互聯(lián)照明驅(qū)動智能樓宇應(yīng)用市場快速增長

　　互聯(lián)照明將通過互聯(lián)網(wǎng)連接接收和傳輸信息，這將使照明設(shè)備更智能、更節(jié)能、更易于管理。結(jié)合可見光通信(VLC)技術(shù)，將提供室內(nèi)定位功能，使其應(yīng)用更加廣泛，市場增長空間巨大。本文將展示互聯(lián)照明相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，以及安森美推出的NCL310xx智能LED驅(qū)動器的產(chǎn)品特性和優(yōu)勢。全球互聯(lián)照明市場發(fā)展?jié)摿�巨�?/p>

　　顧名思義，聯(lián)網(wǎng)照明就是一種可以連接互聯(lián)網(wǎng)的照明設(shè)備，也可以稱為智能照明。照明設(shè)備可以通過互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程照明管理，這是智能建筑的基本功能之一。這將通過集成各種傳感器(房間占用率、溫度、濕度、CO/CO2 ......)并通過 LED、PoE 和 KNX 設(shè)備尋址來更有效地管理建筑物中每個房間的使用，從而實現(xiàn)更高效的電力使用并實現(xiàn)更智能的建筑物管理.

　　根據(jù)市場調(diào)查，全球智能照明市場將從2020年的約89億美元增長到2027年的預(yù)估289億美元，復(fù)合年增長率 (CAGR) 為18.3%。根據(jù)來源和時間表，復(fù)合年增長率將在15%至30%之間，市場發(fā)展?jié)摿�巨大�?/p>

　　基于可見光的數(shù)據(jù)通信技術(shù)

　　事實上，可見光通信(VLC)并不是一項新技術(shù)。早在1880年代，貝爾實驗室就引入了VLC技術(shù)，其歷史早于無線電和可見光頻率范圍從400THz(波長 780 nm)到800THz(波長 375 nm)。VLC是一種以可見光為載體的低數(shù)據(jù)傳輸速率(kb/s)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)。

　　Light Fidelity(Li-Fi)是一種利用VLC在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行信息傳輸?shù)姆绞�。一般來說，Li-Fi是以各種可見光源作為信號發(fā)射源，通過控制器控制燈的通斷，從而控制光源與終端接收器之間的通信。Li-Fi是一種允許雙向傳輸光的 VLC 形式。不同的是，它不使用無線電頻譜，而是由裝有特殊芯片的LED燈控制，使用可見光譜傳輸數(shù)據(jù)。

　　Li-Fi具有高帶寬(其帶寬是Wi-Fi的10000倍)傳輸能力。在5 米(16 英尺)距離內(nèi)使用白色LED時，速度為500 Mbit/s，在實驗室條件下使用五個LED時，在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)速度為100Mbit/s，具有高安全性(室內(nèi)電腦和移動終端信息不會泄露到室外)和節(jié)能功能。雖然Li-Fi燈必須保持點亮才能傳輸數(shù)據(jù)，但在繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)的同時，燈可以調(diào)暗到人們看不到的程度。

　　此外，VLC技術(shù)還可用于室內(nèi)定位，調(diào)光功能(由MCU控制)用于傳輸數(shù)據(jù)。由于保持了平均 LED 輸出電流，因此加載了人眼無法檢測到的信號。當(dāng)使用外部接收器(智能手機(jī)、平板電腦等)時，手機(jī)或平板電腦上的圖像傳感器可以接收和讀取數(shù)據(jù)，然后通過手機(jī)處理器計算位置信息。另一方面，目前部分燈具可以采用黃點通信協(xié)議，定義PWM頻率、占空比、符號率的VLC方案來傳輸信號。

