瞄準(zhǔn)LED照明村田ZigBee/WIFI解決方案有譜

LED照明與傳統(tǒng)白熾燈和節(jié)能燈相比，有更節(jié)能、更環(huán)保、使用壽命更長等諸多明顯優(yōu)勢。中國“十二五”計劃中有兩個重點，即節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)。由此也能看出LED燈在中國市場的一個趨勢。不只是中國，全球主要國家和地區(qū)的白熾燈禁售計劃也將在2014年陸續(xù)生效，2014年1月1日，美國宣布將不再生產(chǎn)60瓦和40瓦的白熾燈;同時，加拿大也正式禁用75瓦及100瓦的白熾燈。而歐盟在2012年已全面禁止銷售白熾燈。整個照明市場來看，許多芯片廠家和照明廠家也慢慢將重心轉(zhuǎn)向LED。雖然目前LED燈相對會比較貴，但隨著技術(shù)的成熟和量的增大，LED燈的價格會隨之下降，當(dāng)價格下降到一定程度時，LED照明將被普遍大眾接受。

隨著IOT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智能LED照明已成為IOT中重要的一部分。智能的定義很廣泛，可以是有線的方式，在現(xiàn)有的照明基初上加上調(diào)光，情景綁定等。還有就是，隨著移動設(shè)備的功能不斷升級，利用無線的方式對燈光進(jìn)行控制是未來智能照明的一個方向。尤其是遠(yuǎn)程控制，將會給用戶帶來很多的便利，比如上班時也可以查看家里的燈是否有關(guān)，還能對它進(jìn)行控制。它對節(jié)約能源也有重大意義。

那么何為無線控制呢?就是通過智能手機(jī)或平板電腦用無線方式，如ZigBee，433MHz，Zwave，6LoWPAN，WiFi等對燈進(jìn)行開關(guān)，調(diào)光及調(diào)色等控制，無需布線，安裝非常方便。

客戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用選擇不同的解決方案。433MHz的顯著優(yōu)勢是無線信號穿透性強，傳輸距離遠(yuǎn)，對于簡單的照明控制可以選擇，如用遙控器控制燈之類。從通訊可靠性的角度來講，433Mhz技術(shù)只支持星型網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過多基站的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間的擴(kuò)展，因此其無線通訊的可靠性和穩(wěn)定性也遜于ZigBee技術(shù)。433Mhz網(wǎng)絡(luò)中一般采用數(shù)據(jù)透明傳輸協(xié)議，因此其網(wǎng)絡(luò)安全可靠性也是較差的。村田選擇ZigBee和WiFi作為IOT無線解決方式。

無線控制照明系統(tǒng)

村田ZigBee智能LED照明解決方案

ZigBee因其低功耗，高抗干擾能力及靈活的自動組網(wǎng)功能已被很多廠家選為智能照明的解決方式。但因為手機(jī)等設(shè)備中目前還沒有ZigBee這個無線方式，所以現(xiàn)在用ZigBee方式的智能LED照明中需要額外加一個網(wǎng)關(guān)來轉(zhuǎn)換WiFi協(xié)議和ZigBee協(xié)議。

村田智能LED解決方案

該方案由村田的紅外傳感器，ZigBee模塊以及村田最新開發(fā)的迷你網(wǎng)關(guān)等組成。

村田的迷你網(wǎng)關(guān)可以支持ZigBee聯(lián)盟的ZigBeeLightLink(ZLL)協(xié)議，也可以支持ZigBeeHomeAutomation(ZHA)協(xié)議。迷你網(wǎng)關(guān)特色是尺寸小，成本低，外形美觀。網(wǎng)關(guān)的功能也比較齊全，可以支持Ethernet和WiFi，采用內(nèi)置天線。村田的設(shè)計團(tuán)隊不但做迷你網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，也為客戶根據(jù)特定應(yīng)用做定制設(shè)計，包括硬件，軟件，結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)等。

村田為ZigBee模塊開發(fā)ZLL協(xié)議或ZHA協(xié)議的Firmware，村田的演示套件就是用了這兩種協(xié)議來控制燈，傳感器和網(wǎng)關(guān)。ZigBee模塊包括了功放，可以增加發(fā)射距離，使用的射頻和功放芯片都是來自TexasInstrument(TI)。TI提供的芯片，也有一些網(wǎng)站支持OpenSource的開發(fā)。所以研發(fā)工程師可以通過這些網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行開發(fā)對于我們模塊。當(dāng)然跟據(jù)顧客需求，村田也可以提供一套小系統(tǒng)解決方案。例如網(wǎng)關(guān)加ZigBee模塊，或者網(wǎng)關(guān)加ZigBee模塊加傳感器組成網(wǎng)關(guān)節(jié)點的解決方案。在市場上，村田ZigBee模塊是最小型，19.8x15.1x2.2mm(LxWxH)，所以在PCB板占的位子也小。ZigBee本身技術(shù)是低功耗的，加上村田設(shè)計的射頻線路，使用功放發(fā)射時蠔的功力也只有120mA，接收30mA。村田ZigBee模塊因為低功耗所以可以實現(xiàn)節(jié)能。因為節(jié)點一般使用電池或可再生能源，所以當(dāng)加上無線通訊時耗電指標(biāo)是重要點。也因為村田在模塊市場累計了多年經(jīng)驗，品質(zhì)保證也不成問題。

