數碼控制技術 開創智能家庭LED照明新市場
新穎的智能照明系統,不僅可依據使用者需求缺省家庭照明情境,也可透過傳感器輔助主動調校光源因應用戶需求。
Hue是Philips推出的智能照明系統,只要支持Hue應用平臺的燈具,就可以利用平版計算機或手機App進行進階照明狀態設定,例如色溫、光色與燈具啟閉等。
銜接智能電網 延伸智能照明應用
尤其搭上智能電網(Smart Grid)議題,智能照明(Smart Lighting)也可作為智能電網的應用服務延伸,透過智能化能源應用管理銜接智能家庭周邊應用,發展兼具實用性與堅顧節能環保的應用環境。對比于傳統照明應用環境,如傳統燈具白熾燈球泡燈、螢光燈具,傳統光源的能源使用效率低落,銜接智能閘道器還需透過復雜的D/A轉換,這將導致智能光源控制閘道器的料件成本大幅提高,驅動傳統燈具的高負載電路與元件也會產生耗損,導入智能照明的實用度有限。
相反地,LED照明應用光源就不同了,LED的驅動電路相對單純,在技術集成可以輕易結合通訊、自動化控制、環境感測應用功能,在技術開發難度方面相對較低,驅動電路集成也會較傳統燈具設計方案更為簡潔實用,另搭上便捷的智能型手機、平板計算機App控制終端集成,已成為近來發展智能照明應用的主流選用方案。
智能照明標準仍有待確立
但比較可惜的是,智能照明應用目前在燈具標準、控制網通平臺等并無標準可循,即便是近來美國電器制造商協會(National Electrical Manufacturers Association;NEMA)及國際電工委員會(International Electrotechnical Commission;IEC)等標準組織已投入智能照明燈具系統標準制定,但技術架構、功能/安全要求等規范雛型仍有待持續努力,雖可在通訊與自動控制相關功能引導產業相關技術朝共同目標邁進,替智能照明產業與網通產業帶來新商機,但實際上仍需時間醞釀。
而在智能照明相關規范規劃方面,目前以NEMA動作較快,不只是針對燈具系統因應的智能照明應用思考,連帶智能照明所需的照明控制軟件、安全與功能性和無線通訊連接接口等逐步進行相關規范研議,避免業者各自發展無法跨平臺系統的智能照明應用,讓開發產品也能有完善的驗證與兼容標準。除NEMA積極擴展智能照明規范外,IEC也對應成立針對智能照明市場需求的TC34小組委員會,進行新一代智能燈具系統的應用標準,初步已完成定義智能照明系統的測試驗證、應用范圍、能源采集(Energy Harvesting)等應用技術規范集成。
而在發展智能照明,第一步是要在傳統燈具的有限機構空間內,不只置入光源、驅動器、無線網通模塊,還要設置天線模塊,對于燈具的機構空間利用率要求相當高,尤其是當智能照明的系統載板面積極為有限下,如何改善驅動器與數碼電路間的穩定不干擾設計,同時又可在有限空間集成于同一燈體,將會是發展智能照明最大的挑戰。
另一方面,在LED燈具的機構空間利用優化方面,LED驅動與LED封裝技術已有大幅度的躍進,目前主流LED E27球泡燈設計,已有相當多的LED球泡燈采取LED封裝、基板、驅動器集成設計方案,也就是俗稱的光電一體化集成方案,另搭配DOB(Driver on Board)和COB(Chip on Board)封裝技術,讓基本的LED照明光源可在極小空間下完成整體照明電路與光源材料設置,騰出來的機構空間即可用于智能控制電路、無線網通電路、感測電路等集成模塊的優化方面即便LED燈具在光電一體化趨勢下,已經可把光源與驅動縮減在單片結構上,但智能照明系統仍需追加通訊電路、感測電路、自動化啟閉與調光電路,這部分技術集成考驗開發業者的技術實力。
延續兼容傳統燈具策略 發展智能照明終端產品
