估计1至5年内，整合传感及检测、智能、通讯和操控的“智能LED照明”将明显添加。安森美半导体在工业运用的专知和技能为公司供给共同方位，协助开辟“智能照明”商场。
LED照明体系的智能化程度是一个值得重视的问题。LED照明可以下降能耗和保护本钱，而智能化LED照明规划可以从两个方面进一步改进体系功用：从每瓦特中取得更好的功用，下降长时刻作业本钱。电能丈量、环境光检测和通讯是智能LED照明规划的根底：电能丈量供给体系的健康作业及能耗信息;环境光检测可以削减LED的实践照明时刻，节约电能并延伸二极管寿数;通讯功用则将每个光源衔接在一起，以进行保护辨认、体系级和谐。本文将评论各部分电路对整体体系的影响。
导言
幻想一下，在酷热、雾霾气候下举办马拉松竞赛，节约一丁点儿体耗，对竞赛结果都至关重要。一般，当路程不到一半时，就好像现已分出输赢。领跑者好像不行逾越，因为这些选手可以以较少的体能耗费跑出更远的间隔。领跑者神采飞扬，光彩照人，在盛暑和竞赛中始终坚持镇定和杰出的状况。可是，这些选手真的可以在后半程竞赛中安稳脚步、持续坚持抢先吗?在个个经过缜密培训和剧烈竞赛的运动员傍边，天分和潜质也只能发挥至此。要想成功，需求在路上耗费巨大的潜能。现在的领跑者是否可以挖掘潜力、运用战略、应对各种自然环境，终究如愿以偿?时刻和才智将阐明全部。
现在，您或许会问我：“马拉松跟LED有什么关系?你真的知道自己在说什么吗?”我想是的。就像健壮的选手领跑马拉松相同，LED在高能效照明范畴遥遥抢先。相关于白炽灯和荧光灯照明，LED的首要技能优势是耗费的动力更低、寿数更长，而且可以更好地操控照明色彩和方向。
据预算，美国2010年度的照明耗能占电能的19%;1到2030年，每年的照明耗能将到达767太瓦时(TWh)。2关于咱们这场特别的马拉松领跑者来说，这是一个多么好的时机!到2030年，LED照明可将耗电下降25%.2此外，因为LED的寿数比其它照明计划寿数长5倍，而且不含有害物质，所以，LED可以削减照明构成的固体废料和种类。甚至有或许不需求替换LED,而只是在改造修建时才需求替换。不仅如此，运用红、绿、蓝(RGB) LED精调色彩的才能，也为质量和构思供给了新时机。LED终究的用武之地将不仅限于空间照明，将更合适新风格和设备。
LED智能化–赢得竞赛的要害所在
LED 将怎么发挥其巨大潜能?毫无疑问，第一道妨碍是价格。LED现在的本钱远远高于现有照明计划。节能往往不足以压服价格灵敏的企业和顾客购买较贵的产品。跟着时刻推移，大规划出产或许会下降价格，但本钱是否可以降得满意低，降价速度是否满意用户的预期?这些都是不确定要素，有待商讨。当然，这些问题也超出了本文的评论规划。假设咱们随意找两家五金店，测验寻觅相同的LED灯，这或许十分困难。许多零售商不会只是为了招引稀稀落落的顾客而备有满意种类或数量的库存，为什么?这涉及到价格和库存周转率。那么这种状况对咱们这些工程师、立异者而言，意味着什么?咱们怎么使LED照明发挥潜能?怎么赢得这场马拉松竞赛的成功?
