开发智能、安全的无线照明解决方案

SiliconLabs 2022-06-09 17:27

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居家生活中，联网、节能型 LED 照明可促进极大的能源节约并实现起居空间的个性化。利用Silicon Labs（亦称“芯科科技”）的无线平台，可以为开发人员具有耐高温特性并具备广泛认证的无线协议栈产品组合（包括 Zigbee、Z-Wave、Thread 和 Bluetooth），进而加速开发适用于智能家居的安全、智能的无线照明产品。点击文末的阅读原文按钮或访问下方链接以获取更详细的产品信息和技术文档：https://cn.silabs.com/applications/home-and-life/smart-home/led-bulbs

智能家居LED灯泡之设计注意事项

在 LED 灯泡中添加智能无线连接会带来一些技术挑战，以下将逐一说明其设计关键考量。

借助线性稳压器实现低压供电

LED 灯泡具有一个电子镇流器，电子镇流器通常包含 PMIC 和高电压离散元件。电子镇流器通常通过恒定电流驱动 LED，以实现不随输入电压和温度变化的恒定亮度。PMIC 辅助电源还可为微控制器 (MCU)、无线片上系统 (SoC) 或 RF模块供电，但通常无法被很好地从 10 V调节到15V，因此，需要线性稳压器来降低这种电压并提供经良好调节的 3 V或 1.8 V供电。

ON/OFF 和调光符合 CA Title 20 认证规范

一种方法是在 LED 阴极和接地之间添加 MOSFET 来实现让 MCU 关闭或调暗 LED。但如果 PMIC 最初设计为恒定负载，这样做就会带来一些问题。禁用 PMIC 也会禁用辅助电源，因此这并不可选。EPA 的能源之星计划和加州能源委员会 (CEC) 的第 20 条电器产品效率规范等能源效率标准对待机电流有严格的要求，要符合 CA Title 20 认证规范，且灯泡在待机模式下的能耗需要低于 200 mW。所面临的挑战就是能够有效地将交流线路电压降低至 RF 收发器电压。辅助电源需要为 RF 模块提供约 50 mW，且效率要超过 50%，静态电流要低于100 mW。

布置RF模块和天线实现稳健连接

通常，简单的 LED 灯泡在镇流器板周围都有金属护罩，以最大限度减少开关转换器的电磁干扰。智能 LED 灯泡设计时需要为镇流器提供防护，并还需提供良好的天线以用于 RF。如果 RF 模块被垂直放置在灯顶部附近，则该模块上的简易 PCB 天线可能会起到作用。然而，这可能会干扰光的传导，并使该智能半导体的位置靠近 LED 热源。设计者应该好好考虑 RF 性能会如何影响灯泡的可用性。拥有可靠的连接对消费者来说至关重要。

监控温度以延长生命周期

理想的做法是 RF 模块应放在远离发热 LED 和电子镇流器的位置，但这并不总是可行的。通过监控 LED 和无线 SoC 的温度，可提高产品可靠性。调暗 LED 可限制热量的产生。LED 附近放置的热敏电阻器可监控 LED 的温度，而要监控无线 SoC 的温度，就可能需要使用片上温度传感器。

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