LED驱动/调光技术升级 - 先进控制/通讯技术就位 智能照明应用大放异彩

　　加速照明数位化　LED驱动/调光技术升级

　　

　　图3 达鑫电子市场行销部产品行销专案经理张君源表示，LED驱动电路设计将加速朝光电一体架构迈进。

　　达鑫电子市场行销部产品行销专案经理张君源（图3）表示，LED驱动器係实现智能照明重要元件，除了基本的芯片体积、功耗和效能要求外，还须加入自动调光及低成本设计考量，方能让照明系统真正智能化，且有足够吸引力刺激消费者埋单。

　　张君源强调，由于LED驱动器设计愈趋复杂，加上各种新功能需求陆续浮现，因此新一代非隔离线性驱动方案可望顺势崛起。该技术有助简化LED驱动器电路布局，并可省略电解电容及隔离元件，从而加速实现光电整合设计，使所有LED驱动电路元件及组成的PCB板都做到LED灯具内，并相容现有的照明系统。

　　事实上，随着LED光源功率不断攀升，终端产品价格持续下降，LED驱动IC占整体照明灯具成本的比重愈来愈突显，遂刺激芯片商竞相加码开发更高整合度的线性驱动方案，方能符合系统厂缩减物料清单（BOM）成本的需求。张君源也透露，目前飞利浦及欧司朗等照明大厂皆已计画改搭线性驱动或类似解决方案，促进终端产品价格更加亲民。

　　

　　图4 戴乐格固态照明产品行销总监Hubie Notohamiprodjo指出，LED数位调光技术可望全面取代传统Phase-cut调光方案。

　　至于LED调光技术方面，戴乐格固态照明产品行销总监Hubie Notohamiprodjo（图4）则指出，在照明供应商全速推动智能照明之际，传统TRIAC调光方案将逐渐式微，并将由脉衝宽度调变（PWM）、无线区域网路（Wi-Fi）/ZigBee/6LoWPAN无线调光，以及LEDOTRON DLT（Digital Load Side Transmission）等数位调光技术接替其地位。

　　Notohamiprodjo特别强调，DLT方案基于IEC62756的开放性标准，支援数位可定址多通道通讯协定，可延展既有采用相切（Phase- cut）技术的LED系统调光精准度及电源效率，同时解决各种调光技术挑战，将成为下世代商用建筑、家庭智能照明自动化的重要推手。

　　据悉，欧司朗为DLT控制技术主要支持者，近期该公司已宣布旗下LED照明产品未来将全面导入DLT方案，以增添智能照明系统利用价值。 Notohamiprodjo认为，未来1？2年将是LED照明迈向数位调光的关键期，相关的LED驱动芯片及系统解决方案可望大量出炉，成为供应链业者新的技术战场。

　　看好DLT未来发展，包括戴乐格、Maxim Integrated等LED驱动器芯片商亦相继启动DLT设计案，并计画于2014？2015年导入量产。其中，戴乐格将抢先于2013年第四季发布 DLT产品，协助LED模组及灯具系统业者达成更高效率、更低成本的智能照明控制方案。

　　另一方面，通讯机制则是芯片与照明供应商实现智能照明系统另一大研发焦点，现阶段，各种有线及无线技术正处于百家争鸣的局面，包括电力线通讯（PLC）、 Wi-Fi 802.11n/ac、ZigBee、Z-wave、蓝牙低功耗，甚至GPRS行动通讯等技术阵营皆亟欲抢占智能照明商机，使市场顿时硝烟瀰漫。

　　全面渗透智能照明　ZigBee加Wi-Fi设计火红

　　

　　图5 鉅景科技无线通讯事业处资深协理刘尚淳认为，SiP封装对LED控制与通讯芯片的整合将大有助益。

　　鉅景科技无线通讯事业处资深协理刘尚淳（图5）表示，智能照明係家庭自动化的一环，须符合中长距离、低功耗连接及主控端/受控端双向沟通等设计要求，才能与各种家庭联网设备协同运作，对系统厂而言，选择合适的有线或无线通讯方案至为关键。

　　刘尚淳认为，考量布线复杂度及使用方便性，现阶段以无线通讯技术实现智能照明的唿声较高，特别是具备超低功耗且支援数万节点的ZigBee，以及在行动装置市场发展极为成熟的Wi-Fi更是系统厂最关注的两大焦点。不仅如此，更有业者开始投入布局ZigBee加Wi-Fi整合型方案，以兼具ZigBee的低功耗网状网路架构，以及Wi-Fi装置的超高渗透率优势，加速智能照明应用成形。

