智能控制令照明設計

作為目前主要的節(jié)能光源，節(jié)能燈(CFL)和LED越來越多地出現(xiàn)在家庭、辦公室、街道等場所。大多節(jié)能燈和LED光源常配有緊湊型的、相對低廉的驅動電源，可顯著提高系統(tǒng)的光效(lm/W)，提高系統(tǒng)可靠性，減少啟動時間，可調(diào)光，延長燈泡壽命等。這些特性已經(jīng)對照明能耗的減少產(chǎn)生了積極影響，但這還遠遠不夠。

照明所產(chǎn)生的能耗，一部分來自于光源本身，另一部分來自于人們的使用習慣。通過更加智能化控制的驅動電源，可改善照明設備的工作模式，從而進一步實現(xiàn)節(jié)能。

智能照明通常是通過構建一個控制系統(tǒng)實現(xiàn)的。其中，每一個照明設備和其他輔助設備(如傳感器、攝像頭等)都會被賦予一個獨立的地址。通過這種方式，用戶可以控制每一個設備的開關和亮度調(diào)節(jié)等特性。而且智能化系統(tǒng)還具備學習和優(yōu)化的能力。通過統(tǒng)計分析照明設備的能耗狀況，使用者可以直觀地了解到使用習慣和能耗之間的關系，從而優(yōu)化使用方式，延長光源壽命，達到更加節(jié)能的效果。

改造成本是用戶非常關心的另一個核心問題。通常構建智能照明系統(tǒng)可以通過兩種方式：有線控制和無線控制。從成本和改造的難易程度來講，無線控制毫無疑問具備無可比擬的優(yōu)勢。無論是新樓宇還是舊的住宅，無線控制都可以在最短的時間，以最低的成本實現(xiàn)智能控制系統(tǒng)的構建。另外，越來越多便攜式智能設備的出現(xiàn)，也使得無線控制模式更容易被用戶所接受。

圖1：智能照明控制系統(tǒng)。

圖1是一個智能照明控制系統(tǒng)的示意圖。系統(tǒng)中的每一個光源都擁有獨立的IP地址，而且可以被擁有其他IP地址的設備(如智能手機、平板、電腦)無線控制。用戶還可以設置一些常見的情景模式，并將它存儲在互聯(lián)網(wǎng)的云端服務器上。網(wǎng)關作為一個協(xié)議轉換設備，將從智能終端或者服務器上傳來的基于TCP/IP協(xié)議的控制指令轉換為照明系統(tǒng)內(nèi)部使用的ZigBee或者JanNet-IP協(xié)議，實現(xiàn)對燈光的控制。對于節(jié)點數(shù)量有限的小型系統(tǒng)，開關或者遙控器可能更加簡單和直接。此外，通過引入傳感器，還可以實現(xiàn)更加豐富的控制模式。

以家庭應用為例，個人用戶可對照明設備進行遠程遙控，出門在外也可通過手機關閉家中所有的燈；可以按照區(qū)域和功能對設備進行自由分組，實現(xiàn)更精準的控制；可通過定制化的應用程序，設定不同的場景模式(比如在看電影時調(diào)暗背景燈光)，從而進一步優(yōu)化光源的使用效率。在控制系統(tǒng)中，照明設備和控制終端的通信是雙向的，可以實時監(jiān)控照明設備的使用情況，并將數(shù)據(jù)存儲在云服務器上。互聯(lián)網(wǎng)服務供應商通過對數(shù)據(jù)的匯總和分析，可以得到用戶的使用習慣，并從節(jié)能的角度出發(fā)，向客戶建議更優(yōu)化的照明方式。

以工廠應用為例，不同照明區(qū)域(如辦公區(qū)、食堂和生產(chǎn)區(qū)域)，通常對照明控制有著明顯的時間特性。通過簡單的定時器程序和智能控制系統(tǒng)，無需人為參與，即可合理配置燈光開啟時間、亮度，實現(xiàn)節(jié)能效果。如能加上光學傳感器或動作傳感器等的配合，則可實現(xiàn)更為復雜的智能控制。如在辦公區(qū)安裝照度傳感器，就可根據(jù)自然光照強度自動調(diào)節(jié)燈光亮度。與動作傳感器搭配，通過感知是否有人經(jīng)過，可以自動調(diào)節(jié)走廊上燈光的開關，達到進一步節(jié)能的目的。

作為照明領域的主要芯片供應商之一，恩智浦半導體早在幾年前就已經(jīng)注意到照明系統(tǒng)的智能化發(fā)展趨勢。通過整合包括光源驅動、低功耗電源、無線射頻和MCU相關產(chǎn)品線的技術優(yōu)勢，恩智浦提出以JN514X為核心的第一代智能照明系統(tǒng)解決方案，如圖2所示。得益于半導體集成工藝上的優(yōu)勢，具備智能控制功能的驅動電源與傳統(tǒng)驅動電源相比，尺寸沒有顯著增加，完全可以滿足諸如LED球泡燈或節(jié)能燈狹小的驅動電源空間的要求。

圖2：恩智浦智能照明系統(tǒng)。

智能控制賦予照明完全不同的概念， 使光源成為物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)的重要組成部分。用戶可以通過物聯(lián)網(wǎng)，對其內(nèi)部擁有獨立地址的設備(包括光源、家電等)進行控制，實現(xiàn)綠色、安全、便捷、舒適的生活，這也是恩智浦半導體相關產(chǎn)品線最近幾年產(chǎn)品研發(fā)的主要方向。