当照明品牌大厂快速推出智能led产品的秘密

照明品牌大厂快速推出智能 led 产品的秘密

智能的关注度日渐攀升，吸引acuity brands、cree、eaton、ge lighting、philips／signify、osram等顶尖照明品牌竞相推出智能产品。但是要以经济高效的方式在led灯泡中实现蓝牙、zigbee无线连接，引发了不少的设计挑战，例如需通过fcc和ce认证、支持ota更新、考虑与其他iot产品的互操作性等。

那么，照明品牌大厂是如何能快速开发智能照明产品并进入市场呢？答案是：“即插即用的多协议无线模块！”无线模块提供一个全方位的软硬件解决方案，整合led设计中连接部分所需的关键组件，对于可能缺乏射频或协议专业知识的oem厂商而言，这项集成工作带来极大的好处。

silicon la弹簧又是座椅里直接的受力器件bs（亦称“芯科科技”）的mgm210l和bgm210l模块，是市场上首批针对照明应用优化的模块产品。mgm210l模块支持zigbee和thread，以及动态多重协议（zigbee和蓝牙）。bgm210l设计用于bluetooth low energy或bluetooth mesh。这两个新型模块可以简化和加速开发功能丰富、颜色选择和调节亮度的led灯。

智能照明的兴起

自從140年前第一個商用白熾燈泡問世以來，發光二極體（led）燈泡是照明領域最大的進展。led燈泡的優點眾多，並且有憑有據。相較於現今的白熾燈泡，至少可節省75％的能源，延長使用壽命達50倍以上。目前的led燈泡比先前的產品已有明顯的改進。它們產生的熱量極少，無紫外線或紅外線輻射，不含汞、耐衝擊，在極端環境下也能穩定運作。

智能连照明为led灯泡增加无线连接和连功能，不仅能简单的控制开／关，还创造出更多的机会。一般民众可以透过简单的智能型应用程序或语音助理来调整亮度、色温和定时，甚至在旅行时远程控制灯光。

其他前所未闻的应用包括无线接近传感器触发的智能灯泡，晚上当经过房屋或建筑物时自动照亮走廊和房间，或是卧室照明在早晨会将使用者逐渐唤醒，或医院照明利用色彩放松情绪、促进健康与康复。智慧连照明带来的便利性和好处是说不尽的。

相较于传统照明，智慧照明仍处于发展初期，但是在住宅、商业和工业市场中，智慧照明的采用率正稳定增加，这在一定程度上受益于绿色能源激励措施和法规的采用，例如california title 20。根据研究和市场预测，至2022年全球智慧照明市场将达到240亿美元，2018年至2023年的复合年成长率（cagr）将高达21％。

智能led设计需注意无线协议／络安全

以经济高效的方式在led灯泡中实现无线连接，将为照明oem厂商带来一系列新的设计和实施的挑战。例如，智能型led灯泡必须满足严格的rf法规要求、严苛的效能标准、耐高温以及严格的产品外型尺寸和空间限制。照明开发人员还必须考虑装置和络的安全性，确保智能型led灯泡与任何其他连的iot产品一样，能够抵抗恶意的黑客攻击。

另一个关键的设计考虑是无线协议的选择。许多可连接的灯泡都在2．4ghz频段运行，并采用几种普遍标准的短距离无线协议之一，例如zigbee、bluetooth low energy、bluetooth mesh或wi－fi。采用标准的协议有助于实现与一般消费产品（例如语音助理、智能型和平板计算机）的互动，毋须启用自定义关的其他络基础设施产品。某些智能型led设计可能需要多重协议连接，例如支持bluetooth low energy进行装置设定和控制，以及透过关控制大规模节点的zigbee照明mesh络的能力。

是否透过蓝牙或zigbee标准之外的专有无线协议也是一种选项。虽然在短期内实现专有无线协议可能很简单且具备成本效益，但这种选择可能会带来互操作性和可升级性的长期挑战。基础标准的无线解决方案推动了大量生产，从长远来看可能是更经济高效的选择。在众多可用选项中，选择适合的无线技术和供货商，需要对rf设计以及效能权衡和风险有更深入的了解。智能型led设计也必须满足传统照明产品所不需要的无线标准和法规效能需求，例如电磁（em）辐射和耗能。

