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简介

自从140年前第一个商用的白炽灯泡问世以来,发光二极管LED)灯泡是照明领域的最大年夜进步。LED灯的好处无数,而且有据可查。与今世的白炽灯泡比拟,它们平日节省75%的能量,应用寿命可以延长50倍以上。本日的LED灯泡比曩昔的LED灯泡有了很大年夜的改进。它们孕育发生的热量极少,不发出紫外线或红外线,不含汞,耐冲击,并能在极度情况下有效运行。

照明革命的下一个浪潮即未光降:智能互联照明。为LED灯泡添加无线连接和联网功能,不仅供给了简单的开/关功能,还供给了更多的时机。您可以经由过程简单的智妙手机利用法度榜样或语音助手来调剂亮度、色温和准时,以致在旅途中远程节制灯光。曩昔闻所未闻的利用包括无线靠近传感器触发的智能灯在晚上当您穿过房屋或修建物时自动照亮走廊和房间,床头照明在凌晨徐徐唤醒您,或病院照明应用色彩改良情绪、康健及加快康复。智能连接照明的便利性和好处是无限的。

与传统照明比拟,智能照明仍处于新生阶段,然则在室庐、商业和工业市场中,智能照明的采纳率正在稳步前进,这在必然程度上得益于采纳了绿色能源勉励步伐和律例,例如California Title 20。根据钻研和市场猜测,到2022年举世智能照明市场将达到240亿美元,2018年至2023年的复合年增长率(CAGR)将高达21%。

跟着越来越多的“物”互相连接以及破费者徐徐吸收智能家居技巧,对智能互顶盛体育投注靠谱吗联照明的吸收和需求将继承增长。这便是为什么Acuity Brands、Cree、Eaton、GE LighTIng、Philips/Signify、Osram和许多其他顶级照明品牌不仅竞相供给智能LED产品,而且还供给易于支配、可互操作、安然且可进级的完备照明生态系统的缘故原由。

智能LED设计寻衅

以经济高效的要领在LED灯泡中实现无线连接会给照明OEM厂商带来一系列新的设计和实施的寻衅。例如,智能LED灯泡必须满意严格的RF律例要求、苛刻的能效标准、高温等级以及严格的产品尺寸和空间限定。照明开拓职员还必须斟酌设备和收集的安然性,并确保智能LED灯泡与任何其他已连接的IoT产品一样抵抗得住恶意黑客的进击。

另一个关键的设计考量身分是无线协议的选择。许多可连接的灯都在2.4 GHz频段上运行,并应用几种盛行的基于标准的短间隔无线协议之一,例如Zigbee、低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)、蓝牙网状收集(Bluetooth Mesh)或Wi-Fi。应用基于标准的协议有助于实现与通俗破费产品(例如语音助手、智妙手机和平板电脑)的互通,无需额外的自定义网关和收集根基举措措施产品。某些智能顶盛体育投注靠谱吗LED设计可能必要多协议连接,例如支持低顶盛体育投注靠谱吗功耗蓝牙进行设备设置和节制以及经由过程网关造访基于Zigbee的多节点照明网状收集的能力。

蓝牙或Zigbee等标准之外的专有无线协议也是一种选择。虽然在短期内实现专有无线协议可能很轻易且具有资源效益,但这种选择可能会带来互操作性和可进级性的经久寻衅。基于标准的无线办理规划推动了大年夜批量临盆,是以从长远来看可能是更具资源效益的选择。而从浩繁可用选项中选择相宜的无线技巧和供应商,必要对RF设计以及机能权衡和风险有更深入的懂得。

智能LED设计也必须满意传统照明产品所不必要的无线标准和律例机能要求,例如电磁(EM)辐射和能耗。

实施带来的寻衅

为了将新的智能LED产品推向市场,照明OEM厂商还面临着一些涉及工程和运营资本的实施寻衅:

要成长专业常识并分配资本以实施并成功完成标准和律例的认证测试,例如FCC和CE认证。

要斟酌确保产品支配到现场后的产品功能和安然性进级的设置,平日经由过程无线(OTA)更新。

治理物料的采购和多个组件的库存。

验证与智能家居或智能修建中其他无线物联网产品和生态系统的互操作性。

优化物料清单(BOM)和开拓资源,以交付具有资源竞争力的产品,同时满意严格的临盆计划并缩短上市光阴。

借助模块办理规划打消设计和实施带来的寻衅

虽然对付具有较少RF履历和专业常识的开拓职员而言,向LED灯泡添加无线连接可能是一顶盛体育投注靠谱吗项艰难的义务,但现在可以应用颠末预先认证的无线模块办理规划来简化智能LED产品设计的义务,从而最大年夜程度地削减照明OEM厂商面临的许多寻衅。

无线模块旨在供给一个全方位的即插即用办理规划,该办理规划集成了开拓职员完成LED设计的连接部分所需的关键组件。模块供应商已经完成了天线设计、阻抗匹配、无源器件的调谐和集成以及协议开拓等以射频为中间的艰难义务。对付自身可能短缺需要RF或协议专业常识的OEM厂商来说,这些已完成的工程和集成事情可以带来伟大年夜的好处。此外,无线模块平日附带所有必需的软件,包括所选的协议栈。模块供应商还供给易于应用的开拓对象,以支持和简化设计和调试历程。

