目前歐美已經在使用無線技術控制智能照明燈具,如路燈、室內燈。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)有兩個側重點,一是節約能源,二是環境保護。由于唯有LED照明燈具能夠同時滿足以上這二個側重點,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燈還能在節能的基礎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劃。而且,目前市場中,已經有許多芯片廠家和照明廠家都能夠提供支持LED照明的相關商業產品。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提供的產品包括網關、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能的生活。”
圖題:村田高級市場工程師廖光汶
現在的LED照明燈具多數是使用有線方式進行控制。通過有線方式,可以實現調光、情景綁定、開關這一類功能。這也可以說是一種智能。但是,如果能夠使用無線的方式進行控制,那對用戶來說將會非常的方便。村田廖光汶認為:“使用無線控制加傳感器,將是主流的技術和市場趨勢。”
今天,智能手機和平板電腦已經普及。如果能使用它們來控制照明,那應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,便于看清屋內情況。通過無線聯網,也能遠程看到家里哪些燈沒關,還可以使用綁定方式來實現或設定定時控制。無線的另一個好處是不需擔心布線問題。安裝時也就方便多了。
至于傳感器,和照明系統一起使用必定是趨勢。例如加了紅外線傳感器時,當沒有人在房內時,燈就會保持關閉的狀態。一旦有人進入房內,燈就會自動打開。短時間或許看不到好處,長時間就能看到節能和省錢的優勢了。現在也有技術是使用光照傳感器檢測房里有多少燈光,并反饋給網關進行調光。使用這樣的智能系統,不止方便還很節能。
按照以上場景,村田使用傳感器和無線技術,對LED照明市場提供了一個簡單的解決方案,如下圖所示:
當然在市場上,ZigBee只是其中一種無線協議。根據每個用戶不同的需求,可使用不同的協議。ZigBee的好處是能自動組網且功耗低。但因為現在ZigBee未出現在一般手機和電腦中,所以需要網關。也有人考慮使用ISM頻率,但要看每個國家能使用的頻段。
現在國外如歐洲和美國,已經在使用無線技術控制智能照明燈具,如路燈、室內燈等。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。因為各國政府規定要減少使用白熾燈。LED生態系統使用的一些電子元器件,也會隨著起量而跌價。
在這兩年,會有不同的系統集成商和燈具廠家提供和研發無線控制方式。因為,隨著科技發展,使用無線方式控制會給人們的生活帶來方便和智能。當然,無線技術也只會在這幾年被認為是新科技,未來(3-5年)智能照明將普及到更多應用場景。
比如要知道室外的溫度,把燈放在窗口附近,按照不同顏色轉變來識別外面溫度。當有人走近時,燈可以轉換顏色通知有人進入。也有可能LED照明將來會被考慮用于醫療方面。OLED也是現在被看好的一個技術,但其使用范圍還不如LED的廣泛。每個市場必定有一定的規律,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應用就會慢慢實現了。廖光汶表示:“LED智能照明可以被認為是開通照明市場的藍海的出路。”
村田LED驅動電源模塊獨特賣點
村田的電源模塊解決方案已經廣泛應用在工業和通訊領域。廖光汶說:“我們認為智能LED照明未來將會成為趨勢,所以研發了一系列獨特的電源和通信模塊產品,特別推薦給智能LED照明市場。”
今天市場上有很多家供應商能夠提供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,這樣工程師開發時可以省下關于串口的研發時間。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,實現調光和開關。村田ZigBee模塊就是通過UART接口連接電源模塊,實現無線控制的。
最主要的是,廖光汶指出:“村田電源模塊在待機模式(接上UART)時,耗電只有0.2W,這在市場是很有優勢的,同時也實現了節能。”目前村田電源模塊的輸出電壓在30V-50V之間。節能和減少工程師研發時間是村田電源模塊的關鍵市場競爭優勢。
