智能的關注度日漸攀升，吸引acuity brands、cree、eaton、ge lighting、philips／signify、osram等頂尖照明品牌競相推出智能產品。但是要以經濟高效的方式在led燈泡中實現藍牙、zigbee無線連接，引發了不少的設計挑戰，例如需通過fcc和ce認證、支持ota更新、考慮與其他iot產品的互操作性等。

那么，照明品牌大廠是如何能快速開發智能照明產品并進入市場呢？答案是：“即插即用的多協議無線模塊！”無線模塊提供一個全方位的軟硬件解決方案，整合led設計中連接部分所需的關鍵組件，對于可能缺乏射頻或協議專業知識的oem廠商而言，這項集成工作帶來極大的好處。

silicon labs（亦稱“芯科科技”）的mgm210l和bgm210l模塊，是市場上首批針對照明應用優化的模塊產品。mgm210l模塊支持zigbee和thread，以及動態多重協議（zigbee和藍牙）。bgm210l設計用于bluetooth low energy或bluetooth mesh。這兩個新型模塊可以簡化和加速開發功能豐富、顏色選擇和調節亮度的led燈。

智能照明的興起

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。

智能連網照明為led燈泡增加無線連接和連網功能，不僅能簡單的控制開／關，還創造出更多的機會。一般民眾可以透過簡單的智能型手機應用程序或語音助理來調整亮度、色溫和定時，甚至在旅行時遠程控制燈光。

其他前所未聞的應用包括無線接近傳感器觸發的智能燈泡，晚上當經過房屋或建筑物時自動照亮走廊和房間，或是臥室照明在早晨會將使用者逐漸喚醒，或醫院照明利用色彩放松情緒、促進健康與康復。智慧連網照明帶來的便利性和好處是說不盡的。

相較于傳統照明，智慧照明仍處于發展初期，但是在住宅、商業和工業市場中，智慧照明的采用率正穩定增加，這在一定程度上受益于綠色能源激勵措施和法規的采用，例如california title 20。根據研究和市場預測，至2022年全球智慧照明市場將達到240億美元，2018年至2023年的復合年成長率（cagr）將高達21％。

智能led設計需注意無線協議／網絡安全

以經濟高效的方式在led燈泡中實現無線連接，將為照明oem廠商帶來一系列新的設計和實施的挑戰。例如，智能型led燈泡必須滿足嚴格的rf法規要求、嚴苛的效能標準、耐高溫以及嚴格的產品外型尺寸和空間限制。照明開發人員還必須考慮裝置和網絡的安全性，確保智能型led燈泡與任何其他連網的iot產品一樣，能夠抵抗惡意的黑客攻擊。

另一個關鍵的設計考慮是無線協議的選擇。許多可連接的燈泡都在2．4ghz頻段運行，并采用幾種普遍標準的短距離無線協議之一，例如zigbee、bluetooth low energy、bluetooth mesh或wi－fi。采用標準的協議有助于實現與一般消費產品（例如語音助理、智能型手機和平板計算機）的互動，毋須啟用自定義網關的其他網絡基礎設施產品。某些智能型led設計可能需要多重協議連接，例如支持bluetooth low energy進行裝置設定和控制，以及透過網關控制大規模節點的zigbee照明mesh網絡的能力。

是否透過藍牙或zigbee標準之外的專有無線協議也是一種選項。雖然在短期內實現專有無線協議可能很簡單且具備成本效益，但這種選擇可能會帶來互操作性和可升級性的長期挑戰。基礎標準的無線解決方案推動了大量生產，從長遠來看可能是更經濟高效的選擇。在眾多可用選項中，選擇適合的無線技術和供貨商，需要對rf設計以及效能權衡和風險有更深入的了解。智能型led設計也必須滿足傳統照明產品所不需要的無線標準和法規效能需求，例如電磁（em）輻射和耗能。

