【導讀】在智能建築應用中，照明是建築物的基礎功能，除了通過智能照明控製以達到節省能源、提高效率的目標外，通過可見光通信（VLC）技術，還可以實現室內定位與數據傳輸的功能，同時提供了二合一的智能照明和聯接方案。本文將為您介紹VLC技術的發展，以及安森美（onsemi）推出的相關解決方案。

高效率、易管理的智能照明解決方案

智能建築是基於智能網絡體係，使IoT產品之間實現溝通交流，通過互聯網，實現遠程感知
、控製以及居家建築裏一係列自動化電子設備的編程。比如休假時屋主可通過手機、平板或者個人電腦開啟房屋的安保係統、控製溫度、啟動或關閉電器、控製燈光照明、設置家庭影院或其他娛樂係統等等各種操作。

智(zhi)能(neng)建(jian)築(zhu)的(de)實(shi)現(xian)需(xu)要(yao)滿(man)足(zu)一(yi)些(xie)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)，包(bao)括(kuo)設(she)備(bei)應(ying)具(ju)有(you)某(mou)種(zhong)程(cheng)度(du)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)，應(ying)相(xiang)互(hu)聯(lian)接(jie)並(bing)聯(lian)接(jie)到(dao)雲(yun)端(duan)

，應(ying)具(ju)有(you)從(cong)原(yuan)本(ben)的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)中(zhong)進(jin)行(xing)拆(chai)解(jie)得(de)出(chu)新(xin)應(ying)用(yong)的(de)能(neng)力(li)（例如，音響還能用作播放警報）

，並應能夠在設備之上添加新的設備、應用和服務。

無論是家庭、商業還是工業用途的建築物，都需要采用內部照明。如今在建築中的照明係統已經擁有了實現高效和省電的可能性。當前的LED照zhao明ming已yi基ji本ben上shang取qu代dai了le白bai熾chi燈deng和he鹵lu素su燈deng泡pao
，但dan照zhao明ming的de供gong電dian和he使shi用yong方fang式shi並bing沒mei有you太tai大da變bian化hua。安an裝zhuang照zhao明ming的de傳chuan統tong方fang法fa是shi鋪pu設she電dian源yuan電dian纜lan到dao計ji劃hua的de燈deng具ju位wei置zhi。然ran而er

，市shi電dian是shi交jiao流liu電dian源yuan，但danLED需要直流電源
，這說明需要一個變壓器（對交流電進行整流）
，通常還需要一個額外的DC-DC轉換器來對變壓器的直流輸出進行下變頻。

想xiang象xiang一yi下xia
，如ru果guo能neng夠gou將jiang直zhi流liu電dian源yuan路lu由you到dao燈deng具ju，並bing考kao慮lv利li用yong燈deng具ju做zuo一yi些xie其qi他ta的de工gong作zuo
，而er不bu僅jin僅jin是shi為wei單dan個ge房fang間jian提ti供gong照zhao明ming，將jiang會hui更geng有you意yi義yi。事shi實shi上shang，燈deng具ju除chu了le照zhao明ming之zhi外wai，還hai可ke以yi提ti供gong一yi係xi列lie不bu同tong的de功gong能neng。例li如ru
，通tong過guo在zai照zhao明ming設she備bei上shang加jia裝zhuang溫wen度du、濕度和圖像的傳感器，可以監測房間的溫度、shiduhefangjianzhanyongqingkuang。tongguoweizhexiefangantianjiayouxianhuowuxianlianjiegongneng，zhongduanyonghunenggouzaiyunduanzhuizongsuoyouxiangguanxinxi
，shishidijinxingshezhitiaozheng，congertigaoxiaolv、舒shu適shi度du和he安an全quan性xing。所suo有you這zhe些xie裝zhuang置zhi都dou是shi互hu聯lian的de，且qie可ke以yi進jin行xing管guan理li，以yi使shi智zhi能neng建jian築zhu以yi最zui高gao效xiao率lv運yun行xing。此ci外wai
，考kao慮lv如ru何he將jiang單dan個ge燈deng具ju聯lian接jie起qi來lai，整zheng合he成cheng一yi個ge照zhao明ming係xi統tong，將jiang可ke在zai建jian築zhu管guan理li係xi統tong中zhong實shi現xian自zi動dong化hua照zhao明ming。

不(bu)過(guo)
，想(xiang)要(yao)達(da)到(dao)上(shang)述(shu)的(de)功(gong)能(neng)，便(bian)需(xu)要(yao)解(jie)決(jue)如(ru)何(he)為(wei)燈(deng)具(ju)提(ti)供(gong)傳(chuan)感(gan)器(qi)所(suo)需(xu)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)和(he)可(ke)靠(kao)的(de)數(shu)字(zi)聯(lian)接(jie)等(deng)問(wen)題(ti)

，由(you)於(yu)節(jie)能(neng)建(jian)築(zhu)使(shi)用(yong)大(da)量(liang)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)並(bing)且(qie)牆(qiang)壁(bi)較(jiao)厚(hou)，因(yin)此(ci)可(ke)排(pai)除(chu)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)。以(yi)太(tai)網(wang)供(gong)電(dian)（PoE）是個很好的候選方案，因為智能建築現在通常都鋪設了Cat5或Cat6以太網電纜作為標準配置。將以太網電纜路由到燈具以取代主電源電纜

