讓LED設計與眾不同

　　隨著LED市場持續(xù)增長，燈光照明設備廠商面臨的壓力與日俱增，除了維持既有的市占率外，還得設法與數以百計想搶占這場高達20億美元商機的新進廠商競爭。但多數廠商除了對標準的日光燈泡與白熾燈泡較熟悉外，并無其它電子裝置設計的經驗，對這些廠商而言，最迫切的問題就是如何讓其燈光照明產品擁有與眾不同的設計。

　　現階段許多照明廠商在思考產品獨特性時，或許會想到利用彩色LED混合出各色燈光，也就是所謂RGB、RGBA等應用，而這類設計也正巧符合建筑或舞臺燈光設計的需求。然而，大多數產品都還是照著相類似的應用原則設計，導致缺乏想象力的設計充斥市場，這樣的現象也正侵襲廣大的白光市場。

　　大多數工程師在白光設計上都采用因循的手法，將若干顆廠制LEDs（例如Lumileds）的流明度提高至與日光燈相同，甚至更高，再裝上安定器燈座就可宣稱其優(yōu)越效能，然而這并非達增長期成功期望的好方法。截至目前為止，市場上幾乎還沒有可取代現階段應用的新技術出現，倘若無更廣泛的用途，對仍抱持諸多期待的LEDs客戶來說，都是不幸的損失。

　　本文將探討幾個簡單的LED設計，雖然這些例子都值得深入討論，但在此僅著重于延伸創(chuàng)意應用的開端。在此階段中，成功的關鍵就是利用微控制器在電路上增加基本的智能型特性，讓白光的LED設計也能如有色LED一樣靈活運用。

　　調整色溫

　　第一個差異化設計關鍵的例子就是沿著黑體軌跡調整色溫的能力。為何廠商要利用混合色光的方式呈現是很顯而易見，但對白光而言就很難利用同樣的方式套用。隨著燈光照明設備的客戶對燈光越來越敏銳，對3000K到6500K之間的色溫提供也越來越需要，這也表示設計人員能繼續(xù)維持單一白光燈具的設計，而不需要根據關聯色溫（Correlated Color Temperature；CCT）的規(guī)格不斷地做調整。

　　值得注意的是，白光色溫的調整一般在實際上是透過混色LEDs完成的。這原本是利用簡單的RGB接口完成的，但設計人員也很快地注意到其Color Rendering Index（CRI）的表現相當差。CRI是能否重現自然光下物體顏色的重要指針，特別是在顯示器中發(fā)光應用。因為珠寶商不會想讓他的寶石看起來毫無光澤。為了解決這種疑慮，設計人員便會嘗試采用RGBA、RGGB以及RGBW配置方式，而每種配置都有其好用者。智能型設計能有效計算在被驅動LED區(qū)域所需的暗色（dimming）比率，就能確保設計人員無論選擇哪種LED配置方式都能獲得最佳CRI指標。目前已有許多公司，例如Future Electronics，就是利用這樣的方式，成功協助設計人員完成這項以往很困難的工作流程。

　　然而即使擁有高 CRI指標也并非設計上的首要之務，通過某種簡單的調整也能有效提升整體設計，這次只需兩排白光LEDs，一排冷色溫，一排暖色溫。這種方式能讓設計人員在相同的流明度下，輕易設計出有別一般日光燈泡的獨特產品。

　　通訊技術中的智能型設計

　　第二種兼具智能型與獨特性形式的就是在通訊方面的設計。即便是在穩(wěn)定的白光應用上，在既有基礎建設中更新燈具作業(yè)，讓設計人員也能一并將網絡功能導入，而且無須配置另外的網絡線，這是相當重要的優(yōu)點，因為少有設計人員愿意加上所費不貲的額外配線。不過在通訊上可發(fā)揮的潛力卻相當大，例如透過中央控制器就能控制亮度的高低與色溫。

　　電力線通訊（Power Line Communication；PLC）的技術是利用既有的電力線傳送通訊訊號，如此可省下網絡配線的成本。已有案例顯示PLC可將2.4kbps FSK的調制訊號穩(wěn)定傳送超過100m的距離，這項技術可適用于家庭或辦公室的應用。由于PLC通訊傳輸與電力線的電壓值無關，因此即使面對不同的使用狀況也不需要重新設計電路。值得一提的是，透過電力線或Ethernet傳輸，PLC也能達到更高的帶寬，有些廠商甚至已設計出高達200 Mbps的傳輸速率。

《圖一　電力線傳輸在家電控制的應用》

　　利用不同的無線通訊技術同樣可以減少家中或辦公室中布線混亂的困擾。無線傳輸解決方案的可靠性正在不斷進步，包括能消除來自其它家電用品，例如，微波爐的干擾。由于已有廠商推出模塊化的解決方案，整合無線技術已比以往簡單許多，利用簡單的序列傳輸接口就可以連接至主要微控制器，如此就無需通過像FCC驗證的設計挑戰(zhàn)。在娛樂用的照明市場中，加入無線技術的運用將會變得特別有趣，因為燈光擺設位置將不用再受到線路的控制。

《圖二　可遙控燈光的無線USB（WUSB）控制器》

　　周邊功能

　　除了光線調整和通訊技術外，有創(chuàng)意的設計人員依然可以從接下來要談的周邊功能找到開發(fā)獨特產品的方法。

　　由于能源成本不斷升高，許多公司都在尋找更多提升其附加價值的方法，而符合能源之星（EnergyStar）規(guī)范便成了許多產品的重要賣點之一，這也強迫設計人員尋找更獨特的電源管理方式。顯然一般在銷售LED產品時都會標榜此項特點，因為其能源效率較一般燈泡高四倍左右。廠商只要能利用外加的周邊控制提升能源使用效率，就能突顯其獨特性；而且只需利用便宜的環(huán)境光線傳感器或是紅外線PIR傳感器就能達到這些目的。

《圖三　紅外線PIR物體傳感器》

　　大家都知道環(huán)境光線傳感器或PIR傳感器的基本功能，這里不再贅述。關鍵就在于追蹤光線強弱與物體存在，能否大幅減少燈具的整體耗電量，以下是幾個參考例子。

　　環(huán)境光線傳感器會根據每天的不同時間追蹤光線變化，并且調整辦公室的照明網絡。PIR傳感器則可應用在汽車、房間、家中等環(huán)境以偵測人或物體的進出以開啟或關閉燈光。就算是最簡單的家電器具的顯示燈都能利用簡易的傳感器，讓它只在必要時候才亮燈。

　　最后一項讓產品與眾不同的周邊功能就是增加的電容式控制技術，也就是用電容式的感測軌跡接口取代機械式按鍵或開關，除了能讓外型更為美觀，也能達到裝置的密封性。這種控制接口在MP3與手機市場中受到極大的歡迎，也引發(fā)大家對此技術在照明應用上的興趣。而且由于目前投入開發(fā)電容式解決方案的廠商正在迅速增加中，所以設計人員為自家解決方案尋找合適當應用的能力也逐漸提升。

《圖四　飛利浦（Philips）電容式燈光遙控器》

　　以下所提的兩個例子都是利用很簡單的方法將該技術運用在照明市場中。第一個例子是單純的開關控制或是亮度調整桿，這種基本的附加功能讓廠商能很輕易地運用在其LED墻面投射式照明燈或桌燈上，此外，控制桿還能和先前提到的