如何让普通LED灯泡实现智能化？

在科技高度发展的今天，电子产品的更新换代越来越快，LED灯的技术也在不断发展，为我们的城市装饰得五颜六色。LED 灯泡历经数代发展，现在拥有更好的色彩平衡、更强的可靠性和更低的成本。许多 LED 灯泡制造商正在研究如何创造出更具创新性的智能互联灯泡。

要想为 LED 灯泡增添智能无线连接性，需要克服一些设计方面的挑战。适用于zigbee和 Bluetooth Smart 的 RF 模块可轻松获得。从高层次的观点来看，单纯地将 RF 模块添加至现有设计似乎十分简单。LED 灯泡中的电子镇流器通常包含 PMIC 和一些高电压分立元件。电子镇流器通常以恒定电流驱动 LED 灯泡，以实现恒定亮度，不因输入电压或温度而变化。该电子元件还提供良好的功率因数，并且可与传统的壁式调光器一同使用。

PMIC 通常包括为 PMIC 本身供电的辅助电源。PMIC 辅助电源也可为 MCU、无线SoC或 RF 模块供电。辅助电源通常为不稳定的 10 至 15V电源。因此，需要线性稳压器来降低此电压，从而提供稳定的 3V 或 1.8V 电源。第二项挑战是如何关闭LED或对LED进行调光。一个方法是，在LED 的阴极与地之间添加一个MOSFET，以便MCU用于开关控制。如果 PMIC 最初是针对恒定负载设计的，则该方法会带来一些问题。禁用 PMIC 也会禁用辅助电源，因此不可行。

向LED灯泡增添智能连接性所需的电路

前几代智能互联 LED 灯泡利用经过修改的基本 LED 灯泡设计。下一代智能 LED 灯泡将镇流器电子元件与专门为智能灯泡设计的 PMIC 相结合。这些设计包括始终启用的稳定低压电源，并且无需额外的 MOSFET 即可控制 LED 的亮度。

EPA 能源之星计划和加州能源委员会(CEC)的 TItle 20 电器效率计划等节能标准对于待机电流或被吸取的电流有着严格的要求。能源之星灯泡规范 2.0 版本规定，待机功率须低于 500 mW。CEC 的 TItle 20 则更加严格，规定在待机模式下，功率须低于 200 mW。虽然无线收发器功耗远低于该限制，但要将交流线路电压转换到 RF 收发器电压，这仍是一项挑战。辅助电源需要以超过 50% 的效率和小于100mW的静态电流消耗为 RF 模块提供约 50 mW的功率。

RF 模块和天线的布置提出了一些物理设计方面的挑战。基本 LED 灯泡的镇流器电路板周围通常设有金属屏障，以最大程度地降低开关电源的电磁干扰。智能 LED 灯泡设计需要屏蔽镇流器，并为 RF 提供良好的天线。如果 RF 模块垂直放置于灯泡顶部附近，则该模块上的简单PCB 天线或许能够工作。然而，这可能会干扰光传导并使智能半导体靠近 LED 热源。设计者需要仔细考虑 RF 性能对灯泡可用性的影响。对于消费者而言，可靠的连接十分重要。

最后但同样重要的是，RF 模块的温度环境也是一项考虑因素。在理想情况下，RF 模块应远离发热的 LED 和镇流器电子元件。然而，该想法有时候并不实际。通过监控 LED 和无线 SoC 的温度并调暗 LED 以限制发热，可以提高 LED 和无线 SoC 的可靠性。设置在 LED 附近的热敏电阻可监控 LED 温度，同时无线SoC可能有片上温度传感器。

无线更新和共用引导装载程序

最后，适应未来需求的现有设备是无线功能的主要优势之一。在不需要外部存储器的情况下将新映像文件传输至无线设备，这意味着供应商能够为现有设备带来新的功能。

正如我们之前讨论的那样，一个家庭有 40 只灯泡并不罕见。当最新的Bluetooth标准发布时，手动更换每只灯泡将会相当麻烦，但现在您不必担忧。虽然LED在生活中处处可见，但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备，这样才能设计出更加符合生活所需的产品。