎng)的云端服務(wù)器上。網(wǎng)關(guān)作為一個協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備,將從智能終端或者服務(wù)器上傳來的基于 TCP/IP 協(xié)議的控制指令轉(zhuǎn)換為照明系統(tǒng)內(nèi)部使用的 ZigBee 或者 JanNet-IP 協(xié)議,實現(xiàn)對燈光的控制。對于節(jié)點數(shù)量有限的小型系統(tǒng),開關(guān)或者遙控器可能更加簡單和直接。此外,通過引入傳感器,還可以實現(xiàn)更加豐富的控制模式。
以家庭應(yīng)用為例,個人用戶可對照明設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控,出門在外也可通過手機關(guān)閉家中所有的燈;可以按照區(qū)域和功能對設(shè)備進(jìn)行自由分組,實現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制;可通過定制化的應(yīng)用程序,設(shè)定不同的場景模式(比如在看電影時調(diào)暗背景燈光),從而進(jìn)一步優(yōu)化光源的使用效率。在控制系統(tǒng)中,照明設(shè)備和控制終端的通信是雙向的,可以實時監(jiān)控照明設(shè)備的使用情況,并將數(shù)據(jù)存儲在云服務(wù)器上?;ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商通過對數(shù)據(jù)的匯總和分析,可以得到用戶的使用習(xí)慣,并從節(jié)能的角度出發(fā),向客戶建議更優(yōu)化的照明方式。
以工廠應(yīng)用為例,不同照明區(qū)域(如辦公區(qū)、食堂和生產(chǎn)區(qū)域),通常對照明控制有著明顯的時間特性。通過簡單的定時器程序和智能控制系統(tǒng),無需人為參與,即可合理配置燈光開啟時間、亮度,實現(xiàn)節(jié)能效果。如能加上光學(xué)傳感器或動作傳感器等的配合,則可實現(xiàn)更為復(fù)雜的智能控制。如在辦公區(qū)安裝照度傳感器,就可根據(jù)自然光照強度自動調(diào)節(jié)燈光亮度。與動作傳感器搭配,通過感知是否有人經(jīng)過,可以自動調(diào)節(jié)走廊上燈光的開關(guān),達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的目的。
作為照明領(lǐng)域的主要芯片供應(yīng)商之一,恩智浦半導(dǎo)體早在幾年前就已經(jīng)注意到照明系統(tǒng)的智能化發(fā)展趨勢。通過整合包括光源驅(qū)動、低功耗電源、無線射頻和 MCU 相關(guān)產(chǎn)品線的技術(shù)優(yōu)勢,恩智浦提出以 JN514X 為核心的第一代智能照明系統(tǒng)解決方案,如圖 2 所示。得益于半導(dǎo)體集成工藝上的優(yōu)勢,具備智能控制功能的驅(qū)動電源與傳統(tǒng)驅(qū)動電源相比,尺寸沒有顯著增加,完全可以滿足諸如 LED 球泡燈或節(jié)能燈狹小的驅(qū)動電源空間的要求。
圖 2:恩智浦智能照明系統(tǒng)。
智能控制賦予照明完全不同的概念, 使光源成為物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)的重要組成部分。用戶可以通過物聯(lián)網(wǎng),對其內(nèi)部擁有獨立地址的設(shè)備(包括光源、家電等)進(jìn)行控制,實現(xiàn)綠色、安全、便捷、舒適的生活,這也是恩智浦半導(dǎo)體相關(guān)產(chǎn)品線最近幾年產(chǎn)品研發(fā)的主要方向。