村田：傳感器+無線控制智能照明解決方案.docx

村田：傳感器+無線控制智能照明解決方案來源：華強(qiáng)LED網(wǎng)作者：陳路導(dǎo)讀目前歐美已經(jīng)在使用無線技術(shù)控制智能照明燈具，如路燈、室內(nèi)燈。在中國，目前LED還處于被接受使用的階段。村田相信，2014和2015會是重要的兩年，LED使用份額將會在全球增加，而且無線控制加傳感器將是主流的技術(shù)和市場需求趨勢。關(guān)鍵詞：村田智能照明LED目前歐美已經(jīng)在使用無線技術(shù)控制智能照明燈具，如路燈、室內(nèi)燈。在中國，目前LED還處于被接受使用的階段。村田相信，2014和2015會是重要的兩年，LED使用份額將會在全球增加，而且無線控制加傳感器將是主流的技術(shù)和市場需求趨勢。中國政府在“十二五”國家計劃中（2011-2015）有兩個側(cè)重點，一是節(jié)約能源，二是環(huán)境保護(hù)。由于唯有LED照明燈具能夠同時滿足以上這二個側(cè)重點，因此LED照明一定是中國照明市場的未來，而且種種跡象顯示，LED照明也是全球各國未來的主流需求趨勢。例如，日本也計劃至2015年，增加LED照明市場份額至50%，韓國則將達(dá)到30%。在亮度相同的條件下，LED燈的功率比白熾燈和緊湊型熒光燈小，使用壽命也比較長。此外，LED燈還能在節(jié)能的基礎(chǔ)上幫助減少二氧化碳的排放，符合中國計劃減少二氧化碳排放量的總體規(guī)劃。而且，目前市場中，已經(jīng)有許多芯片廠家和照明廠家都能夠提供支持LED照明的相關(guān)商業(yè)產(chǎn)品。因此2014年，LED照明燈具將會擁有很大的市場占有量。作為目前市場上主要的MLCC電容和電源模塊供應(yīng)商，村田自然不會忽略這么一個新興的巨大市場。村田高級市場工程師廖光汶表示：“ 村田目前可為智能照明系統(tǒng)提供的產(chǎn)品包括網(wǎng)關(guān)、通訊模塊（ZigBee和Wi-Fi）、電源模塊等，我們希望能通過智能照明，帶給用戶更便捷和節(jié)能的生活?！眻D題：村田高級市場工程師廖光汶現(xiàn)在的LED照明燈具多數(shù)是使用有線方式進(jìn)行控制。通過有線方式，可以實現(xiàn)調(diào)光、情景綁定、開關(guān)這一類功能。這也可以說是一種智能。但是，如果能夠使用無線的方式進(jìn)行控制，那對用戶來說將會非常的方便。村田廖光汶認(rèn)為：“使用無線控制加傳感器，將是主流的技術(shù)和市場趨勢?！苯裉欤悄苁謾C(jī)和平板電腦已經(jīng)普及。如果能使用它們來控制照明，那應(yīng)該會給用戶帶來更多便利之處。例如晚上要回家之前，可以先開燈，便于看清屋內(nèi)情況。通過無線聯(lián)網(wǎng)，也能遠(yuǎn)程看到家里哪些燈沒關(guān)，還可以使用綁定方式來實現(xiàn)或設(shè)定定時控制。無線的另一個好處是不需擔(dān)心布線問題。安裝時也就方便多了。至于傳感器，和照明系統(tǒng)一起使用必定是趨勢。例如加了紅外線傳感器時，當(dāng)沒有人在房內(nèi)時，燈就會保持關(guān)閉的狀態(tài)。一旦有人進(jìn)入房內(nèi)，燈就會自動打開。短時間或許看不到好處，長時間就能看到節(jié)能和省錢的優(yōu)勢了?，F(xiàn)在也有技術(shù)是使用光照傳感器檢測房里有多少燈光，并反饋給網(wǎng)關(guān)進(jìn)行調(diào)光。使用這樣的智能系統(tǒng)，不止方便還很節(jié)能。按照以上場景，村田使用傳感器和無線技術(shù)，對LED照明市場提供了一個簡單的解決方案，如下圖所示：當(dāng)然在市場上，ZigBee只是其中一種無線協(xié)議。根據(jù)每個用戶不同的需求，可使用不同的協(xié)議。ZigBee的好處是能自動組網(wǎng)且功耗低。但因為現(xiàn)在ZigBee未出現(xiàn)在一般手機(jī)和電腦中，所以需要網(wǎng)關(guān)。也有人考慮使用ISM頻率，但要看每個國家能使用的頻段?，F(xiàn)在國外如歐洲和美國，已經(jīng)在使用無線技術(shù)控制智能照明燈具，如路燈、室內(nèi)燈等。在中國，目前LED還是被接受使用的階段。相信2014和2015會是重要的兩年，LED照明燈具使用份額將會在全球增加。