　　VLC技術(shù)支持定位功能

　　與射頻無線通信技術(shù)相比，VLC具有更高的抗干擾能力，對反射不敏感(適用于金屬環(huán)境)，不會受到附近射頻發(fā)射器的影響，也不會影響其他通信系統(tǒng)。更適用于對電磁干擾敏感的領(lǐng)域，如飛機(jī)、醫(yī)院、有爆炸風(fēng)險的領(lǐng)域，具有可擴(kuò)展性。通信信道不會因為使用大量的接收設(shè)備而飽和，具有更高的安全性。它本質(zhì)上僅限于視線范圍內(nèi)的通信(不穿墻)，并且可以根據(jù)光源進(jìn)行定位。另外，VLC系統(tǒng)的復(fù)雜度比較低，不需要額外的功放和信號鏈，

　　使用VLC進(jìn)行室內(nèi)定位，可以先為每盞LED燈設(shè)置一個唯一的ID，并在建筑物內(nèi)排列標(biāo)明燈的位置。然后 LED 可以通過VL 向接收端發(fā)送信號。接收器接收信號并解碼和計算位置信息。接收器可以是相機(jī)鏡頭(模塊)或光電二極管，精度為15厘米。

　　以VLC移動機(jī)器人室內(nèi)定位為例，其定位精度可達(dá)幾十厘米，抗射頻干擾。由于信號僅限于建筑物內(nèi)部，因此它們本質(zhì)上是安全的，指令可以通過燈網(wǎng)絡(luò)單向傳輸，也可以通過增強(qiáng)的現(xiàn)有射頻基礎(chǔ)設(shè)施雙向傳輸。定位時，燈具的位置和唯一ID會被包含在平面圖數(shù)據(jù)庫中，燈具會不斷傳輸其唯一ID，機(jī)器人的光學(xué)傳感器或攝像頭模塊會捕捉到該ID，然后機(jī)器人將三角原理應(yīng)用于定位。

　　支持VLC的智能LED驅(qū)動系列

　　看好智能建筑市場的發(fā)展，onsemi推出了NCL310xx智能LED驅(qū)動系列，將通信接口、系統(tǒng)電源、LED驅(qū)動和計量功能集成到一顆芯片中。NCL310xx 智能 LED 驅(qū)動器旨在高效、單通道或多通道和互聯(lián)照明應(yīng)用。

　　NCL310xx 系列高度集成，提供兩個輔助DC-DC轉(zhuǎn)換器為微控制器、傳感器和其他外圍設(shè)備供電，包括用于測量和報告輸入和輸出電流和電壓、LED 溫度和 DC-DC 電壓的精確測量。全方位的故障保護(hù)和診斷，覆蓋設(shè)備、應(yīng)用和用戶的安全。

　　NCL310xx 系列包括集成 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的 NCL31000、為多通道應(yīng)用移除 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的 NCL31001 和集成 IEEE802.bt PD(90W) 的 NCL31010。其中，NCL31000 系列具有連接、集成、控制和定位特性，專為 PoE 設(shè)計，具有 VLC，支持 RF/MCU 連接(SPI/I2C 串行接口)，集成 97% 效率的 LED 驅(qū)動器、3.3V 降壓轉(zhuǎn)換器、可調(diào)降壓2.5-24V 轉(zhuǎn)換器，支持功率計量，具有先進(jìn)的光學(xué)引擎控制能力，真正可調(diào)光至黑暗，并通過多通道功能允許混色和環(huán)境設(shè)置。室內(nèi)定位精度在30cm以內(nèi)，可實現(xiàn)VLC和手機(jī)通訊。

　　NCL310xx 智能 LED 驅(qū)動器系列具有 21.5 V 至 57 V 的寬輸入電壓范圍，適用于專有的 100 W+ 應(yīng)用。它集成了一個 3.3 V 降壓轉(zhuǎn)換器(僅限 NCL31000)、一個可調(diào) 2.5-24 V 降壓轉(zhuǎn)換器(僅限 NCL31000)和一個高效的降壓 LED 驅(qū)動器。它支持從 44.4 kHz 到 1 MHz 的可調(diào)開關(guān)頻率，使用內(nèi)部精密 2.4 V 基準(zhǔn)，并能以 0.1% 的精度調(diào)光至零。它還具有一流的線性度、約 50 kHz 的高調(diào)制帶寬、支持 VLC 功能并與 Yellow Dot 兼容。

