應用優(yōu)化的無(wú)線(xiàn)模塊:智能LED燈泡設計的好點(diǎn)子

發(fā)布時(shí)間:2020-1-17 16:22    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: 智能照明 , 智能LED
Silicon Labs 供稿

簡(jiǎn)介

自從140年前第一個(gè)商用的白熾燈泡問(wèn)世以來(lái),發(fā)光二極管LED)燈泡是照明領(lǐng)域的最大進(jìn)步。LED燈的好處無(wú)數,而且有據可查。與現代的白熾燈泡相比,它們通常節省75%的能量,使用壽命可以延長(cháng)50倍以上。今天的LED燈泡比以前的LED燈泡有了很大的改進(jìn)。它們產(chǎn)生的熱量極少,不發(fā)出紫外線(xiàn)或紅外線(xiàn),不含汞,耐沖擊,并能在極端環(huán)境下有效運行。

照明革命的下一個(gè)浪潮即將來(lái)臨:智能互聯(lián)照明。為L(cháng)ED燈泡添加無(wú)線(xiàn)連接和聯(lián)網(wǎng)功能,不僅提供了簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)功能,還提供了更多的機會(huì )。您可以通過(guò)簡(jiǎn)單的智能手機應用程序或語(yǔ)音助手來(lái)調整亮度、色溫和定時(shí),甚至在旅途中遠程控制燈光。以前聞所未聞的應用包括無(wú)線(xiàn)接近傳感器觸發(fā)的智能燈在晚上當您穿過(guò)房屋或建筑物時(shí)自動(dòng)照亮走廊和房間,床頭照明在早晨逐漸喚醒您,或醫院照明使用色彩改善情緒、健康及加快康復。智能連接照明的便利性和好處是無(wú)限的。

與傳統照明相比,智能照明仍處于新生階段,但是在住宅、商業(yè)和工業(yè)市場(chǎng)中,智能照明的采用率正在穩步提高,這在一定程度上得益于采用了綠色能源激勵措施和法規,例如California Title 20。根據研究和市場(chǎng)預測,到2022年全球智能照明市場(chǎng)將達到240億美元,2018年至2023年的復合年增長(cháng)率(CAGR)將高達21%。

隨著(zhù)越來(lái)越多的“物”相互連接以及消費者逐漸接受智能家居技術(shù),對智能互聯(lián)照明的接受和需求將繼續增長(cháng)。這就是為什么Acuity Brands、Cree、Eaton、GE Lighting、Philips/Signify、Osram和許多其他頂級照明品牌不僅競相提供智能LED產(chǎn)品,而且還提供易于部署、可互操作、安全且可升級的完整照明生態(tài)系統的原因。

智能LED設計挑戰

以經(jīng)濟高效的方式在LED燈泡中實(shí)現無(wú)線(xiàn)連接會(huì )給照明OEM廠(chǎng)商帶來(lái)一系列新的設計和實(shí)施的挑戰。例如,智能LED燈泡必須滿(mǎn)足嚴格的RF法規要求、苛刻的能效標準、高溫等級以及嚴格的產(chǎn)品尺寸和空間限制。照明開(kāi)發(fā)人員還必須考慮設備和網(wǎng)絡(luò )的安全性,并確保智能LED燈泡與任何其他已連接的IoT產(chǎn)品一樣抵抗得住惡意黑客的攻擊。

另一個(gè)關(guān)鍵的設計考量因素是無(wú)線(xiàn)協(xié)議的選擇。許多可連接的燈都在2.4 GHz頻段上運行,并使用幾種流行的基于標準的短距離無(wú)線(xiàn)協(xié)議之一,例如Zigbee、低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy)、藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )(Bluetooth Mesh)或Wi-Fi。使用基于標準的協(xié)議有助于實(shí)現與普通消費產(chǎn)品(例如語(yǔ)音助手、智能手機和平板電腦)的互通,無(wú)需額外的自定義網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò )基礎設施產(chǎn)品。某些智能LED設計可能需要多協(xié)議連接,例如支持低功耗藍牙進(jìn)行設備設置和控制以及通過(guò)網(wǎng)關(guān)訪(fǎng)問(wèn)基于Zigbee的多節點(diǎn)照明網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )的能力。

藍牙或Zigbee等標準之外的專(zhuān)有無(wú)線(xiàn)協(xié)議也是一種選擇。雖然在短期內實(shí)現專(zhuān)有無(wú)線(xiàn)協(xié)議可能很容易且具有成本效益,但這種選擇可能會(huì )帶來(lái)互操作性和可升級性的長(cháng)期挑戰;跇藴实臒o(wú)線(xiàn)解決方案推動(dòng)了大批量生產(chǎn),因此從長(cháng)遠來(lái)看可能是更具成本效益的選擇。而從眾多可用選項中選擇合適的無(wú)線(xiàn)技術(shù)和供應商,需要對RF設計以及性能權衡和風(fēng)險有更深入的了解。