而發展智能照明,其實與先前推展LED節能照明一樣,需延續依附在與傳統燈具兼容的方向進行,才能讓產品在終端銷售不會碰到消費者還需添購專屬燈具的成本問題,而兼容傳統燈具就必須在燈內機構盡可能最小化設計,而同時為了維護LED光源原有的高使用壽命優勢,電子電路、網通電路的使用壽命也需要達到接近于LED發光元件的壽命水平,才不會因為控制或是網通元件故障,導致LED智能燈具的壽命過短問題。
而投入智能照明的業者中,已有不少業者發展出獨特有趣的集成應用方案,例如Philips推出的Hue智能燈具,其實就是采用光電一體化設計方案,在燈具部分還集成調光電子回路、無線網絡控制功能,并可結合 Zigbee無線技術應用,Philips還為Hue開發的專屬的智能型手機App,讓使用者也可利用手上的智能型手機遠程遙控燈具啟閉、調光、燈色變化等,其中占成本物料清單最高者,仍是Hue的驅動電子電路,可見發展智能照明的關鍵仍在驅動電子電路的成本壓縮與功能集成方面。
無線網通方案各有利弊 多技術集成成趨勢
另在可與智能照明銜接、集成的網通技術,目前即有相當多方案可選擇,比較值得注意的是電力線網絡(Power Line Communication;PLC)通訊方案因為終端的網絡連接部分元件集成于燈具難度較高,因此在這波智能照明發展中屬于較少見的發展方案,反而是低功耗、無線化的網通技術成為智能照明當紅的網通技術方案。尤其是無線通訊方案,技術優勢即在無線化通訊環境,這對使用者而言即免除了室內配線與連接需求,遙控設備可以利用智能型手機、平板計算機、筆記本電腦取代,就如同智能照明方案極完整的Hue產品,用戶控制端即可選平板計算機、智能型手機、桌上型計算機等不同裝置進行遠程調控燈具表現。
在眾多無線網通技術中,仍以具超低功耗表現、支持節點數量高的ZigBee無線技術最為熱門,此外 Wi-Fi無線通訊技術也是眾廠商關注的通訊技術方案,因為Wi-Fi無線技術已在智能型裝置、計算機產品中使用相當廣泛,不只是控制器因用量極大在成本也相對低廉,另外對遠程的遙控終端來說,使用Wi-Fi無線技術也可在不添購網通連接接口下,使用現有的無線模塊即可享受智能照明應用。而有鑒于 ZigBee與Wi-Fi技術均獲得不同發展智能照明應用產品青睞,甚至多的是廠商直接將兩種技術集成在單一燈具中,因此也吸引網通業者進而投入開發 ZigBee+Wi-Fi雙通訊模塊的集成型無線網通方案,藉由雙無線接口集成燈具,替終端產品擴展更多、更便捷的應用情境。
相關文章
揮軍智能家庭網路 多協定無線芯片一馬當先
多協定無線晶片將成為晶片商進軍智慧家庭的新利器。為加速建置智慧家庭無線聯網環境,邁威爾(Marvell)、芯科實驗室(SiliconLabs)等晶片商已鎖定整合無線區域網路(Wi-Fi)、藍牙(Bluetooth)4.0、Zi...
聚焦杭州展:冠榕智能家庭系統閃耀全場
3月28日,2013第十三屆浙江國際智能樓宇技術與安防產品展覽會在杭州浙江世界貿易中心隆重舉行。作為集研發,生產、售后服務為一體的智能產品供應商,御飛冠榕物聯網科技有限公司受邀參加本屆安博會。
配合智能電網及智能家庭趨勢的工業通信及安全保護方案
如今,全球能源需求不斷增加,加速消耗現有資源,促使各國政府制定更積極的節能目標和更嚴格的高能效標準,由此產生一系列的積極影響。
ST利用App Store的易用特性為智能家庭服務創造機會
中國,2012年1月19日 ——橫跨多重電子應用領域的全球領先的半導體供應商、能源效率和可持續發展領域的創新先鋒意法半導體(STMicroelectronics,簡稱ST;紐約證券交易所代碼:STM)推出一個開放式智能家庭平臺...