LED驅(qū)動(dòng)/調(diào)光技術(shù)升級(jí) - 先進(jìn)控制/通訊技術(shù)就位 智能照明應(yīng)用大放異彩

　　加速照明數(shù)位化　LED驅(qū)動(dòng)/調(diào)光技術(shù)升級(jí)

　　圖3 達(dá)鑫電子市場(chǎng)行銷部產(chǎn)品行銷專案經(jīng)理張君源表示，LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)將加速朝光電一體架構(gòu)邁進(jìn)。

　　達(dá)鑫電子市場(chǎng)行銷部產(chǎn)品行銷專案經(jīng)理張君源（圖3）表示，LED驅(qū)動(dòng)器係實(shí)現(xiàn)智能照明重要元件，除了基本的芯片體積、功耗和效能要求外，還須加入自動(dòng)調(diào)光及低成本設(shè)計(jì)考量，方能讓照明系統(tǒng)真正智能化，且有足夠吸引力刺激消費(fèi)者埋單。

　　張君源強(qiáng)調(diào)，由于LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)愈趨復(fù)雜，加上各種新功能需求陸續(xù)浮現(xiàn)，因此新一代非隔離線性驅(qū)動(dòng)方案可望順勢(shì)崛起。該技術(shù)有助簡化LED驅(qū)動(dòng)器電路布局，并可省略電解電容及隔離元件，從而加速實(shí)現(xiàn)光電整合設(shè)計(jì)，使所有LED驅(qū)動(dòng)電路元件及組成的PCB板都做到LED燈具內(nèi)，并相容現(xiàn)有的照明系統(tǒng)。

　　事實(shí)上，隨著LED光源功率不斷攀升，終端產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)下降，LED驅(qū)動(dòng)IC占整體照明燈具成本的比重愈來愈突顯，遂刺激芯片商競(jìng)相加碼開發(fā)更高整合度的線性驅(qū)動(dòng)方案，方能符合系統(tǒng)廠縮減物料清單（BOM）成本的需求。張君源也透露，目前飛利浦及歐司朗等照明大廠皆已計(jì)畫改搭線性驅(qū)動(dòng)或類似解決方案，促進(jìn)終端產(chǎn)品價(jià)格更加親民。

　　圖4 戴樂格固態(tài)照明產(chǎn)品行銷總監(jiān)Hubie Notohamiprodjo指出，LED數(shù)位調(diào)光技術(shù)可望全面取代傳統(tǒng)Phase-cut調(diào)光方案。

　　至于LED調(diào)光技術(shù)方面，戴樂格固態(tài)照明產(chǎn)品行銷總監(jiān)Hubie Notohamiprodjo（圖4）則指出，在照明供應(yīng)商全速推動(dòng)智能照明之際，傳統(tǒng)TRIAC調(diào)光方案將逐漸式微，并將由脈衝寬度調(diào)變（PWM）、無線區(qū)域網(wǎng)路（Wi-Fi）/ZigBee/6LoWPAN無線調(diào)光，以及LEDOTRON DLT（Digital Load Side Transmission）等數(shù)位調(diào)光技術(shù)接替其地位。

　　Notohamiprodjo特別強(qiáng)調(diào)，DLT方案基于IEC62756的開放性標(biāo)準(zhǔn)，支援?dāng)?shù)位可定址多通道通訊協(xié)定，可延展既有采用相切（Phase- cut）技術(shù)的LED系統(tǒng)調(diào)光精準(zhǔn)度及電源效率，同時(shí)解決各種調(diào)光技術(shù)挑戰(zhàn)，將成為下世代商用建筑、家庭智能照明自動(dòng)化的重要推手。

　　據(jù)悉，歐司朗為DLT控制技術(shù)主要支持者，近期該公司已宣布旗下LED照明產(chǎn)品未來將全面導(dǎo)入DLT方案，以增添智能照明系統(tǒng)利用價(jià)值。 Notohamiprodjo認(rèn)為，未來1？2年將是LED照明邁向數(shù)位調(diào)光的關(guān)鍵期，相關(guān)的LED驅(qū)動(dòng)芯片及系統(tǒng)解決方案可望大量出爐，成為供應(yīng)鏈業(yè)者新的技術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)。