经由过程在LED设计中应用无线模块,照明OEM厂商无需担心治理天线、晶体振荡器和无源器件等多个RF组件的采购和库存。此外,同一模块还可用于多种照明产品,从而进一步简化了采购和库存治理。

选择精确的模块办理规划

在评估LED设计的模块选项时,照明OEM厂商应探求专门为互联照明利用的特定需求而设计的办理规划。

例如,Silicon Labs的MGM210L和BGM210L模块是可用于照明市场的首批针对利用优化的模块产品。MGM210L模块支持Zigbee和Thread,以及动态多协议连接(例如Zigbee和Bluetooth Low Energy)。BGM210L设计用于Bluetooth Low Energy或Bluetooth Mesh。这两个新模块旨在简化和加速功能富厚、颜色可选和可调光的LED灯的开拓,同时使开拓职员能够使用基于蓝牙、Zigbee和Thread的网状收集生态系统。

xGM210L模块基于Silicon Labs Series 2 EFR32xG21无线片上系统(SoC)芯片,其外围设备针对比明利用进行了优化。该SoC包孕低功耗的Arm Cortex-M33处置惩罚器内核,足够支持动态多协议操作和OTA固件更新以确保智能照明产品未来适应性的内存,以及能够支持802.15.4、Bluetooth Mesh协讲和Bluetooth Low Energy的高机能2.4 GHz射频收发器。无线电经由过程单协议或多协议连接来处置惩罚无线收集功能。集成的RF功率放大年夜器还使得xGM210L模块能够处置惩罚必要数百米视距连接的远程利用。

诸如xGM210L器件之类的高能效模块可供给较低的有功功耗水平,该功耗水平颠最后优化,可以满意California TItle 20设备效率律例。许多运往美国市场的照明产品必须相符California TItle 20律例,必要对比明节制设备的制造商进行认证。

模块办理规划可以赞助照明OEM厂商削减与RF设计、协议顶盛体育投注靠谱吗优化和律例认证有关的研发周期。xGM210L模块颠最后预先认证,可以在北美(FCC和ISED)、欧洲(CE)、韩国和日本应用,旨在最大年夜程度地削减与举世无线认证相关的光阴、资源和风险身分,从而使照明OEM厂商缩短数月的产品上市光阴。

跟着制造商为更多的LED产品增添RF连接性,小尺寸灯泡设计带来了繁杂的尺寸、功率和散热限定,而现有的无线办理规划无法轻松办理这些限定。xGM210L模块旨在办理这些限定。该模块的定制印制电路板PCB)尺寸(16 mm x 23 mm)相符大年夜多半LED灯泡外壳的紧凑尺寸。它还具有最高+125C的额定温度,可确保在灯泡外壳中靠得住地运行(灯泡外壳在长光阴应用后会变热)。

安然性是智能LED产品的另一个紧张考量身分。近来的媒体报道称,黑客经由过程LED灯泡入侵了智能家居收集,这已经使破费者和照明开拓商都意识到了从灯泡本身到云端对付安然的迫切需求。照明OEM厂商应寻求能够供给内置硬件安然功能的模块,无需增添资源,即可使开拓职员能够在智能LED产品中实现强大年夜的安然性。

例如,xGM210L模块具有专用的安然内核,该内核隔离了利用场置惩罚器,并供给快速、节能的加密操作以及差分功耗阐发(DPA)对策。相符NIST和AIS-31要求的真随机数天生器(TRNG)可以增强器件加密。具有相信根和安然加载法度榜样(Root of Trust and Secure Loader, RTSL)技巧的安然启动(Secure Boot)有助于防止恶意软件侵入和回滚,确保靠得住的固件履行和OTA更新。具有独特定/解锁功能的安然调试接口容许进行颠末身份验证的造访,以增强故障阐发能力。该模块的Arm Cortex-M33内核集成了TrustZone技巧,可为可托软件架构实现系统级的硬件隔离。

完备的模块办理规划应附带强大年夜的无线软件协议栈,从而使开拓职员可以选择标准协议,例如Zigbee、Thread、Bluetooth Mesh和Bluetooth Low Energy。此外,开拓职员该当期望周全的软件支持,包括强大年夜的软件开拓对象包(SDK)和高档对象,以赞助验证收集机能并帮助调试,优化智能照明利用的机能和能耗。xGM210L模块带有功能强大年夜的开拓对象套件,例如收集阐发仪(Network Analyzer)、能耗阐发器(Energy Profiler)等。SDK包孕实现低能耗操作所需的所有库以及使灯泡与收集通信所需的所有驱动法度榜样。

结论

毫无疑问,智能LED灯泡产品在室庐、商业和工业市场中越来越受迎接。现在可以应用周全的硬件和软件办理规划来简化联网照明产品的开拓。颠末优化的无线模块现已上市,可赞助缩短上市光阴,削减开拓和认证资源,并办理OEM厂商可能面临的许多无线设计寻衅。

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