傳感器也是村田一直探索開發(fā)的產(chǎn)品。村田將無線通信技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合到一起，開發(fā)了ZigBee傳感器節(jié)點，便于客戶使用。只要預(yù)留一個接口就可以直接連接到客戶的終端產(chǎn)品上。村田可集成溫度傳感器，濕度傳感器，紅外線傳感器，振動傳感器等等傳感器制作ZigBee無線傳輸傳感器節(jié)點。也可以直接客戶的需求提供傳感器節(jié)點終端產(chǎn)品。

村田的電源模塊已經(jīng)用于工業(yè)和通訊領(lǐng)域，因看好智能LED照明這個市場，所以特意為智能LED照明開發(fā)了新產(chǎn)品。此電源模塊帶有UART，DALI和PWM三種接口。UART接口可以接上通訊模塊，這樣工程師開發(fā)時串口方面可以省下研發(fā)時間。DALI是一種有線方式控制照明，目前在國外，像美國，使用的多。PWM接口用來控制燈的亮度，實現(xiàn)調(diào)光和開關(guān)。村田ZigBee模塊就是通過UART接口接上了電源模塊，實現(xiàn)無線控制的。最主要，村田模塊在待機(jī)模式(接上UART)時，耗電只有0.2W，在市場是有優(yōu)勢的。這也幫忙實現(xiàn)了節(jié)能。目前村田電源模塊的輸出電壓在30V-50V之間。節(jié)能，減少工程師研發(fā)時間是村田電源模塊帶給了照明市場的一些優(yōu)勢。村田電源模塊也有得到PSEUL日本的安全認(rèn)證。需要得到中國或別種的安全認(rèn)證，村田是可以提供支持的。加上電源模塊本身性能好，高可靠性，這也配合了LED長使用壽命的共同點了。目前這系列電源模塊顧客多數(shù)在日本，國內(nèi)也有些客戶在評估，也成功設(shè)計進(jìn)入他們系統(tǒng)設(shè)計里的案例。

村田的ZigBee智能LED照明系統(tǒng)已在村田制作所東京分公司專門設(shè)立的一個實驗區(qū)內(nèi)使用，旨在證明智能LED照明系統(tǒng)的節(jié)能功效。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，運用智能LED照明系統(tǒng)后，可以節(jié)約大概63%的電能，CO2排放量也減少大約63%。除此之外，市場上也開始出現(xiàn)一些智能LED照明產(chǎn)品，飛利浦的Hue就是最好的例子。

WiFi在智能LED照明中的應(yīng)用

目前也有不少廠商考慮使用WiFi作為智能LED照明中的無線通信方式，因WiFi是很常用的無線方式，而且?guī)缀跛械氖謾C(jī)都帶此項功能，使用WiFi方式可以不必使用網(wǎng)關(guān)，但WiFi的功耗依然是一個問題，目前已有一些芯片廠商開始研究低功耗WiFi芯片。村田也有合適的WiFi模塊可以運用其中。

村田嵌入式WiFi模塊，在傳統(tǒng)的WiFi模塊上加入MCU。村田嵌入式WiFi模塊采用博通的WiFi芯片和ST的MCU。通訊類移動終端產(chǎn)品(如手機(jī)，筆記本)具有強大的CPU和Flash進(jìn)行數(shù)據(jù)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燈等產(chǎn)品的Wi-Fi模塊，由于產(chǎn)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲。村田嵌入式模塊里加了個MCU就是為了讓客戶能直接使用我們模塊，實現(xiàn)無線控制。村田嵌入式Wi-Fi模塊預(yù)留了UART的接口，簡單地與終端產(chǎn)品的IC以UART方式連接，就可以實現(xiàn)TCP/IP數(shù)據(jù)包的雙向透明傳輸，以字符命令就可以控制終端產(chǎn)品，監(jiān)測終端產(chǎn)品的數(shù)據(jù)變化。如家用電器的開關(guān)，調(diào)溫，預(yù)約，儀表的數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊榷伎梢酝ㄟ^手機(jī)或者Pad的無線傳輸去實現(xiàn)。并且無需改變終端產(chǎn)品原有的電路設(shè)計。只需加村田的嵌入式Wi-Fi模塊，就可以用掌中設(shè)備隨時隨地控制家中的電器。作為方案供應(yīng)商，村田可提供強大的軟件支持。包括實現(xiàn)室內(nèi)控制和室外遠(yuǎn)程控制時所涉及到的一系列軟件設(shè)計，以及鏈接層的整套軟件支持，包括室內(nèi)控制中嵌入式Wi-Fi模塊的固件設(shè)計，底層鏈接軟件設(shè)計，控制系統(tǒng)軟件設(shè)計，UI底層軟件設(shè)計等等|也包括室外遠(yuǎn)程控制中的Web服務(wù)器底層軟件和云服務(wù)器底層軟件設(shè)計。同樣作為全球領(lǐng)先的電子元器件供應(yīng)商，村田以豐富的經(jīng)驗和高端的設(shè)備幫客戶完成天線的匹配與射頻電路的設(shè)計。村田作為可信賴的品牌，幫客戶省去無線認(rèn)證的步驟，幫客戶省去連接性的驗證。

村田嵌入式WiFi模塊框圖