因為各國政府規(guī)定要減少使用白熾燈。LED生態(tài)系統(tǒng)使用的一些電子元器件，也會隨著起量而跌價。在這兩年，會有不同的系統(tǒng)集成商和燈具廠家提供和研發(fā)無線控制方式。因為，隨著科技發(fā)展，使用無線方式控制會給人們的生活帶來方便和智能。當(dāng)然，無線技術(shù)也只會在這幾年被認(rèn)為是新科技，未來（3-5年）智能照明將普及到更多應(yīng)用場景。比如要知道室外的溫度，把燈放在窗口附近，按照不同顏色轉(zhuǎn)變來識別外面溫度。當(dāng)有人走近時，燈可以轉(zhuǎn)換顏色通知有人進(jìn)入。也有可能LED照明將來會被考慮用于醫(yī)療方面。OLED也是現(xiàn)在被看好的一個技術(shù)，但其使用范圍還不如LED的廣泛。每個市場必定有一定的規(guī)律，等到LED在全球被廣泛使用時，智能科技也會隨之而來。到時更多的LED應(yīng)用就會慢慢實現(xiàn)了。廖光汶表示：“LED智能照明可以被認(rèn)為是開通照明市場的藍(lán)海的出路?！贝逄風(fēng)ED驅(qū)動電源模塊獨(dú)特賣點村田的電源模塊解決方案已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)和通訊領(lǐng)域。廖光汶說：“我們認(rèn)為智能LED照明未來將會成為趨勢，所以研發(fā)了一系列獨(dú)特的電源和通信模塊產(chǎn)品，特別推薦給智能LED照明市場。”今天市場上有很多家供應(yīng)商能夠提供LED照明電源模塊，不過，村田的特別之處是電源模塊上帶有UART、DALI和PWM接口。UART接口可以接上通訊模塊，這樣工程師開發(fā)時可以省下關(guān)于串口的研發(fā)時間。DALI是一種有線方式控制照明，目前在國外，像美國使用很多。PWM接口用來控制燈的亮度，實現(xiàn)調(diào)光和開關(guān)。村田ZigBee模塊就是通過UART接口連接電源模塊，實現(xiàn)無線控制的。最主要的是，廖光汶指出：“村田電源模塊在待機(jī)模式（接上UART）時，耗電只有0.2W，這在市場是很有優(yōu)勢的，同時也實現(xiàn)了節(jié)能?！蹦壳按逄镫娫茨K的輸出電壓在30V-50V之間。節(jié)能和減少工程師研發(fā)時間是村田電源模塊的關(guān)鍵市場競爭優(yōu)勢。村田電源模塊也得到PSE UL日本的安全認(rèn)證。如果需要得到中國或其他安全認(rèn)證，村田也是可以提供支持的。加上村田電源模塊本身性能好，也具有高可靠性，這也符合了LED燈具長使用壽命的需求。廖光汶透露：“目前這系列電源模塊顧客多數(shù)在日本，國內(nèi)也有些客戶在評估，也有進(jìn)入他們系統(tǒng)設(shè)計里的成功案例?！贝逄镌谕ㄓ嵞K市場已有許多成功的案例。就拿智能手機(jī)市場來說，當(dāng)你看到一些大品牌公司的拆機(jī)報告時，會發(fā)現(xiàn)很多都使用了村田通訊模塊（藍(lán)牙，Wi-Fi這一類）。村田主要技術(shù)優(yōu)勢是其集成化能力，也即村田有能力做到很小，同時也保持穩(wěn)定性能。所以針對物聯(lián)網(wǎng)智能LED照明市場，村田研發(fā)出了兩種模塊，一個是嵌入式Wi-Fi模塊，另一個是ZigBee模塊。村田嵌入式Wi-Fi模塊的主要特性如下：- 支持IEE802.11b/g/n- 采用博通Wi-Fi芯片BCM43362和ST MCU芯片STM32F- 尺寸只有29.0 x 19.0 x 3.0 mm- 板上內(nèi)嵌天線或帶有連接外部天線的連接器- 宿主接口： UART/GSPI- 符合ROHS要求- 全部SMD貼裝元件- 典型電源電壓： 3.3V- 輸出功率（基于11g）： +11dBm（典型值）- 消耗電流： 218mA at TX mode +11dBm： 110mA at RX mode- 集成Wi-Fi和ARM Cortex-M3處理器- 集成TCP/IP堆棧- 支持AP模式/客戶端模式/AP&客戶端雙模- 支持WEP、WPA、WPA2安全性- 支持WPS連接性通訊類移動終端產(chǎn)品（如手機(jī)，筆記本）具有強(qiáng)大的CPU和Flash進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲，因此在使用Wi-Fi時不需要額外的MCU。