假如咱们赋予LED“脑筋”,使其智能化，为这些照明灯装上眼睛、嗓子、计数等功用。在照明范畴规划出有价值的半导体资料，将优化动力功率、延伸照明寿数，并下降保护本钱。这将有助于LED跑完好个路程，坚持到最后，凭仗才智赢得竞赛。
LED智能化的要害元素
环境光检测、通讯和电能丈量是智能化照明体系的要害元素。经过环境光检测，可以在其它光源已供给满足照明时调暗照明灯;此外，经过检测环境光的色彩，可以调理高档RGB LED照明体系的色彩。通讯功用则答应长途操控并将小型、大型照明设备衔接成中心网络。电能丈量精确核算耗费的功率，为猜测性保护供给体系洞察力。一切这些特性–环境光检测、通讯、电能丈量–将进一步节约动力，下降运营本钱。本文评论为LED照明体系添加环境光检测、通讯(包含无线和电力线)以及电能丈量功用的要害规划考虑。供给了参阅规划示例。
环境光传感器(ALS)检测传感器邻近的光量。这些简略器材成为LED照明体系的“眼睛”,也是节约能耗的要害。当房间现已有满足的光源时，照明彻底没必要，可将照明灯调暗或彻底封闭，下降功耗、延伸照明灯寿数。ALS的要害特性包含功耗、流明监测规划，以及IR和UV滤光。这些传感器有必要安静地呆在体系中，不能耗费过大电能，然后损坏节约体系能耗的初衷。好的ALS耗流到达1μA以下。流明检测规划有必要到达室外环境的典型流明规划。0.1lx至100,000lx一般可满意大多数运用要求。考虑到体系牢靠性，或许有必要选用略大的规划。IR和UV滤光可消除实践体系中不行见光的光谱。
光检测
图13所示光源中的ALS规划。传感器有必要避开照明灯自身的光线，避免对环境光丈量的影响。该规划中，ALS坐落独立的电路板上，处于照明灯支架的暗影下。这种简略的规划使ALS可以在检测到环境光超越预设值时封闭照明灯。RGB传感器甚至可以为照明运用添加更多“功用”.类似于图中所示带有RGB LED和ALS的LED照明体系，可以动态调理其色彩输出，以满意特别的运用需求，例如舞台情形照明或百货公司的展现作用。
图1:ALS安装在独立的PCB,处于照明灯支架的暗影下，避免传感器读取照明灯自身的光强
通讯
下面，咱们评论LED的智能通讯。耳朵和嗓子是接下来完成LED照明智能化的最重要功用。经过将照明灯简略组网，即可经过网络操控灯的开、关，或许调光，这种操作将下降能耗。通讯也为断电、保护和应急供给快速反应，该信息将节约整体体系保护本钱。无线和有线通讯可以在不同环境下很好地作业，取决于网络规划和拓扑。无线比较合适于小型室内以及大型室外运用，后者需求具有接连视野、可用的频带以及裕量满意的传输功率。电力线通讯(PLC)运用现有电力线完成通讯。PLC十分合适于大型市政类照明设备、地道、室内停车场等因为物理方位或修建墙面的原因而无法运用自然光的环境。一切通讯引证中，牢靠性是要害所在。假如通讯发生毛病，体系就毫无好处。 无线运用中，信号传输办法或许是Wi-Fi、ZigBee或其它往往归于，但不仅限于工业、科学和医疗(ISM)射频的规范协议。约束功耗供给了网络灵敏性，假如端点运用电池时则至关重要。图2所示是一种共同的运用，其间照明灯开关上配备有能量搜集射频(RF)收发器。体系搜集用于拨动开关的能量，发生可运用的直流电压，支撑照明灯具的无线电通讯(《1GHz RF)。只需信号可以掩盖光源，该开关可置于房间内的任何地方。无需衔接照明开关，室内规划更灵敏，照明操控更牢靠。
图2:楼宇自动化运用，其间的照明开关具有一个无需接线的能量搜集射频收发器，用以操控LED照明
PLC照明操控办法运用现有的供电线路，不失为高性价挑选。因为经过保护很好的现有供电线路完成通讯，PLC避免了许多费事，例如共用通讯频率、恶劣气候时的功用以及网络保护。规划、速度和牢靠性是规划PLC的要害。
电力线的噪声极大，影响体系通讯的牢靠性。G3-PLC通讯是一种根据OFDM的新式PLC规范，可完成电力线的牢靠通讯。该规范支撑高达300kbps的速度、网状组网以及高噪声环境下的牢靠形式十分合适LED操控网络。根据OFDM、PLC操控的照明网络类似于现有的G3-PLC。
图3所示为Nyx Hemera Technologies公司用于地道照明的PLC设备4，该体系现已节约了25%的电能，保护本钱下降30%.该大型设备体系支撑最多1022盏照明灯，通讯间隔长达3km。
图3:选用PLC的市政路灯网络示例
电能丈量
智能LED灯还需求具有电量核算才能。从智能电表到电压操控器再到电动汽车充电器，每个智能电网设备都具有电能丈量功用，实时为电力公司和用户供给精确的用电信息。发回耗电量的大多数照明设备供给关于修建及市政照明环境的详细信息，可保证电力公司的收费与耗电严厉共同。经过调光或在不运用时封闭照明灯，及时、精确地响运用户需求。此外，特定照明灯的耗电动摇阐明需求进行体系修理、保护或替换。毫无疑问，许多照明灯处于难以触及的区域，优化保护可节约费用。为生成智能电网中的有用数据，电能丈量规划有必要在较宽的电流规划坚持高精度丈量。不仅如此，约束或消除校准时刻也会下降整体体系本钱。图4所示为一种灵敏的LED照明参阅规划，具有电能丈量功用。5电能丈量芯片也供给体系调光和DALI接口。
现在许多城市安装了非智能LED照明灯，这为改进LED照明设备功用的集成模块供给了巨大的商机。为完成可晋级，这些体系需求衔接到智能照明体系。假如LED的本钱和容量必定，简略替换相对较新和功率较高的LED,性价比较低。简略接口，例如DALI,答应将来添加ALS、通讯和电能丈量功用。
图4:完好的智能LED照明参阅设