　　看好DLT未來發(fā)展，包括戴樂格、Maxim Integrated等LED驅(qū)動(dòng)器芯片商亦相繼啟動(dòng)DLT設(shè)計(jì)案，并計(jì)畫于2014？2015年導(dǎo)入量產(chǎn)。其中，戴樂格將搶先于2013年第四季發(fā)布 DLT產(chǎn)品，協(xié)助LED模組及燈具系統(tǒng)業(yè)者達(dá)成更高效率、更低成本的智能照明控制方案。

　　另一方面，通訊機(jī)制則是芯片與照明供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)智能照明系統(tǒng)另一大研發(fā)焦點(diǎn)，現(xiàn)階段，各種有線及無線技術(shù)正處于百家爭(zhēng)鳴的局面，包括電力線通訊（PLC）、 Wi-Fi 802.11n/ac、ZigBee、Z-wave、藍(lán)牙低功耗，甚至GPRS行動(dòng)通訊等技術(shù)陣營皆亟欲搶占智能照明商機(jī)，使市場(chǎng)頓時(shí)硝煙瀰漫。

　　全面滲透智能照明　ZigBee加Wi-Fi設(shè)計(jì)火紅

　　圖5 鉅景科技無線通訊事業(yè)處資深協(xié)理劉尚淳認(rèn)為，SiP封裝對(duì)LED控制與通訊芯片的整合將大有助益。

　　鉅景科技無線通訊事業(yè)處資深協(xié)理劉尚淳（圖5）表示，智能照明係家庭自動(dòng)化的一環(huán)，須符合中長距離、低功耗連接及主控端/受控端雙向溝通等設(shè)計(jì)要求，才能與各種家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備協(xié)同運(yùn)作，對(duì)系統(tǒng)廠而言，選擇合適的有線或無線通訊方案至為關(guān)鍵。

　　劉尚淳認(rèn)為，考量布線復(fù)雜度及使用方便性，現(xiàn)階段以無線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能照明的唿聲較高，特別是具備超低功耗且支援?dāng)?shù)萬節(jié)點(diǎn)的ZigBee，以及在行動(dòng)裝置市場(chǎng)發(fā)展極為成熟的Wi-Fi更是系統(tǒng)廠最關(guān)注的兩大焦點(diǎn)。不僅如此，更有業(yè)者開始投入布局ZigBee加Wi-Fi整合型方案，以兼具ZigBee的低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)路架構(gòu)，以及Wi-Fi裝置的超高滲透率優(yōu)勢(shì)，加速智能照明應(yīng)用成形。

　　劉尚淳分析，ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)路的設(shè)計(jì)概念非常好，甚至其標(biāo)準(zhǔn)組織還針對(duì)智能照明的應(yīng)用量身打造ZigBee Light Link標(biāo)準(zhǔn)，然而，其一直以來的市場(chǎng)發(fā)展卻陷入牛步，主要塬因就是缺乏與外部通訊網(wǎng)路連結(jié)的能力，導(dǎo)致系統(tǒng)廠縮手投資或持觀望態(tài)度。也因此，ZigBee與Wi-Fi融合設(shè)計(jì)正逐漸走紅，進(jìn)而牽動(dòng)照明應(yīng)用通訊芯片的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。

　　然而，由于智能照明燈具必須在塬先的燈泡尺寸中，再加入LED驅(qū)動(dòng)器、微控制器（MCU）、交流對(duì)直流（AC-DC）轉(zhuǎn)換器及有線/無線收發(fā)器，因此設(shè)計(jì)空間相當(dāng)局限，若要在通訊芯片內(nèi)同時(shí)支援ZigBee與Wi-Fi通訊協(xié)定，勢(shì)必要改搭系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更微型化的芯片設(shè)計(jì)。

　　著眼于此，劉尚淳透露，鉅景正致力擴(kuò)充ZigBee加Wi-Fi的SiP模組產(chǎn)品陣容，同時(shí)將針對(duì)智能照明的應(yīng)用開發(fā)各種加值軟體，將有助推升照明市場(chǎng)對(duì)智能照明系統(tǒng)的接受度。此外，為滿足各國市場(chǎng)不同需求，該公司還計(jì)畫將產(chǎn)品觸角拓展至更多元的無線通訊芯片堆疊設(shè)計(jì)，包括Wi-Fi加藍(lán)牙 （Bluetooth）、Wi-Fi加近距離無線通訊（NFC）等。

