由于能源管理与节能现今已成全球热门话题,加上智慧型手机逐渐改变人类生活方式,智慧家庭照明系统因此成为照明产业里一个备受瞩目的领域;这个领域最大的技术进展,就是利用低功耗蓝牙(BLE)技术连结网路并提供遥控功能。
由于能源管理与节能现今已成全球热门话题,加上智慧型手机逐渐改变人类生活方式,智慧家庭照明系统因此成为照明产业里一个备受瞩目的领域;这个领域最大的技术进展,就是利用低功耗蓝牙(BLE)技术连结网路并提供遥控功能。
低功耗蓝牙是智慧家庭自动化与照明领域里一种十分看好的技术,其为传统蓝牙技术的进阶版,同样使用2.4GHz无线电频段。相较于传统蓝牙技术,低功耗蓝牙较为明显的特色之一就是耗电更低,因此适合用在LED照明。
低功耗蓝牙智慧家庭照明系统之功能方块图
当输入来自AC端且LED为恒定电流DC负载,电力品质就成为LED照明另一个必须处理的主要考量点。 LED照明还建议采用IEC61000-3-2 Class C谐波准则、电磁干扰限制(CISPR 15)及能源之星(Energy Star)标章(待机耗能)。因此并不建议使用二极体桥式整流器搭配大容量电容器为LED照明供电。我们建议的智慧型LED驱动器就能解决所有问题。
本文将探讨的智慧家庭照明,乃是采用单片式线外LED驱动器及低功率蓝牙模组,并透过Android应用程式进行操控。这种智慧家庭照明系统通过所有由监管机关建议使用的既有准则,此外它的待机耗能也非常低。图1是低功耗蓝牙智慧家庭照明系统的架构方块图。
智慧家庭照明系统的硬体与应用程式
LED驱动器采用离线交直流转换器,搭配具备高功率因数(PF)和低总协波失真(THD)的准共振返驰模式;至于能源转换则采用HVLED815PF,是一种单片式线外初级感测恒定电流LED驱动器。适合低成本低耗能应用,因为初级调节回授控制(Primary Side Regulation,PSR)并不需要光耦合器产生LED电流反馈。LED驱动器采用离线交直流转换器,搭配具备高功率因数(PF)和低总协波失真(THD)的准共振返驰模式;至于能源转换则采用HVLED815PF,是一种单片式线外初级感测恒定电流LED驱动器。适合低成本低耗能应用,因为初级调节回授控制(Primary Side Regulation,PSR)并不需要光耦合器产生LED电流反馈。
拥有当LED关闭时仍可运作的线外辅助电源设计,即使处于关闭状态电路板仍与公用电力系统系统保持联通。 SPBTLE-RF(支援低功耗蓝牙4.1版、网路处理器模组搭配整合式射频输入,且经美国联邦通讯委员会﹝FCC﹞认证)与STM32L051(超低功率微控制器)负责网路连接,还有利用Android应用程式进行遥控、开关等功能。
(本文作者Aman Jha、Ranajay Mallik、Raunaque Mujeeb Quaiser、Jitendra Jain任职于意法半导体类比暨MEMS事业群中央实验室) |
|
调光时的LED电流线性图
Parameter |
Value |
Input Voltage |
185VAC -275VAC, 50Hz |
PF |
>0.95 |
THD |
<20% |
Current Regulation |
<+/-1% |
Efficiency |
>84% |
Dimming |
? 2.5% |
Power Rating Output |
12W |
LED Load |
32V, 330mA |
(表一)智慧家庭照明系统规格 |
参数 |
数值 |
185VAC -275VAC, 50Hz |
输入电压 |
>0.95 |
功率因数 |
<20% |
总谐波失真 |
<+/-1% |
电流调节 |
> 84% |
效率 |
? 2.5% |
效率 |
12W |
功率额定输出 |
32V, 330mA |
LED负载
上述所提的Android应用程式必须使用支援低功耗蓝牙的智慧型手机来执行,使用者可在萤幕上拖放以选择特定照明器具。以往Android智慧型手机只支援一组主从低功耗蓝牙连结。
这代表使用者只能使用智慧型手机控制一组低功耗蓝牙照明器具。 Android 5.0 Lollipop推出后,作业系统与相关硬体最多可支援七组主从低功耗蓝牙连结,这代表即使小家庭也可一次控制七组独立的低功耗蓝牙家电产品,像是灯具、电扇,对制造商来说都是很好的卖点。
该公司为低功耗蓝牙照明设计所开发的Android应用程式,能同时支援七组连结。 Google Nexus 9是一款支援多组连结的平板装置,相关功能可能因行动装置制造商而有所不同。图九为Android应用程式搭配智慧照明的运作情形。正如前面提过的,以上所有LED灯具的硬体都支援低功耗蓝牙连结。
示范如何使用应用程式操控多种灯具
智慧型手机支援不同网路连结技术,为不同产业部门开启各式各样的使用案例,范围小至家庭自动化大到智慧城市。随着行动电话成本下滑,加上行动电话连网技术新标准相继出炉,家庭自动化将出现众多使用案例,而智慧照明就是智慧家庭自动化的必备项目或使用案例之一。智慧照明提供使用者更多弹性空间,让他们能利用行动电话控制灯具,同时有助于降低耗电。
智慧型手机支援不同网路连结技术,为不同产业部门开启各式各样的使用案例,范围小至家庭自动化大到智慧城市。随着行动电话成本下滑,加上行动电话连网技术新标准相继出炉,家庭自动化将出现众多使用案例,而智慧照明就是智慧家庭自动化的必备项目或使用案例之一。智慧照明提供使用者更多弹性空间,让他们能利用行动电话控制灯具,同时有助于降低耗电。