基于NCL31000 LED驅(qū)動器的智能照明

近年來，照明已從由白熾燈或熒光燈組成的只能照亮空間的相對低技術(shù)領(lǐng)域迅速向不斷增長的高科技市場發(fā)展。

照明領(lǐng)域的這場革命在很大程度上得益于有了低功耗的LED和高效、越趨智能的照明驅(qū)動器。

雖然許多人可能認(rèn)為通過光傳輸數(shù)據(jù)的想法是個新的概念，但它自1880年以來一直存在，當(dāng)時Alexander Graham Bell（電話的發(fā)明者）開發(fā)了“光電電話”，能夠通過可見光傳輸語音。

射頻（RF）成為最受歡迎的長距離數(shù)據(jù)傳輸媒介，原因有很多，包括能夠覆蓋長距離，而用光是不現(xiàn)實的。

然而，近年來--由于射頻頻譜越來越擁擠--人們對使用光作為數(shù)據(jù)傳輸媒介有了更大興趣。

事實上，使用可見光傳輸數(shù)據(jù)有很多優(yōu)勢--特別是在室內(nèi)。擁擠的射頻頻譜意味著來自相鄰頻率的干擾要大得多，需要更多的屏蔽和過濾，增加了設(shè)計成本。

可見光頻譜涵蓋了430 THz到790 THz頻段，該頻段不受管制且完全可用。

圖 1. VLC 系統(tǒng)通常使用光譜的可見光部分

許多通信系統(tǒng)需要低延遲操作，例如那些正探索用于車輛對車輛 （V2V） 通信的系統(tǒng)。剎車燈可以被調(diào)制，讓后車知道剎車已被操作——這將是即時的，但對于 RF，延遲可能是災(zāi)難性的。RF 很容易被攔截，而光的局部特性增加了安全性，特別是因為光不能像 RF 那樣穿透墻壁。

對現(xiàn)有基于LED的燈具的光強度或頻率進行調(diào)制，可使數(shù)據(jù)的傳輸方式與射頻載波的調(diào)制方式基本相同。這開辟了許多應(yīng)用，包括基于光的Wi-Fi式網(wǎng)絡(luò)和水下使用。此外，射頻與某些環(huán)境不兼容，包括存在爆炸性環(huán)境的石油、天然氣和采礦業(yè)，以及必須避免對敏感設(shè)備產(chǎn)生干擾的醫(yī)院和飛機上。

通過燈光傳輸數(shù)據(jù)的能力幾乎不需要超過LED所需的功率，而且安裝成本很低，因為在許多情況下，照明設(shè)備已經(jīng)到位了。雖然燈光的閃爍很容易被接收器如智能手機檢測到，但由于人類視覺的持久性，所使用的頻率是不被察覺的，所以該技術(shù)對用戶沒有影響。

一旦數(shù)據(jù)能夠通過光來傳輸，就會出現(xiàn)一些有趣和創(chuàng)新的應(yīng)用。其中一個應(yīng)用是利用光來創(chuàng)建一個室內(nèi)定位系統(tǒng)，其工作原理與GPS類似，但沒有與傳統(tǒng)方法相關(guān)的問題。一般來說，GPS信號很難穿透建筑物，而且由于信號在墻壁上反射，多徑傳播幾乎不可能準(zhǔn)確定位。其他基于射頻的方法也存在類似的反射問題，包括藍牙低功耗（Bluetooth LE），精確度限制在幾米之內(nèi)。

通過在每個LED鎮(zhèn)流器中嵌入唯一標(biāo)識符或地址，并將其調(diào)制到LED驅(qū)動器中，建筑物內(nèi)的每個燈具都可以傳輸一個與其確切位置相關(guān)的唯一代碼。這信號可被智能手機攝像頭等設(shè)備檢測到，一個相對簡單的算法可對三個（或更多）燈具信號進行三角測量，以提供30厘米以內(nèi)的精度--比基于BLE技術(shù)的定位系統(tǒng)高好十倍。

由于效率和緊湊的尺寸是可見光通信（VLC）系統(tǒng)的兩個主要考慮因素，設(shè)計可能具有挑戰(zhàn)性，特別是對于那些在該領(lǐng)域經(jīng)驗不足的人。然而，安森美半導(dǎo)體的先進的光引擎--NCL31000--將可見光通信所需的所有功能集成到一個緊湊的IC中。

圖 2. 先進的光引擎NCL31000

除了支持PWM調(diào)光至零電流的97%高效LED驅(qū)動器外，NCL31000還包括高效的、符合EMI標(biāo)準(zhǔn)的DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于驅(qū)動傳感器等系統(tǒng)元件。精確的調(diào)光允許VLC操作，并且能夠真正調(diào)暗，確保沒有鬼光。此外，一個板載的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）提供準(zhǔn)確和詳細(xì)的診斷，可以通過內(nèi)置的I2C或SPI總線發(fā)送到本地MCU。NCL31000與一個支持多通道LED應(yīng)用的配套設(shè)備--NCL31001一起提供。

用NCL31000 LED驅(qū)動器增添對室內(nèi)定位技術(shù)的支持，安森美半導(dǎo)體已準(zhǔn)備好支持互聯(lián)照明的光明未來。

審核編輯：郭婷