但是用于家電、儀表、 LED照明燈具等產(chǎn)品的Wi-Fi模塊，由于產(chǎn)品的MCU和Flash都無法支持Wi-Fi的功能，因此需要額外的MCU和Flash進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲。村田嵌入式Wi-Fi模塊里加了個MCU就是為了讓客戶能直接使用模塊，實現(xiàn)無線控制。村田嵌入式Wi-Fi模塊還預(yù)留了UART的接口，它可簡單地與終端產(chǎn)品的IC以UART方式連接，實現(xiàn)TCP/IP數(shù)據(jù)包的雙向透明傳輸，以字符命令就可以控制終端產(chǎn)品，監(jiān)測終端產(chǎn)品的數(shù)據(jù)變化。如家用電器的開關(guān)、調(diào)溫、預(yù)約、儀表的數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊榷伎梢酝ㄟ^手機(jī)或者Pad的無線傳輸去實現(xiàn)，并且無需改變終端產(chǎn)品原有的電路設(shè)計。只需添加村田的嵌入式Wi-Fi模塊，就可以用掌中設(shè)備隨時隨地控制家中的電器。作為方案供應(yīng)商，村田可提供強(qiáng)大的軟件支持。包括實現(xiàn)室內(nèi)控制和室外遠(yuǎn)程控制時所涉及到的一系列軟件設(shè)計，以及鏈接層的整套軟件支持，包括室內(nèi)控制中嵌入式Wi-Fi模塊的固件設(shè)計，底層鏈接軟件設(shè)計，控制系統(tǒng)軟件設(shè)計，UI底層軟件設(shè)計等等|也包括室外遠(yuǎn)程控制中的Web服務(wù)器底層軟件和云服務(wù)器底層軟件設(shè)計。同樣作為全球領(lǐng)先的電子元器件供應(yīng)商，村田以豐富的經(jīng)驗和高端的設(shè)備幫客戶完成天線的匹配與射頻電路的設(shè)計。村田作為可信賴的品牌，幫客戶省去無線認(rèn)證的步驟， 幫客戶省去連接性的驗證。村田Zigbee通信模塊的關(guān)鍵特性如下：- 支持IEEE802.15.4- 采用TI Zigbee芯片CC2530和Zigbee RF前端芯片CC2591- 尺寸只有： 19.8 x 15.1 x 2.2mm- 板上內(nèi)嵌天線- 接口： UART （or SPI）- 符合ROHS要求的SMD板對板連接器- 典型電源電壓： 3.0 V- 輸出功率： + 18dBm max- 消耗電流： 120mA at Tx mode +18dBm： 30mA at Rx mode： 0.6 uA at sleep mode- 無線認(rèn)證： TELEC， FCC/IC/CE （如果需要的話）村田ZigBee模塊可以支持ZigBee聯(lián)盟的ZigBee Light Link （ZLL）和ZigBee Home Automation （ZHA） 協(xié)議。村田的演示套件就是用了這兩種協(xié)議來控制燈、傳感器和網(wǎng)關(guān)。ZigBee 模塊含有功放，可以增加發(fā)射距離，使用的射頻和功放芯片都是來自TI。TI提供的芯片，也有一些網(wǎng)站支持Open Source的開發(fā)。所以研發(fā)工程師可以通過這些網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行開發(fā)對于我們模塊。當(dāng)然根據(jù)顧客需求，村田也可以提供一套小系統(tǒng)解決方案。例如網(wǎng)關(guān)加 ZigBee模塊，或者網(wǎng)關(guān)加ZigBee模塊加傳感器組成網(wǎng)關(guān)節(jié)點的解決方案。廖光汶表示：“在市場上，村田ZigBee模塊是最小型，19.8x15.1x2.2mm （LxWxH），所以在PCB板占的面積也小。ZigBee本身技術(shù)是低功耗的，加上村田設(shè)計的射頻線路，使用功放發(fā)射時所消耗的功率也只有120mA，接收30mA。村田ZigBee模塊因為低功耗所以可以實現(xiàn)節(jié)能。因為節(jié)點一般使用電池或可再生能源，所以當(dāng)加上無線通訊時耗電指標(biāo)是很重要的。也因為村田在模塊市場累計了多年經(jīng)驗，品質(zhì)保證也不成問題?！币陨蟽煞N通訊模塊中，