实现智能照明应用落地的挑战

为了将新型智能型led产品推向市场，照明oem厂商还面临一些有关工程和营运资源落地的挑战：

发展专业知识并分配资源来施行并成功完成标准和法规的认证测试，例如fcc和ce认证。

需考虑确保产品部署到现场后产品功能和安全性升级的设置，通常透过无线（ota）更新。

管理物料采购和多种组件的库存。

检验在智能家庭或智能建筑中，与其他无线iot产品和生态系统的互相操作性。

优化物料清单（bom）和开发成本，提供具备成本竞争力的产品，同时满足严格的生产计划并缩短上市时间。

虽然对于缺乏rf经验和专业知识的开发人员而言，为led灯泡增加无线连接可能是一项困难的任务，但现在可以使用预先认证的无线模块解决方案，来简化智能型led产品设计的任务，可大幅减少照明oem厂商所面临的众多挑战。

无线模块提供一个全方位的即插即用解决方案，整合开发人员完成led设计中连接部分所需的关键组件。模块供货商已经完成了天线设计、阻抗匹配、被动组件的调谐和整合，以及协议开发等以rf为中心的艰巨任务。对于可能缺乏rf或协议专业知识的oem厂商而言，这项工程和整合工作带来极大的好处。此外，无线模块通常含有所有必要软件，包括所选的协议堆栈。模块供货商也提供简易使用的开发工具，来支持和简化设计和调试过程。

在led设计中使用无线模块，照明oem厂商毋需担心管理天线、晶体振荡器和被动组件等众多rf组件的采购和库存。此外，同一模块还可应用于多个照明产品，更进一步简化采购和库存管理。

模块解决方案让智能照明设计更简单

在评估led设计的模块选项时，照明oem厂商应寻找专为互联照明应用的特定需求而设计的解决方案。例如，silicon labs的mgm210l和bgm210l模块，是照明市场上首批针对应用优化的模块产品。mgm210l模块支持zigbee和thread，以及动态多重协议连接（例如zigbee和bluetooth low ener只是将3个地址均接地gy）。bgm210l设计用于bluetooth low energy或bluetooth mesh。这两个新型模块可以简化和加速开发功能丰富、颜色选择和调节亮度的led灯，同时让开发人员能够利用蓝牙、zigbee和thread的mesh生态系统。

除了上述所提的模块外，另一款xgm210l模块则是基于silicon labs series 2系列的efr32xg21无线系统单芯片（soc），其外围装置针对照明应用进行了优化。此soc包括低功耗的arm cortex－m33处理器核心；充足的内存可以支持动态多重协议操作和ota固件更新，确保智能照明产品满足未来需求；以及高效能2．4ghz rf收发器可以支持802．15．4、bluetooth mesh协议和bluetooth low energy。无线电透过单一协议或多重协议连接处理无线络功能。整合式的rf功率放大器它是用来丈量试样在实验进程中产生的形变使xgm210l模块能够处理需要数百公尺视距连接的远程应用。

该组件的高能效模块可提供较低的运作功耗水平，该功耗水平已被优化以满足california title 20装置效能法规。许多运往美国市场的照明产品必须符合california title 20法规，针对照明控制装置的制造商进行认证。

总结来说，模块解决方案能帮助照明oem厂商缩短与rf设计、协议优化和法规认证相关的研发周期，像是xgm210l模块经过北美（fcc和ised）、欧洲（ce）、韩国和日本的预先认证，可将与全球无线认证相关的时间、成本和风险因素降至最低，有助照明oem厂商缩短数月的产品上市时间。另外，随着制造商为更多led产品增加rf连接，小型灯泡设计带来复杂的尺寸、功率和散热限制，以现有的无线解决方案无法轻松解决，模块解决方案也可解决这些限制。

同时，安全性是智能型led产品的另一项重要考虑。近期有媒体报导黑客透过led灯泡入侵智能家庭络，使消费者和照明开发商开始意识到，从灯泡连接到云端对安全性的迫切需求。照明oem厂商应寻找能够提供内建硬件安全功能的模块，并且毋需增加成本，使开发人员能够在智能型led产品中实现最佳安全性。

此外，完整的模块解决方案应有强大的无线软件目前协议堆栈，使开发人员能够选择标准协议，例如zigbee、thread、bluetooth mesh和bluetooth low energy。另外，开发人员应该期望完整的软件支持，包括强大的软件开发工具包（sdk）和进阶工具，有助验证络效能并辅助调试，优化智能照明应用的效能和功耗。

毫无疑问的，智能型led灯泡产品在住宅、商业和工业市场中越来越受欢迎。现在可以使用全面的硬件和软件解决方案简化连照明产品的开发。应用优化的无线模块现已上市，有助缩短上市时间，降低开发和认证成本，并解决oem厂商可能面临的诸多无线设计挑战。