　　在微控制器重新刷寫(熱啟動)期間，NCL310xx 可由內(nèi)部 DIM DAC 獨立控制，具有低 EMI 參考設(shè)計、I2C/SPI 接口和用于測量電壓/電流的高精度診斷功能。防止LED短路和開路，支持LED過壓/欠壓和過流保護(hù)，芯片過流保護(hù)，芯片和LED過溫保護(hù)，結(jié)溫范圍40°C至+125°C，48腳提供 QFN 7x 7 封裝。這些器件無鉛且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。

　　滿足VLC要求的雙通道方案

　　NCL31000是onsemi LED驅(qū)動器系列的新成員，專為照明應(yīng)用而設(shè)計。它非常適用于 VLC 和管理照明系統(tǒng)，可以處理 100W+ 應(yīng)用。它集成了 IEEE802.3bt 認(rèn)證的 PoE-PD 接口和高效降壓 LED 驅(qū)動器，支持高線性度、高帶寬模擬和數(shù)字調(diào)光以及低至零電流 PWM 調(diào)光。

　　NCL31000 包括一個集成的固定 3.3V DC-DC 和一個可調(diào) DC-DC 轉(zhuǎn)換器。診斷模塊包括一個 ADC，可以測量輸入和 LED 輸出電流、電壓、LED 溫度、DC/DC 電壓和電流�？焖俚陌踩珯C(jī)制可以保護(hù)芯片的關(guān)鍵模塊，并且可以與具有靈活的狀態(tài)報告和中斷機(jī)制的診斷測量一起使用。NCL31001 與 NCL31000 相同，只是它不包含兩個 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。NCL31000 和 NCL31001 的組合是雙通道解決方案的理想選擇。

　　NCL310xx智能LED驅(qū)動系列可廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域;戶外照明、建筑照明、室內(nèi)照明、辦公照明、工業(yè)照明、劇場照明、醫(yī)療照明、溫室農(nóng)業(yè)多通道管理照明、顯示器中的顯示數(shù)據(jù)(電子墨水價格標(biāo)簽、LED 顯示屏)、專業(yè)和高端背光- 終端顯示器，以及在危險環(huán)境中。在進(jìn)行室內(nèi)定位時，VLC可以定位資產(chǎn)和產(chǎn)品，引導(dǎo)客戶和乘客，輔助倉庫自動化和自動導(dǎo)引車定位。

　　onsemi還推出了具有PoE接口的智能LED驅(qū)動器評估套件——NCL31010GEVK，支持IEEE 802.3bt。它還具有高效有源橋、Class 6/60W LED驅(qū)動能力、RJ45數(shù)據(jù)直通連接器、通信和控制接口，支持EMI/EMC優(yōu)化。評估套件包括NCL31010REFGEVB(1英寸外形)帶PoE接口的智能LED驅(qū)動器參考設(shè)計、NCL31010AASGEVB PoE LED驅(qū)動器的Arduino適配器擴(kuò)展板和環(huán)通以太網(wǎng)電纜(RJ45)。 結(jié)論

　　除了更易于管理和節(jié)能的智能樓宇應(yīng)用外，利用VLC技術(shù)傳輸信息的聯(lián)網(wǎng)照明設(shè)備還具有室內(nèi)定位功能，具有出色的信息安全性，具有巨大的市場發(fā)展?jié)摿�。安森美推出的NCL310xx智能LED驅(qū)動器系列可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外互聯(lián)照明應(yīng)用，值得有意投資相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)的廠商進(jìn)一步了解。