瞄准LED照明 村田ZigBee/WIFI解决方案有谱 - 全文

　　LED照明市场发展前景

　　LED照明与传统白炽灯和节能灯相比，有更节能、更环保、使用寿命更长等诸多明显优势。中国“十二五”计划中有两个重点，即节约能源和环境保护。由此也能看出LED灯在中国市场的一个趋势。不只是中国，全球主要国家和地区的白炽灯禁售计划也将在2014 年陆续生效，2014年1月1日，美国宣布将不再生产60瓦和40瓦的白炽灯；同时，加拿大也正式禁用75瓦及100瓦的白炽灯。而欧盟在2012年已全面禁止销售白炽灯。整个照明市场来看，许多芯片厂家和照明厂家也慢慢将重心转向LED。虽然目前LED灯相对会比较贵，但随着技术的成熟和量的增大，LED灯的价格会随之下降，当价格下降到一定程度时，LED照明将被普遍大众接受。

　　随着IOT产业的发展，智能LED照明已成为IOT中重要的一部分。智能的定义很广泛，可以是有线的方式，在现有的照明基初上加上调光，情景绑定等。还有就是，随着移动设备的功能不断升级，利用无线的方式对灯光进行控制是未来智能照明的一个方向。尤其是远程控制，将会给用户带来很多的便利，比如上班时也可以查看家里的灯是否有关，还能对它进行控制。它对节约能源也有重大意义。

　　那么何为无线控制呢？就是通过智能手机或平板电脑用无线方式，如ZigBee，433MHz，Zwave，6LoWPAN，WiFi等对灯进行开关，调光及调色等控制，无需布线，安装非常方便。

　　客户可以根据不同的应用选择不同的解决方案。433MHz的显著优势是无线信号穿透性强，传输距离远，对于简单的照明控制可以选择，如用遥控器控制灯之类。从通讯可靠性的角度来讲，433Mhz技术只支持星型网络的拓扑结构，通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展，因此其无线通讯的可靠性和稳定性也逊于ZigBee技术。433Mhz网络中一般采用数据透明传输协议，因此其网络安全可靠性也是较差的。村田选择ZigBee和WiFi作为IOT无线解决方式。

　　无线控制照明系统

　　村田ZigBee智能LED照明解决方案

　　ZigBee因其低功耗，高抗干扰能力及灵活的自动组网功能已被很多厂家选为智能照明的解决方式。但因为手机等设备中目前还没有ZigBee这个无线方式，所以现在用ZigBee方式的智能LED照明中需要额外加一个网关来转换WiFi协议和ZigBee协议。

　　村田智能LED解决方案

　　该方案由村田的红外传感器，ZigBee模块以及村田最新开发的迷你网关等组成。

　　村田的迷你网关可以支持ZigBee联盟的ZigBee Light Link （ZLL）协议，也可以支持ZigBee Home Automation （ZHA） 协议。迷你网关特色是尺寸小，成本低，外形美观。网关的功能也比较齐全，可以支持Ethernet和WiFi，采用内置天线。村田的设计团队不但做迷你网关产品，也为客户根据特定应用做定制设计，包括硬件，软件，结构，系统等。

　　村田为ZigBee模块开发ZLL协议或ZHA协议的Firmware，村田的演示套件就是用了这两种协议来控制灯，传感器和网关。ZigBee模块包括了功放，可以增加发射距离，使用的射频和功放芯片都是来自Texas Instrument （TI）。TI提供的芯片，也有一些网站支持Open Source的开发。所以研发工程师可以通过这些网络来进行开发对于我们模块。当然跟据顾客需求，村田也可以提供一套小系统解决方案。例如网关加ZigBee模块，或者网关加ZigBee模块加传感器组成网关节点的解决方案。在市场上，村田ZigBee模块是最小型，19.8x15.1x2.2mm （LxWxH），所以在PCB板占的位子也小。ZigBee本身技术是低功耗的，加上村田设计的射频线路，使用功放发射时蚝的功力也只有120mA，接收30mA。村田ZigBee模块因为低功耗所以可以实现节能。因为节点一般使用电池或可再生能源，所以当加上无线通讯时耗电指标是重要点。也因为村田在模块市场累计了多年经验，品质保证也不成问题。