智能LED設計也必須滿(mǎn)足傳統照明產(chǎn)品所不需要的無(wú)線(xiàn)標準和法規性能要求,例如電磁(EM)輻射和能耗。

實(shí)施帶來(lái)的挑戰

為了將新的智能LED產(chǎn)品推向市場(chǎng),照明OEM廠(chǎng)商還面臨著(zhù)一些涉及工程和運營(yíng)資源的實(shí)施挑戰:
•        要發(fā)展專(zhuān)業(yè)知識并分配資源以實(shí)施并成功完成標準和法規的認證測試,例如FCC和CE認證。
•        要考慮確保產(chǎn)品部署到現場(chǎng)后的產(chǎn)品功能和安全性升級的設置,通常通過(guò)無(wú)線(xiàn)(OTA)更新。
•        管理物料的采購和多個(gè)組件的庫存。
•        驗證與智能家居或智能建筑中其他無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和生態(tài)系統的互操作性。
•        優(yōu)化物料清單(BOM)和開(kāi)發(fā)成本,以交付具有成本競爭力的產(chǎn)品,同時(shí)滿(mǎn)足嚴格的生產(chǎn)計劃并縮短上市時(shí)間。

借助模塊解決方案消除設計和實(shí)施帶來(lái)的挑戰

雖然對于具有較少RF經(jīng)驗和專(zhuān)業(yè)知識的開(kāi)發(fā)人員而言,向LED燈泡添加無(wú)線(xiàn)連接可能是一項艱巨的任務(wù),但現在可以使用經(jīng)過(guò)預先認證的無(wú)線(xiàn)模塊解決方案來(lái)簡(jiǎn)化智能LED產(chǎn)品設計的任務(wù),從而最大程度地減少照明OEM廠(chǎng)商面臨的許多挑戰。

無(wú)線(xiàn)模塊旨在提供一個(gè)全方位的即插即用解決方案,該解決方案集成了開(kāi)發(fā)人員完成LED設計的連接部分所需的關(guān)鍵組件。模塊供應商已經(jīng)完成了天線(xiàn)設計、阻抗匹配、無(wú)源器件的調諧和集成以及協(xié)議開(kāi)發(fā)等以射頻為中心的艱巨任務(wù)。對于自身可能缺乏必要RF或協(xié)議專(zhuān)業(yè)知識的OEM廠(chǎng)商來(lái)說(shuō),這些已完成的工程和集成工作可以帶來(lái)巨大的好處。此外,無(wú)線(xiàn)模塊通常附帶所有必需的軟件,包括所選的協(xié)議棧。模塊供應商還提供易于使用的開(kāi)發(fā)工具,以支持和簡(jiǎn)化設計和調試過(guò)程。

通過(guò)在LED設計中使用無(wú)線(xiàn)模塊,照明OEM廠(chǎng)商無(wú)需擔心管理天線(xiàn)、晶體振蕩器和無(wú)源器件等多個(gè)RF組件的采購和庫存。此外,同一模塊還可用于多種照明產(chǎn)品,從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了采購和庫存管理。

選擇正確的模塊解決方案

在評估LED設計的模塊選項時(shí),照明OEM廠(chǎng)商應尋找專(zhuān)門(mén)為互聯(lián)照明應用的特定需求而設計的解決方案。

例如,Silicon Labs的MGM210L和BGM210L模塊是可用于照明市場(chǎng)的首批針對應用優(yōu)化的模塊產(chǎn)品。MGM210L模塊支持Zigbee和Thread,以及動(dòng)態(tài)多協(xié)議連接(例如Zigbee和Bluetooth Low Energy)。BGM210L設計用于Bluetooth Low Energy或Bluetooth Mesh。這兩個(gè)新模塊旨在簡(jiǎn)化和加速功能豐富、顏色可選和可調光的LED燈的開(kāi)發(fā),同時(shí)使開(kāi)發(fā)人員能夠利用基于藍牙、Zigbee和Thread的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )生態(tài)系統。

xGM210L模塊基于Silicon Labs Series 2 EFR32xG21無(wú)線(xiàn)片上系統(SoC)芯片,其外圍設備針對照明應用進(jìn)行了優(yōu)化。該SoC包含低功耗的Arm® Cortex®-M33處理器內核,足夠支持動(dòng)態(tài)多協(xié)議操作和OTA固件更新以確保智能照明產(chǎn)品未來(lái)適應性的內存,以及能夠支持802.15.4、Bluetooth Mesh協(xié)議和Bluetooth Low Energy的高性能2.4 GHz射頻收發(fā)器。無(wú)線(xiàn)電通過(guò)單協(xié)議或多協(xié)議連接來(lái)處理無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )功能。集成的RF功率放大器還使得xGM210L模塊能夠處理需要數百米視距連接的遠程應用。

諸如xGM210L器件之類(lèi)的高能效模塊可提供較低的有功功耗水平,該功耗水平經(jīng)過(guò)了優(yōu)化,可以滿(mǎn)足California Title 20設備效率法規。許多運往美國市場(chǎng)的照明產(chǎn)品必須符合California Title 20法規,需要對照明控制設備的制造商進(jìn)行認證。

