智能照明(Smart Lighting)涉及通信和傳感功能，能夠進行遠程控制(開啟或關閉、調光或改變顏色)和監控(遠程診斷)建筑物、街道或家里的一個或多個燈具。智能照明也為燈具提供信息，使它能根據使用或環境光線等情況進行亮度調節。另一方面，高亮度白光LED非常適合區域照明應用，具有方向性更好、色彩質量更佳、環保等特點，并且能夠更方便地控制其開啟和關閉，便于自動檢測環境光來改變亮度，使其在智能LED街燈等應用中越來越受矚目。

 

智能照明的通信可用無線或現有的電力線基礎設施實現。電力線是世界上較大的銅基礎設施，家庭或辦公樓的每個角落都有電源插座，使之成為一個覆蓋范圍極為廣泛的網絡。鑒于所有照明燈具都是連接到電力線將電力轉換成光，電力線通信(PLC)已成為智能照明主要通信和控制鏈路的合理途徑。

 

安森美半導體利用其先進半導體技術，推出了針對智能照明的包括通信、傳感器、KNX收發器及保護解決方案，有助于以更少電能執行相同甚至更多的任務，進一步提升能效，節約能源。

 

例如，利用安森美半導體的PLC調制解調器(如AMIS-49587)、PLC線路驅動器(如NCS5650)和諸如NOA1302這樣的環境光傳感器，可基于電力線輕松構建聯網型LED街燈智能控制系統，有助于市政、電力公司和商業企業遠程調節路燈的光輸出，減少其路燈網絡的整體能耗。此外，在樓宇智能溫度調節及燈光控制應用中，也可在雙絞線布線上使用安森美半導體的KNX收發器，利用KNX網絡進行照明控制。

 

圖1：安森美半導體用于智能LED街燈的調制解調器、電源及傳感器方案概覽

 

 

符合嚴格國際標準、獲得市場驗證的PLC調制解調器

電力線通信有助于公用事業公司為其配電網絡增加更高級別的功能，從而讓消費者更能掌控自己的能耗。安森美半導體提供一系列領先擴頻型頻移鍵控(S-FSK) PLC調制解調器，如AMIS30585、AMIS49587和NCN49597等。其中，AMIS-30585和AMIS-49587均基于ARM7內核微控制器(MCU)，僅支持AC工作，每通道較大波特率分別為1.2 k和2.4 k；新推出的NCN49597基于ARM Cortex M0內核MCU，同時支持AC及DC工作，每通道較大波特率達4.8 k，支持Cenelec A、B、C及D波段，且提供可編程軟件。安森美半導體還預計將于2012年下半年推出在NCN49597基礎上還集成功率放大器功能的NCN49599 PLC調制解調器。

 

這些強固的窄帶PLC調制解調器嵌入了PHY+MAC，符合嚴格的國際標準(FCC、CENELEC、IEC61334-5-1)，可在低壓和中壓網絡上運行，提供較佳的物料單(BOM)成本和極低的能耗。

 

KNX收發器及評估板

KNX是一個符合智能樓宇標準 基于開放式系統互連(OSI)的網絡通信協議。KNX是融合了此前的三個標準，包括歐洲家庭系統協議(EHS)、BatiBUS和歐洲安裝總線(EIB或Instabus)。KNX支持的開放標準包括：EN50090歐洲標準、ISO/IEC14543-3國際標準、GB/Z 20965中國標準、ANSI/ASHRAE135美國標準。

 

安森美半導體提供的KNX收發器有NCN5120、NCN5121、NCN5110和NCN5111等，可用于連接電器和傳感器，為建筑物內9600波特KNX雙絞線(TP)總線提供溫度及光線控制。雙絞線總線可提供數據通信和電力供應。

 

表1：安森美半導體KNX收發器

 

圖2：KNX網絡通信架構

 

 

值得一提的是，安森美半導體與恩智浦(NXP)半導體較近聯合推出了用于高能效雙絞線網絡的評估板及完整參考設計。此評估板采用NXP的低功耗Cortex-M0微控制器LPC1227及安森美半導體的NCN5120接收器-發射器IC，幫助建筑物自動化客戶簡化設計流程，將即可應用的高能效KNX雙絞線方案，用于照明開關及控制、供暖通風空調(HVAC)控制、百葉窗及占用情況(occupancy)檢測等應用。