，並可以提供聯接（以選定的速度）。以太網供電（PoE）還可將直流電壓輸送到傳感器和燈具。

可見光通信解決室內定位與數據傳輸問題

另一方麵
，可見光通信（VLC）技術則可以實現室內定位與數據傳輸等功能。顧名思義
，VLC使用光而不是射頻（RF）進jin行xing通tong信xin，數shu據ju被bei轉zhuan換huan成cheng調tiao製zhi光guang並bing傳chuan輸shu到dao接jie收shou器qi。調tiao製zhi光guang由you接jie收shou器qi端duan的de圖tu像xiang傳chuan感gan器qi或huo光guang電dian二er極ji管guan捕bu獲huo，並bing轉zhuan換huan為wei數shu字zi信xin號hao，係xi統tong微wei控kong製zhi器qi隨sui後hou對dui其qi進jin行xing處chu理li。

事實上，VLC並不是新技術
，在1880年代便已經有相關技術，但受限於光源的穩定性不足等因素
，VLC技術並未得到發展，而LED技術的最新進展使VLC的適用性和效率得以恢複。新的LED技術使得使用相同的LED進行照明和通信變得更加容易，無需搭配單獨的通信基礎設施。VLC無需安裝和部署單獨的通信節點、接入點或信標，而是可以集成到現有燈具之中。

使shi用yong可ke見jian光guang作zuo為wei數shu據ju載zai體ti具ju有you顯xian著zhe優you勢shi

，即ji信xin息xi訪fang問wen點dian或huo廣guang播bo點dian可ke以yi集ji成cheng到dao現xian有you的de燈deng具ju基ji礎chu設she施shi中zhong
，從cong而er節jie省sheng安an裝zhuang成cheng本ben和he複fu雜za性xing。采cai用yong不bu需xu要yao深shen度du調tiao製zhi幅fu度du的de調tiao製zhi技ji術shu

，並bing保bao持chi穩wen定ding的de平ping均jun亮liang度du水shui平ping，將jiang保bao持chi用yong戶hu預yu期qi的de照zhao明ming水shui平ping。通tong過guo從cong幾jikHz以上的調製頻率開始工作，數據流將保持對人眼完全不可見。

光通信當然永遠不會取代射頻通信，它是一種互補技術，在許多用例中，將共存甚至合作
，以在應用中實現最佳結果。VLC的主要應用之一是工業環境中的室內定位係統
，使用該技術識別包裹或叉車等資產的位置。隻需要在每個LED鎮流器嵌入一個唯一標識符，指示出在建築物內的位置，LED鎮流器通過可見光向接收器發出信號，接收器通過檢測代碼便可計算出位置，接收器可以是傳感器相機模塊或光電二極管。

在最簡單的形式中
，移動單元可以有一個預編程的平麵圖。平麵圖數據庫包含唯一ID和燈具位置，燈具將不斷傳輸其唯一ID。移動單元上的光學傳感器或攝像頭模塊可捕獲ID，通過應用程序可進行三角測量以取得移動單元的位置，在現場可實現在三個維度上低至10~15厘米的精度。

為燈具設計人員提供一站式解決方案

目前市麵上已經有各式各樣的聯網燈具，但目前市麵上的方案通常使用一個單獨的LED光源驅動IC，和一個用於數據連接的PoE控製器。安森美推出的NCL31010則將兩個器件集成到一個封裝中，使單個燈具成為完全互聯和管理的照明係統的一部分，並可實現許多其他功能。

該器件經由PoE可提供超過90 W的功率，並含兩個輔助DC-DC轉換器，可為微控製器和傳感器供電。該器件的一個創新應用是VLC，這是使用單獨的LED驅動器和PoE控製器的照明係統所無法實現的。這涉及將（不可見的）數據直接調製到LED燈上
，使其充當室內定位係統（例如Yellow Dot™）的定位信標，從而克服目前其他無線係統（GPS、Wi-Fi™等）在室內定位用途上精度不足的顯著問題。

如此一來
，LED燈具的功能將不僅僅是簡單地照亮建築物內部，通過PoE這種供電和聯接方案
，可支持燈具提供一係列其他智能功能，以支持實現建築自動化。NCL31010將為燈具設計人員提供一站式方案，來管理他們的供電和聯接要求。

高度集成
、多功能的LED驅動器

NCL31010這款PoE接口LED驅動器
，包含通過PoE設計連接和管理照明係統所需的所有元素，包括VLC（50kHz帶寬）和室內定位功能，並通過IEEE802.3bt/at/af標準認證，可提供超過90W的係統功率。

NCL31010集成了一個高效降壓LED驅動器（97%）
，支持高帶寬模擬和PWM調光至零電流。包含兩個輔助DC-DC轉換器，例如為係統微控製器和傳感器供電，包括高精度計量（±1%）和診斷，以測量輸入和輸出電流和電壓
、LED或係統溫度以及DC-DC電壓和電流。NCL31010集成了3.3V降壓轉換器，是可調2.5至24V降壓轉換器
，並支持I2C或SPI串行接口。

NCL31000係列包括非PoE版本以適應其他通信標準的NCL31000
，以及支持多通道解決方案的縮減功能版本的NCL31001。NCL31000係列可應用在互聯LED照明、可見光通信、室內定位，常見的終端產品包括智能LED燈具、可管理LED照明係統

、多通道LED照明等。

結語

智能照明是智能建築應用中的基礎

，結合PoE與VLC技ji術shu
，將jiang可ke大da幅fu降jiang低di建jian置zhi的de成cheng本ben
，並bing為wei許xu多duo新xin應ying用yong打da開kai了le大da門men，克ke服fu了le當dang今jin射she頻pin技ji術shu實shi施shi時shi的de一yi些xie限xian製zhi。憑ping借jie來lai自zi安an森sen美mei的de高gao度du集ji成cheng和he高gao效xiao的deLED驅動器
，將可提供擴展信息和定位服務的各種有價值附加技術
，將會是智能照明應用的理想解決方案。

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