村田電源模塊也得到PSE UL日本的安全認證。如果需要得到中國或其他安全認證,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在日本,國內也有些客戶在評估,也有進入他們系統設計里的成功案例。”
村田在通訊模塊市場已有許多成功的案例。就拿智能手機市場來說,當你看到一些大品牌公司的拆機報告時,會發現很多都使用了村田通訊模塊(藍牙,Wi-Fi這一類)。村田主要技術優勢是其集成化能力,也即村田有能力做到很小,同時也保持穩定性能。所以針對物聯網智能LED照明市場,村田研發出了兩種模塊,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
- 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
通訊類移動終端產品(如手機,筆記本)具有強大的CPU和Flash進行數據處理和存儲,因此在使用Wi-Fi時不需要額外的MCU。但是用于家電、儀表、 LED照明燈具等產品的Wi-Fi模塊,由于產品的MCU和Flash都無法支持Wi-Fi的功能,因此需要額外的MCU和Flash進行數據處理和存儲。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,實現無線控制。
村田嵌入式Wi-Fi模塊還預留了UART的接口,它可簡單地與終端產品的IC以UART方式連接,實現TCP/IP數據包的雙向透明傳輸,以字符命令就可以控制終端產品,監測終端產品的數據變化。如家用電器的開關、調溫、預約、儀表的數據傳輸等等都可以通過手機或者Pad的無線傳輸去實現,并且無需改變終端產品原有的電路設計。
只需添加村田的嵌入式Wi-Fi模塊,就可以用掌中設備隨時隨地控制家中的電器。作為方案供應商,村田可提供強大的軟件支持。包括實現室內控制和室外遠程控制時所涉及到的一系列軟件設計,以及鏈接層的整套軟件支持,包括室內控制中嵌入式Wi-Fi模塊的固件設計,底層鏈接軟件設計,控制系統軟件設計,UI底層軟件設計等等|也包括室外遠程控制中的Web服務器底層軟件和云服務器底層軟件設計。
同樣作為全球領先的電子元器件供應商,村田以豐富的經驗和高端的設備幫客戶完成天線的匹配與射頻電路的設計。村田作為可信賴的品牌,幫客戶省去無線認證的步驟, 幫客戶省去連接性的驗證。
村田Zigbee通信模塊的關鍵特性如下:
- 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
- 無線認證: TELEC, FCC/IC/CE (如果需要的話)
村田ZigBee模塊可以支持ZigBee聯盟的ZigBee Light Link (ZLL)和ZigBee Home Automation (ZHA) 協議。村田的演示套件就是用了這兩種協議來控制燈、傳感器和網關。
ZigBee 模塊含有功放,可以增加發射距離,使用的射頻和功放芯片都是來自TI。TI提供的芯片,也有一些網站支持Open Source的開發。所以研發工程師可以通過這些網絡來進行開發對于我們模塊。當然根據顧客需求,村田也可以提供一套小系統解決方案。例如網關加 ZigBee模塊,或者網關加ZigBee模塊加傳感器組成網關節點的解決方案。
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本身技術是低功耗的,加上村田設計的射頻線路,使用功放發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節能。因為節點一般使用電池或可再生能源,所以當加上無線通訊時耗電指標是很重要的。也因為村田在模塊市場累計了多年經驗,品質保證也不成問題。”
以上兩種通訊模塊中,目前還是ZigBee模塊較多應用于智能LED照明市場。因為有時要控制的燈較多,所以組網和耗電會是比較重要的幾點。廖光汶透露: “村田和幾家照明客戶多數討論合作的是ZigBee解決方案,硬件軟件都能提供按照項目情況而定。說到客戶,村田嵌入式Wi-Fi和ZigBee模塊,針對的市場是以物聯網為主。使用和在討論的客戶包括了家電廠家,照明廠家和一些系統集成商(智能樓宇,家居)。太陽能逆變器上也有使用村田的通訊模塊。”
目前村田在中國的銷售網點可見下圖:
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