　　刘尚淳分析，ZigBee网状网路的设计概念非常好，甚至其标准组织还针对智能照明的应用量身打造ZigBee Light Link标准，然而，其一直以来的市场发展却陷入牛步，主要塬因就是缺乏与外部通讯网路连结的能力，导致系统厂缩手投资或持观望态度。也因此，ZigBee与Wi-Fi融合设计正逐渐走红，进而牵动照明应用通讯芯片的设计转变。

　　然而，由于智能照明灯具必须在塬先的灯泡尺寸中，再加入LED驱动器、微控制器（MCU）、交流对直流（AC-DC）转换器及有线/无线收发器，因此设计空间相当局限，若要在通讯芯片内同时支援ZigBee与Wi-Fi通讯协定，势必要改搭系统级封装（SiP）技术，以实现更微型化的芯片设计。

　　着眼于此，刘尚淳透露，鉅景正致力扩充ZigBee加Wi-Fi的SiP模组产品阵容，同时将针对智能照明的应用开发各种加值软体，将有助推升照明市场对智能照明系统的接受度。此外，为满足各国市场不同需求，该公司还计画将产品触角拓展至更多元的无线通讯芯片堆叠设计，包括Wi-Fi加蓝牙 （Bluetooth）、Wi-Fi加近距离无线通讯（NFC）等。

　　扩张照明控制范围　PLC/802.11ah异军突起

　　除了无线技术相互融合外，有线与无线技术的结合在智能照明应用领域亦备受瞩目，SiP方案供应商和无线通讯芯片业者正酝酿结合有线电力线通讯（PLC）与ZigBee方案，以减轻系统整合商大举扩张无线节点的高成本，并增加智能照明系统布建灵活性。

　　

　　图6 高通创锐讯资深业务发展经理任威强调，802.11ah将与802.11ac、Miracast组成更强大的Wi-Fi生态系统。

　　高通创锐讯（Qualcomm Atheros）资深业务发展经理任威（图6）表示，PLC在北美、欧洲等先进国家的数位家庭应用市场已行之有年，儘管该技术的渗透率不如乙太网路 （Ethernet）等解决方案普及，但近来各种家用嵌入式系统智能化浪潮兴起，加上Gbit/s传输速率等级的芯片已蓄势待发，PLC可望捲土重来，全面进驻家庭。

　　任威认为，智能照明即是PLC较佳的切入点，塬因在于照明控制可望与智能电网或家庭智能能源管理系统整合，形成庞大的家庭异质网路，在各个应用环节中将存在不同的有线或无线技术，且系统须因应资料容量无缝切换高/低速传输机制以节省功耗；对此，PLC在国际电机电子工程师学会（IEEE）1905.1标准的推波助下，可望跃居串连家庭异质网路的核心角色，重要性与日俱增。

　　据悉，AT&T、中国电信及欧洲主要电信商正密集布建家庭PLC网路。其中，AT&T可望于今年底正式扩大采购，而中国电信则将于 2014年决定采行HomePlug或G.hn标准，至于欧洲电信商则已开始投入HomePlug PLC网路建置，足见PLC在智能家庭的带动下已逐渐翻红。

　　另一方面，Wi-Fi也藉由在行动装置市场建立的稳固基础，开始扩张智能家庭的应用版图，特别是近期已开始商用的高速802.11ac规格，以及正逐渐萌芽的中长距离802.11ah新标准，均将在未来的智能家庭影音串流或家电控制领域占有一席之地。

　　任威强调，802.11ac首度将无线通讯速率推升至媲美Gbit/s有线方案的层级，有助打破以往802.11n的限制，让智能家庭应用展现更多创意 （图7）。至于新一代的802.11ah标准部分，IEEE已于2013年7月提出第一版标准草案，2014年将再发布更完整的版本，并可望于2015年正式底定规范；其采用Sub-GHz频段，仅须1-1.5伏特（V）的电压运作，并支援约2.5公里的中长距离传输范围，势将掀动新的无线网路技术大换潮。

　　

　　图7 802.11ah网路架构概念图

　　任威也透露，高通创锐讯将于2014-2015年抢先发表802.11ah芯片，以配合802.11ac、HomePlug AV2等高速通讯方案，持续壮大该公司在感测器网路（Sensor Networking）及物联网（IoT）市场的实力。

　　除了通讯和控制系统设计以外，智能照明另一个重要元素则是感测方案。