智能家居LED燈泡之設(shè)計注意事項

居家生活中，聯(lián)網(wǎng)、節(jié)能型 LED 照明可促進(jìn)極大的能源節(jié)約并實現(xiàn)起居空間的個性化。利用Silicon Labs(亦稱“芯科科技”)的無線平臺，可以為開發(fā)人員具有耐高溫特性并具備廣泛認(rèn)證的無線協(xié)議棧產(chǎn)品組合(包括 Zigbee、Z-Wave、Thread 和 Bluetooth)，進(jìn)而加速開發(fā)適用于智能家居的安全、智能的無線照明產(chǎn)品。

智能家居LED燈泡之設(shè)計注意事項

在 LED 燈泡中添加智能無線連接會帶來一些技術(shù)挑戰(zhàn)，以下將逐一說明其設(shè)計關(guān)鍵考量。

借助線性穩(wěn)壓器實現(xiàn)低壓供電

LED 燈泡具有一個電子鎮(zhèn)流器，電子鎮(zhèn)流器通常包含 PMIC 和高電壓離散元件。電子鎮(zhèn)流器通常通過恒定電流驅(qū)動 LED，以實現(xiàn)不隨輸入電壓和溫度變化的恒定亮度。PMIC 輔助電源還可為微控制器 (MCU)、無線片上系統(tǒng) (SoC) 或 RF模塊供電，但通常無法被很好地從 10 V調(diào)節(jié)到15V，因此，需要線性穩(wěn)壓器來降低這種電壓并提供經(jīng)良好調(diào)節(jié)的 3 V或 1.8 V供電。

ON/OFF 和調(diào)光符合 CA Title 20 認(rèn)證規(guī)范

一種方法是在 LED 陰極和接地之間添加 MOSFET 來實現(xiàn)讓 MCU 關(guān)閉或調(diào)暗 LED。但如果 PMIC 最初設(shè)計為恒定負(fù)載，這樣做就會帶來一些問題。禁用 PMIC 也會禁用輔助電源，因此這并不可選。EPA 的能源之星計劃和加州能源委員會 (CEC) 的第 20 條電器產(chǎn)品效率規(guī)范等能源效率標(biāo)準(zhǔn)對待機(jī)電流有嚴(yán)格的要求，要符合 CA Title 20 認(rèn)證規(guī)范，且燈泡在待機(jī)模式下的能耗需要低于 200 mW。所面臨的挑戰(zhàn)就是能夠有效地將交流線路電壓降低至 RF 收發(fā)器電壓。輔助電源需要為 RF 模塊提供約 50 mW，且效率要超過 50%，靜態(tài)電流要低于100 mW。

布置RF模塊和天線實現(xiàn)穩(wěn)健連接通常，簡單的 LED 燈泡在鎮(zhèn)流器板周圍都有金屬護(hù)罩，以最大限度減少開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電磁干擾。智能 LED 燈泡設(shè)計時需要為鎮(zhèn)流器提供防護(hù)，并還需提供良好的天線以用于 RF。如果 RF 模塊被垂直放置在燈頂部附近，則該模塊上的簡易 PCB 天線可能會起到作用。然而，這可能會干擾光的傳導(dǎo)，并使該智能半導(dǎo)體的位置靠近 LED 熱源。設(shè)計者應(yīng)該好好考慮 RF 性能會如何影響燈泡的可用性。擁有可靠的連接對消費者來說至關(guān)重要。

監(jiān)控溫度以延長生命周期理想的做法是 RF 模塊應(yīng)放在遠(yuǎn)離發(fā)熱 LED 和電子鎮(zhèn)流器的位置，但這并不總是可行的。通過監(jiān)控 LED 和無線 SoC 的溫度，可提高產(chǎn)品可靠性。調(diào)暗 LED 可限制熱量的產(chǎn)生。LED 附近放置的熱敏電阻器可監(jiān)控 LED 的溫度，而要監(jiān)控?zé)o線 SoC 的溫度，就可能需要使用片上溫度傳感器。

原文標(biāo)題：開發(fā)智能、安全的無線照明解決方案

文章出處：【微信公眾號：SiliconLabs】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。