如何讓普通LED燈泡實現(xiàn)智能化？

在科技高度發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，LED燈的技術(shù)也在不斷發(fā)展，為我們的城市裝飾得五顏六色。LED 燈泡歷經(jīng)數(shù)代發(fā)展，現(xiàn)在擁有更好的色彩平衡、更強的可靠性和更低的成本。許多 LED 燈泡制造商正在研究如何創(chuàng)造出更具創(chuàng)新性的智能互聯(lián)燈泡。

要想為 LED 燈泡增添智能無線連接性，需要克服一些設(shè)計方面的挑戰(zhàn)。適用于zigbee和 Bluetooth Smart 的 RF 模塊可輕松獲得。從高層次的觀點來看，單純地將 RF 模塊添加至現(xiàn)有設(shè)計似乎十分簡單。LED 燈泡中的電子鎮(zhèn)流器通常包含 PMIC 和一些高電壓分立元件。電子鎮(zhèn)流器通常以恒定電流驅(qū)動 LED 燈泡，以實現(xiàn)恒定亮度，不因輸入電壓或溫度而變化。該電子元件還提供良好的功率因數(shù)，并且可與傳統(tǒng)的壁式調(diào)光器一同使用。

PMIC 通常包括為 PMIC 本身供電的輔助電源。PMIC 輔助電源也可為 MCU、無線SoC或 RF 模塊供電。輔助電源通常為不穩(wěn)定的 10 至 15V電源。因此，需要線性穩(wěn)壓器來降低此電壓，從而提供穩(wěn)定的 3V 或 1.8V 電源。第二項挑戰(zhàn)是如何關(guān)閉LED或?qū)ED進(jìn)行調(diào)光。一個方法是，在LED 的陰極與地之間添加一個MOSFET，以便MCU用于開關(guān)控制。如果 PMIC 最初是針對恒定負(fù)載設(shè)計的，則該方法會帶來一些問題。禁用 PMIC 也會禁用輔助電源，因此不可行。

向LED燈泡增添智能連接性所需的電路

前幾代智能互聯(lián) LED 燈泡利用經(jīng)過修改的基本 LED 燈泡設(shè)計。下一代智能 LED 燈泡將鎮(zhèn)流器電子元件與專門為智能燈泡設(shè)計的 PMIC 相結(jié)合。這些設(shè)計包括始終啟用的穩(wěn)定低壓電源，并且無需額外的 MOSFET 即可控制 LED 的亮度。

EPA 能源之星計劃和加州能源委員會(CEC)的 TItle 20 電器效率計劃等節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對于待機電流或被吸取的電流有著嚴(yán)格的要求。能源之星燈泡規(guī)范 2.0 版本規(guī)定，待機功率須低于 500 mW。CEC 的 TItle 20 則更加嚴(yán)格，規(guī)定在待機模式下，功率須低于 200 mW。雖然無線收發(fā)器功耗遠(yuǎn)低于該限制，但要將交流線路電壓轉(zhuǎn)換到 RF 收發(fā)器電壓，這仍是一項挑戰(zhàn)。輔助電源需要以超過 50% 的效率和小于100mW的靜態(tài)電流消耗為 RF 模塊提供約 50 mW的功率。

RF 模塊和天線的布置提出了一些物理設(shè)計方面的挑戰(zhàn)。基本 LED 燈泡的鎮(zhèn)流器電路板周圍通常設(shè)有金屬屏障，以最大程度地降低開關(guān)電源的電磁干擾。智能 LED 燈泡設(shè)計需要屏蔽鎮(zhèn)流器，并為 RF 提供良好的天線。如果 RF 模塊垂直放置于燈泡頂部附近，則該模塊上的簡單PCB 天線或許能夠工作。然而，這可能會干擾光傳導(dǎo)并使智能半導(dǎo)體靠近 LED 熱源。設(shè)計者需要仔細(xì)考慮 RF 性能對燈泡可用性的影響。對于消費者而言，可靠的連接十分重要。

最后但同樣重要的是，RF 模塊的溫度環(huán)境也是一項考慮因素。在理想情況下，RF 模塊應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱的 LED 和鎮(zhèn)流器電子元件。然而，該想法有時候并不實際。通過監(jiān)控 LED 和無線 SoC 的溫度并調(diào)暗 LED 以限制發(fā)熱，可以提高 LED 和無線 SoC 的可靠性。設(shè)置在 LED 附近的熱敏電阻可監(jiān)控 LED 溫度，同時無線SoC可能有片上溫度傳感器。

無線更新和共用引導(dǎo)裝載程序

最后，適應(yīng)未來需求的現(xiàn)有設(shè)備是無線功能的主要優(yōu)勢之一。在不需要外部存儲器的情況下將新映像文件傳輸至無線設(shè)備，這意味著供應(yīng)商能夠為現(xiàn)有設(shè)備帶來新的功能。

正如我們之前討論的那樣，一個家庭有 40 只燈泡并不罕見。當(dāng)最新的Bluetooth標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時，手動更換每只燈泡將會相當(dāng)麻煩，但現(xiàn)在您不必?fù)?dān)憂。雖然LED在生活中處處可見，但是LED也還有一些不足需要我們的設(shè)計人員擁有更加專業(yè)的知識儲備，這樣才能設(shè)計出更加符合生活所需的產(chǎn)品。