　　传感器也是村田一直探索开发的产品。村田将无线通信技术与传感器技术结合到一起，开发了ZigBee传感器节点，便于客户使用。只要预留一个接口就可以直接连接到客户的终端产品上。村田可集成温度传感器，湿度传感器，红外线传感器，振动传感器等等传感器制作ZigBee无线传输传感器节点。也可以直接客户的需求提供传感器节点终端产品。

　　村田的电源模块已经用于工业和通讯领域，因看好智能LED照明这个市场，所以特意为智能LED照明开发了新产品。此电源模块带有UART，DALI和PWM三种接口。UART接口可以接上通讯模块，这样工程师开发时串口方面可以省下研发时间。DALI是一种有线方式控制照明，目前在国外，像美国，使用的多。PWM接口用来控制灯的亮度，实现调光和开关。村田ZigBee模块就是通过UART接口接上了电源模块，实现无线控制的。最主要，村田模块在待机模式（接上UART）时，耗电只有0.2W，在市场是有优势的。这也帮忙实现了节能。目前村田电源模块的输出电压在30V-50V之间。节能，减少工程师研发时间是村田电源模块带给了照明市场的一些优势。村田电源模块也有得到PSE UL日本的安全认证。需要得到中国或别种的安全认证，村田是可以提供支持的。加上电源模块本身性能好，高可靠性，这也配合了LED长使用寿命的共同点了。目前这系列电源模块顾客多数在日本，国内也有些客户在评估，也成功设计进入他们系统设计里的案例。

　　村田的ZigBee智能LED照明系统已在村田制作所东京分公司专门设立的一个实验区内使用，旨在证明智能LED照明系统的节能功效。据数据统计，运用智能LED照明系统后，可以节约大概63%的电能，CO2排放量也减少大约63%。除此之外，市场上也开始出现一些智能LED照明产品，飞利浦的Hue就是最好的例子。

　　WiFi在智能LED照明中的应用

　　目前也有不少厂商考虑使用WiFi作为智能LED照明中的无线通信方式，因WiFi是很常用的无线方式，而且几乎所有的手机都带此项功能，使用WiFi方式可以不必使用网关，但WiFi的功耗依然是一个问题，目前已有一些芯片厂商开始研究低功耗WiFi芯片。村田也有合适的WiFi模块可以运用其中。

　　村田嵌入式WiFi模块，在传统的WiFi模块上加入MCU。村田嵌入式WiFi模块采用博通的WiFi芯片和ST的MCU。通讯类移动终端产品（如手机，笔记本）具有强大的CPU和Flash进行数据处理和存储，因此在使用Wi-Fi时不需要额外的MCU。但是用于家电，仪表，LED灯等产品的Wi-Fi模块，由于产品的MCU和Flash都无法支持Wi-Fi的功能，因此需要额外的MCU和Flash进行数据处理和存储。村田嵌入式模块里加了个MCU就是为了让客户能直接使用我们模块，实现无线控制。村田嵌入式Wi-Fi模块预留了UART的接口，简单地与终端产品的IC以UART方式连接，就可以实现TCP/IP数据包的双向透明传输，以字符命令就可以控制终端产品，监测终端产品的数据变化。如家用电器的开关，调温，预约，仪表的数据传输等等都可以通过手机或者Pad的无线传输去实现。并且无需改变终端产品原有的电路设计。只需加村田的嵌入式Wi-Fi模块，就可以用掌中设备随时随地控制家中的电器。作为方案供应商，村田可提供强大的软件支持。包括实现室内控制和室外远程控制时所涉及到的一系列软件设计，以及链接层的整套软件支持，包括室内控制中嵌入式Wi-Fi模块的固件设计，底层链接软件设计，控制系统软件设计，UI底层软件设计等等|也包括室外远程控制中的Web服务器底层软件和云服务器底层软件设计。同样作为全球领先的电子元器件供应商，村田以丰富的经验和高端的设备帮客户完成天线的匹配与射频电路的设计。村田作为可信赖的品牌，帮客户省去无线认证的步骤， 帮客户省去连接性的验证。

　　村田嵌入式WiFi模块框图

——本文选自电子发烧友网4月《物联网技术特刊》“透视新设计"栏目，转载请注明出处，违者必究！