 

運動檢測器無源紅外控制器(PIR)

安森美半導體的NCS36000無源紅外控制器用于照明和占用情況感測市場，可放大和調節來自PIR傳感器的信號。該器件的工作電壓為3.0至5.75 V，集成了低噪聲2級放大器，由內部參考電壓驅動傳感器；采用帶外部RC的內部振蕩器；具有單或雙脈沖檢測功能；數字濾波器可較大限度地減少誤報；直接驅動LED和繼電器。該器件是一個非常靈活的解決方案，客戶可以自定義數字濾波和模擬處理，適用于各種傳感器，BOM成本低于同類分立式解決方案。

 

環境光及距離傳感器

環境光傳感器也是構建智能照明的重要元器件。安森美半導體的環境光傳感器具有設計靈活性，可以根據需要在EEPROM中調整，定制過濾0.0125勒克斯檢測(即明視光響應)；另外具有暗電流和溫度補償、較低每分辨率位功耗；高速模式的I2C接口，在斷電時也不會影響總線工作。

 

圖3：NOA1302環境光傳感器

 

 

安森美半導體的環境光傳感器包含數字輸出(如NOA1302、NOA1305)和模擬輸出(如NOA1211)類型。這些光傳感器的工作電流極低，在100流明光輸出條件下分別僅為58 μA、550 μA和115 μA。

 

另外環境光傳感器(如NOA1302)和PIR檢測器(如NCS36000)也可以用來控制路燈的光輸出。同樣可以采用的還安森美半導體的系列距離傳感器，如NOA3301、NOA3402、NOA2301、NOA2302及NOA3309等。

 

LED串保護方案

驅動LED的首選方法是串聯LED串，以使LED串中的電流匹配達到相同的亮度。雖然LED非�？煽�，但如果任何一個LED失效開路，由于LED串是串聯的，整串LED就會熄滅，這是街道照明等講究高可靠性應用所不能接受的。為了解決這個問題，可以用安森美半導體的NUD4700跨接在每個LED上，這個分流旁路保護器可在一個LED失效開路時，確保LED串的其余部分一直點亮。NUD4700具有高通態電流能力和低斷態泄漏，如果LED恢復，可自動復位到關閉狀態；可重復響應時間很短。其高可靠性有助于延長LED串和燈具壽命，使LED串能夠在高電流條件下工作，因此適合路燈、隧道照明、建筑照明、高頂燈照明，以及列車和跑道燈等高可靠性應用。

 

圖4：用NUD4700保護LED串

 

高亮度LED模塊內ESD保護

在裝配過程和較終用戶操作過程中，敏感的HB LED裸片很容易受到有害靜電放電(ESD)的影響。此外，在燈和燈具裝配過程中，HBLED模塊易受高壓ESD的影響，而可能導致損壞。

 

安森美半導體提供能用于光學頭罩內與HB LED聯合封閉的裸片級ESD保護產品。模塊內硅瞬態電壓抑制器(TVS)裸片可提供所需的保護，以消除故障，有助于為各種應用創建強固的HB LED模塊。模塊內硅TVS裸片有兩種：分裝式(sub-mounted)保護器和側裝式(side-mounted)裸片。例如安森美半導體的CM1771是一款100 V相向(back-to-back)靜電放電(ESD)保護器件，采用專有的側裝式構造，能夠承受高水平ESD沖擊，而且占位面積小且高度低，可在模塊組裝過程和燈具裝配過程中保護HB LED裸片和HB LED模塊，防止出現故障。

 

總結

為了實現節能環保，政府機構、電力公司或商業企業都在努力構建聯網的LED街燈智能控制系統或是智能樓宇控制系統，利用系統中集成的環境光/距離傳感器，根據環境光的亮度和占用情況等信息來自動調節LED的光輸出。安森美半導體的先進通信、傳感器、KNX收發器及保護解決方案有助于降低照明網絡的總能耗和費用支出，實現功能強大和環保的LED照明系統。