模塊解決方案可以幫助照明OEM廠(chǎng)商減少與RF設計、協(xié)議優(yōu)化和法規認證有關(guān)的研發(fā)周期。xGM210L模塊經(jīng)過(guò)了預先認證,可以在北美(FCC和ISED)、歐洲(CE)、韓國和日本使用,旨在最大程度地減少與全球無(wú)線(xiàn)認證相關(guān)的時(shí)間、成本和風(fēng)險因素,從而使照明OEM廠(chǎng)商縮短數月的產(chǎn)品上市時(shí)間。

隨著(zhù)制造商為更多的LED產(chǎn)品增加RF連接性,小尺寸燈泡設計帶來(lái)了復雜的尺寸、功率和散熱限制,而現有的無(wú)線(xiàn)解決方案無(wú)法輕松解決這些限制。xGM210L模塊旨在解決這些限制。該模塊的定制印制電路板(PCB)尺寸(16 mm x 23 mm)符合大多數LED燈泡外殼的緊湊尺寸。它還具有最高+125°C的額定溫度,可確保在燈泡外殼中可靠地運行(燈泡外殼在長(cháng)時(shí)間使用后會(huì )變熱)。

安全性是智能LED產(chǎn)品的另一個(gè)重要考量因素。最近的媒體報道稱(chēng),黑客通過(guò)LED燈泡入侵了智能家居網(wǎng)絡(luò ),這已經(jīng)使消費者和照明開(kāi)發(fā)商都意識到了從燈泡本身到云端對于安全的迫切需求。照明OEM廠(chǎng)商應尋求能夠提供內置硬件安全功能的模塊,無(wú)需增加成本,即可使開(kāi)發(fā)人員能夠在智能LED產(chǎn)品中實(shí)現強大的安全性。

例如,xGM210L模塊具有專(zhuān)用的安全內核,該內核隔離了應用處理器,并提供快速、節能的加密操作以及差分功耗分析(DPA)對策。符合NIST和AIS-31要求的真隨機數生成器(TRNG)可以增強器件加密。具有信任根和安全加載程序(Root of Trust and Secure Loader, RTSL)技術(shù)的安全啟動(dòng)(Secure Boot)有助于防止惡意軟件侵入和回滾,確?煽康墓碳䦂绦泻蚈TA更新。具有獨特鎖定/解鎖功能的安全調試接口允許進(jìn)行經(jīng)過(guò)身份驗證的訪(fǎng)問(wèn),以增強故障分析能力。該模塊的Arm Cortex-M33內核集成了TrustZone技術(shù),可為可信軟件架構實(shí)現系統級的硬件隔離。

完整的模塊解決方案應附帶強大的無(wú)線(xiàn)軟件協(xié)議棧,從而使開(kāi)發(fā)人員可以選擇標準協(xié)議,例如Zigbee、Thread、Bluetooth Mesh和Bluetooth Low Energy。此外,開(kāi)發(fā)人員應當期望全面的軟件支持,包括強大的軟件開(kāi)發(fā)工具包(SDK)和高級工具,以幫助驗證網(wǎng)絡(luò )性能并輔助調試,優(yōu)化智能照明應用的性能和能耗。xGM210L模塊帶有功能強大的開(kāi)發(fā)工具套件,例如網(wǎng)絡(luò )分析儀(Network Analyzer)、能耗分析器(Energy Profiler)等。SDK包含實(shí)現低能耗操作所需的所有庫以及使燈泡與網(wǎng)絡(luò )通信所需的所有驅動(dòng)程序。

結論

毫無(wú)疑問(wèn),智能LED燈泡產(chǎn)品在住宅、商業(yè)和工業(yè)市場(chǎng)中越來(lái)越受歡迎,F在可以使用全面的硬件和軟件解決方案來(lái)簡(jiǎn)化聯(lián)網(wǎng)照明產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的無(wú)線(xiàn)模塊現已上市,可幫助縮短上市時(shí)間,減少開(kāi)發(fā)和認證成本,并解決OEM廠(chǎng)商可能面臨的許多無(wú)線(xiàn)設計挑戰。


本文地址:http://selenalain.com/thread-576999-1-1.html     【打印本頁(yè)】

本站部分文章為轉載或網(wǎng)友發(fā)布,目的在于傳遞和分享信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀(guān)點(diǎn)和對其真實(shí)性負責;文章版權歸原作者及原出處所有,如涉及作品內容、版權和其它問(wèn)題,我們將根據著(zhù)作權人的要求,第一時(shí)間更正或刪除。
您需要登錄后才可以發(fā)表評論 登錄 | 立即注冊

相關(guān)視頻

關(guān)于我們  -  服務(wù)條款  -  使用指南  -  站點(diǎn)地圖  -  友情鏈接  -  聯(lián)系我們
電子工程網(wǎng) © 版權所有   京ICP備16069177號 | 京公網(wǎng)安備11010502021702
快速回復 返回頂部 返回列表
午夜高清国产拍精品福利|亚洲色精品88色婷婷七月丁香|91久久精品无码一区|99久久国语露脸精品|动漫卡通亚洲综合专区48页