實現智能照明應用落地的挑戰

為了將新型智能型led產品推向市場，照明oem廠商還面臨一些有關工程和營運資源落地的挑戰：

發展專業知識并分配資源來施行并成功完成標準和法規的認證測試，例如fcc和ce認證。

需考慮確保產品部署到現場后產品功能和安全性升級的設置，通常透過無線（ota）更新。

管理物料采購和多種組件的庫存。

檢驗在智能家庭或智能建筑中，與其他無線iot產品和生態系統的互相操作性。

優化物料清單（bom）和開發成本，提供具備成本競爭力的產品，同時滿足嚴格的生產計劃并縮短上市時間。

雖然對于缺乏rf經驗和專業知識的開發人員而言，為led燈泡增加無線連接可能是一項困難的任務，但現在可以使用預先認證的無線模塊解決方案，來簡化智能型led產品設計的任務，可大幅減少照明oem廠商所面臨的眾多挑戰。

無線模塊提供一個全方位的即插即用解決方案，整合開發人員完成led設計中連接部分所需的關鍵組件。模塊供貨商已經完成了天線設計、阻抗匹配、被動組件的調諧和整合，以及協議開發等以rf為中心的艱巨任務。對于可能缺乏rf或協議專業知識的oem廠商而言，這項工程和整合工作帶來極大的好處。此外，無線模塊通常含有所有必要軟件，包括所選的協議堆棧。模塊供貨商也提供簡易使用的開發工具，來支持和簡化設計和調試過程。

在led設計中使用無線模塊，照明oem廠商毋需擔心管理天線、晶體振蕩器和被動組件等眾多rf組件的采購和庫存。此外，同一模塊還可應用于多個照明產品，更進一步簡化采購和庫存管理。

模塊解決方案讓智能照明設計更簡單

在評估led設計的模塊選項時，照明oem廠商應尋找專為互聯照明應用的特定需求而設計的解決方案。例如，silicon labs的mgm210l和bgm210l模塊，是照明市場上首批針對應用優化的模塊產品。mgm210l模塊支持zigbee和thread，以及動態多重協議連接（例如zigbee和bluetooth low energy）。bgm210l設計用于bluetooth low energy或bluetooth mesh。這兩個新型模塊可以簡化和加速開發功能豐富、顏色選擇和調節亮度的led燈，同時讓開發人員能夠利用藍牙、zigbee和thread的mesh生態系統。

除了上述所提的模塊外，另一款xgm210l模塊則是基于silicon labs series 2系列的efr32xg21無線系統單芯片（soc），其外圍裝置針對照明應用進行了優化。此soc包括低功耗的arm cortex－m33處理器核心；充足的內存可以支持動態多重協議操作和ota固件更新，確保智能照明產品滿足未來需求；以及高效能2．4ghz rf收發器可以支持802．15．4、bluetooth mesh協議和bluetooth low energy。無線電透過單一協議或多重協議連接處理無線網絡功能。整合式的rf功率放大器使xgm210l模塊能夠處理需要數百公尺視距連接的遠程應用。

該組件的高能效模塊可提供較低的運作功耗水平，該功耗水平已被優化以滿足california title 20裝置效能法規。許多運往美國市場的照明產品必須符合california title 20法規，針對照明控制裝置的制造商進行認證。

總結來說，模塊解決方案能幫助照明oem廠商縮短與rf設計、協議優化和法規認證相關的研發周期，像是xgm210l模塊經過北美（fcc和ised）、歐洲（ce）、韓國和日本的預先認證，可將與全球無線認證相關的時間、成本和風險因素降至最低，有助照明oem廠商縮短數月的產品上市時間。另外，隨著制造商為更多led產品增加rf連接，小型燈泡設計帶來復雜的尺寸、功率和散熱限制，以現有的無線解決方案無法輕松解決，模塊解決方案也可解決這些限制。

同時，安全性是智能型led產品的另一項重要考慮。近期有媒體報導黑客透過led燈泡入侵智能家庭網絡，使消費者和照明開發商開始意識到，從燈泡連接到云端對安全性的迫切需求。照明oem廠商應尋找能夠提供內建硬件安全功能的模塊，并且毋需增加成本，使開發人員能夠在智能型led產品中實現最佳安全性。

此外，完整的模塊解決方案應有強大的無線軟件協議堆棧，使開發人員能夠選擇標準協議，例如zigbee、thread、bluetooth mesh和bluetooth low energy。另外，開發人員應該期望完整的軟件支持，包括強大的軟件開發工具包（sdk）和進階工具，有助驗證網絡效能并輔助調試，優化智能照明應用的效能和功耗。

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