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让智能照明与物联网擦出绚丽的火花

2013-9-14

2011年,恩智浦半导体(NXP)率先提出“让每一个灯泡拥有一个IP地址”的理念,将物联网概念带进照明领域,推出了GreenChip智能照明解决方案。其理念是让每一个紧凑型荧光灯(CFL)、LED灯泡或灯管都具有一个IP地址,并允许任何人不管身在全球哪个角落,都可以利用移动互联设备(如手机、平板电脑、笔记本电脑、PDA等)远程控制家里或办公室里的任何一个灯泡或灯管,实现单独监控、管理和控制等功能。

作为一种概念产品,智能照明点燃了半导体厂商们想象的火花,围绕小小灯泡的科技竞争正变得激烈起来。在美满电子科技(Marvell)日前宣布正式上市的住宅智能灯泡无线平台中,由于将全新的Marvell 88EM8511低功耗AC/DC控制器和无线微控制器嵌入于智能LED灯泡内,形成高度集成的片上系统(SoC)环境,使得该平台相比典型的无线连接灯泡,芯片数量锐减约50%,成为最大卖点。同时,新平台还包括一个简易的低成本ZigBee遥控器,或一个基于Marvell MC200+8782 Wi-Fi微控制器模块的Wi-Fi到ZigBee的专用照明桥接装置,以便灯泡直接与多业务家庭网关和无线路由器相连。基于此开放平台的第一款产品则是与Zonoff家庭网关连接的Leedarson智能灯泡。

在德州仪器(TI)MCU业务拓展经理吴健鸿看来,智能能源、家庭自动化以及照明系统的动态属性决定了其需要高性能与高灵活性,才能满足制造商对不同存储器、安全性以及标准支持的需求。为此,TI在此前CC2530的基础上做了大幅改进,将ARM Cortex-M3 MCU、存储器以及硬件加速器高度集成为单芯片ZigBee解决方案CC2538。协议支持方面,CC2538支持ZigBee PRO、ZigBee Smart Energy、ZigBee Home Automation以及ZigBee Light Link照明标准。此外,该SoC还支持采用IEEE 802.15.4及6LoWPAN IPv6网络的IP标准化开发,可实现最高的灵活性。

而恩智浦GreenChip智能照明解决方案则有两种版本可供选择:针对紧凑型荧光灯的GreenChip iCFL和针对LED灯的GreenChip iSSL。全套方案由以下几个部分组成:1.GreenChip iCFL和GreenChip iSSL芯片组,是针对智能灯泡的能效比极高的调光驱动器。2.超低功耗待机电源控制器。在智能照明应用中,由于灯泡需要随时听候来自用户和/或网络的指令,所以待机功耗显得尤为重要。3.兼容2.4GHz IEEE 802.15.4标准的集成式RF收发器和无线微控制器,Tx/Rx电流小于17mA。4.基于JenNet-IP网络层软件的低功耗IP无线连接功能。

《国际电子商情》NXP大中华区照明产品市场营销总监王永斌
NXP大中华区照明产品市场营销总监王永斌

JenNet-IP超低功耗IEEE 802.15.4无线连接网络层软件,是GreenChip智能照明解决方案的核心。这是一种增强型6LoWPAN网络层,专门针对基于IEEE 802.15.4标准的超低功耗网络而设计,适用于住宅和工业应用。NXP大中华区照明产品市场营销总监王永斌称,JenNet-IP具有很多引人注目的功能,包括超低功耗、射频距离长、存储器占位空间小且整体成本低,并可随意扩充,支持最多500台设备的大型网络。

如何让智能照明、云端服务、物联网擦出绚丽的火花,是恩智浦站在更高层次上考虑的一盘棋。NXP资深产品应用主任工程师陈尔泰表示,只要在现行的LED驱动器模块之外再安装一个Jennet-IP IOT照明模块,就可实现低成本的智能照明解决方案,不管是改装或新建大楼都能适用。虽然搭建智能照明会有初期的投入成本,但他强调,这为LED灯泡带来了非常大的卖点,而且投资在一至两年内就能收回,效益非常具有吸引力。

在Jennet-IP基础上,NXP现已可同时提供最新的JN516x系列无线微控制器、包括多款演示/电能计量应用/RF4CE控制系统在内的完整评估套件、以及配备电容式触摸屏和ZigBee RF4CE的智能遥控器,可协助工程师快速进行预配置的连网照明展示。王永斌认为,一旦家中所有灯泡都具备IP连网功能,未来再通过扩展搭建各类传感器与安全技术,最先进的照明技术就能实现与云端服务的联结,令照明系统自主收集资料,进行分析与控制,完美应用于IOT物联网系统设计。

为什么不采用业界成熟的ZigBee技术,却偏偏选择自主开发网络协议?陈尔泰解释说,对于“赋予每个灯泡一个IP地址”这种设想的最大挑战,来自于目前IPv4的地址资源不足。全球每年出货120亿只灯炮,仅让10%的灯泡拥有IP地址,都将是一个巨大的消耗。“所以,针对这种应用的方案必须支持IPv6,我们提出这种设想时,已考虑到这个趋势,这也正是我们NXP JenNet-IP网络不同于现有的ZigBee网络的根本原因。”

Marvell住宅智能灯泡平台可提供完整、开放的智能照明解决方案

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