　　擴(kuò)張照明控制范圍　PLC/802.11ah異軍突起

　　除了無線技術(shù)相互融合外，有線與無線技術(shù)的結(jié)合在智能照明應(yīng)用領(lǐng)域亦備受矚目，SiP方案供應(yīng)商和無線通訊芯片業(yè)者正醞釀結(jié)合有線電力線通訊（PLC）與ZigBee方案，以減輕系統(tǒng)整合商大舉擴(kuò)張無線節(jié)點(diǎn)的高成本，并增加智能照明系統(tǒng)布建靈活性。

　　圖6 高通創(chuàng)銳訊資深業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理任威強(qiáng)調(diào)，802.11ah將與802.11ac、Miracast組成更強(qiáng)大的Wi-Fi生態(tài)系統(tǒng)。

　　高通創(chuàng)銳訊（Qualcomm Atheros）資深業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理任威（圖6）表示，PLC在北美、歐洲等先進(jìn)國家的數(shù)位家庭應(yīng)用市場(chǎng)已行之有年，儘管該技術(shù)的滲透率不如乙太網(wǎng)路 （Ethernet）等解決方案普及，但近來各種家用嵌入式系統(tǒng)智能化浪潮興起，加上Gbit/s傳輸速率等級(jí)的芯片已蓄勢(shì)待發(fā)，PLC可望捲土重來，全面進(jìn)駐家庭。

　　任威認(rèn)為，智能照明即是PLC較佳的切入點(diǎn)，塬因在于照明控制可望與智能電網(wǎng)或家庭智能能源管理系統(tǒng)整合，形成龐大的家庭異質(zhì)網(wǎng)路，在各個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)中將存在不同的有線或無線技術(shù)，且系統(tǒng)須因應(yīng)資料容量無縫切換高/低速傳輸機(jī)制以節(jié)省功耗；對(duì)此，PLC在國際電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）1905.1標(biāo)準(zhǔn)的推波助下，可望躍居串連家庭異質(zhì)網(wǎng)路的核心角色，重要性與日俱增。

　　據(jù)悉，AT&T、中國電信及歐洲主要電信商正密集布建家庭PLC網(wǎng)路。其中，AT&T可望于今年底正式擴(kuò)大采購，而中國電信則將于 2014年決定采行HomePlug或G.hn標(biāo)準(zhǔn)，至于歐洲電信商則已開始投入HomePlug PLC網(wǎng)路建置，足見PLC在智能家庭的帶動(dòng)下已逐漸翻紅。

　　另一方面，Wi-Fi也藉由在行動(dòng)裝置市場(chǎng)建立的穩(wěn)固基礎(chǔ)，開始擴(kuò)張智能家庭的應(yīng)用版圖，特別是近期已開始商用的高速802.11ac規(guī)格，以及正逐漸萌芽的中長距離802.11ah新標(biāo)準(zhǔn)，均將在未來的智能家庭影音串流或家電控制領(lǐng)域占有一席之地。

　　任威強(qiáng)調(diào)，802.11ac首度將無線通訊速率推升至媲美Gbit/s有線方案的層級(jí)，有助打破以往802.11n的限制，讓智能家庭應(yīng)用展現(xiàn)更多創(chuàng)意 （圖7）。至于新一代的802.11ah標(biāo)準(zhǔn)部分，IEEE已于2013年7月提出第一版標(biāo)準(zhǔn)草案，2014年將再發(fā)布更完整的版本，并可望于2015年正式底定規(guī)范；其采用Sub-GHz頻段，僅須1-1.5伏特（V）的電壓運(yùn)作，并支援約2.5公里的中長距離傳輸范圍，勢(shì)將掀動(dòng)新的無線網(wǎng)路技術(shù)大換潮。

　　圖7 802.11ah網(wǎng)路架構(gòu)概念圖

　　任威也透露，高通創(chuàng)銳訊將于2014-2015年搶先發(fā)表802.11ah芯片，以配合802.11ac、HomePlug AV2等高速通訊方案，持續(xù)壯大該公司在感測(cè)器網(wǎng)路（Sensor Networking）及物聯(lián)網(wǎng)（IoT）市場(chǎng)的實(shí)力。

　　除了通訊和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以外，智能照明另一個(gè)重要元素則是感測(cè)方案。