降低LED照明維護成本　遠端連線不可或缺

　　遠端連線是智能照明系統的關鍵功能。智能裝置可自動管理某些運作，以提升效率及品質。然而，除非設備能與中央控制器進行通訊，否則須預先設定該智慧功能，且只能使該設備發揮最大效率。

　　將照明系統的各個元件連接成網路后，即可整體協調設備的運作，這能夠帶來全新的功能，包括遠端調光、遠端關閉及緊急控制。例如，操作人員可從中央位置調整所有照明設備的照明強度，而不須個別調整每盞燈。

　　為使照明系統達到最大效率，各個元件不僅須接收資訊，且亦須將資訊傳回給操作人員。因此，照明裝置可進行簡單的自我診斷。例如，LED是否燒毀或低于最低品質限度，并提醒操作人員進行所有必要的維護。如此一來，不須透過派遣技術人員定期維護、確保設備正常運作，只要遠端檢查設備即可。只有在發生需要實際解決的問題時，才須派遣技術人員前往現場勘驗。此維護方式加上LED使用壽命延長，使得維護成本可大幅降低，而且，由于可立即查明故障，因此操作安全也更加提升。

　　遠端控制能啟動其他會大幅影響運作效率及成本的進階功能。遠端控制可動態控制照明，并可將多個照明裝置透過網絡連接至可能與實際裝置距離遙遠的集中控制點。例如，路燈可能須配合日光節約時間有所調整。此時不須派遣技術人員到各個控制箱，只要遠端修正系統所有照明的排定時間即可。這也讓操作人員能輕鬆因應時間安排上，任何預期外的變化，例如，運動比賽到很晚才結束，而需要道路照明，或在工廠生產旺季時可持續點亮照明，抑或在緊急情況下，透過直接控制照明，遠端控制也可用來提升安全。

　　準確記錄照明耗電量　降低企業與工業電費成本

　　商用及工業用智能照明的其中一項功能是能準確記錄耗電量。以都市為例，一般都以支付固定的費用來維持路燈運作。透過智能照明控制器，可測量實際消耗的電量，并傳送到集中的位置，如此即可確保都市不會支付超過實際用度的電費，達到實質節省作業成本的效用。

　　實際用度資料紀錄亦可供執行單位重新規畫作業成本、維護資源。另外也可加入進階預測診斷功能。例如，若耗電量增加或須更換的燈泡數目劇增，則可提醒操作人員發現潛藏問題。

　　連線對于許多照明系統同樣相當重要，尤其是娛樂應用。市場上已出現許多通訊標準，包括DALI、DMX-512及KNX，且多家廠商已推出支援這些通訊協定的設備。

　　電力線通訊大展身手

　　照明應用的其中一項重要技術是電力線通訊（PLC）。PLC能讓工程人員透過電源設備的線路將設備連接成網絡，而不須要另外接線做為通訊連結。至于不須使用PLC全部功能的應用，開發人員可採用PLC-Lite。PLC-Lite是PLC的彈性替代版本，由于本身較為精簡，通訊協定固定開支較小，資料速率較低，因此能夠以低于G3或PRIME等復雜PLC的各連結成本予以執行。

　　由于這并不是固定標準，因此開發人員可運用PLC-Lite的彈性，針對特定通道特性執行加以優化，使須要特別處理線路干擾的環境連結可靠度得到改善。PLC-Lite十分適合需要穩定通訊通道的低成本應用，例如家用網絡中的簡單燈泡或是墻壁開關。

　　開發人員也可運用無線射頻（RF）技術，以無線方式連接裝置。透過模組化架構，裝置可採用任何最適合客戶的連線技術。無論是PLC或無線區域網路（Wi-Fi）連結，都可透過標準I2C或串列周邊介面（SPI）連接埠將資料傳送至MCU。

　　提供高彈性LED產品設計　Piccolo MCU支援多電源拓撲

　　Piccolo MCU架構是專為數位電源控制所設計，能夠彈性支援多種電源拓撲。此一領先業界的PWM系列具備高解析度負載週期（Duty-cycle）控制及高解析度停滯帶（Deadband），能以高效率有效控制功率級。同樣地，進階的PWM亦能夠運用照明控制，產生極為精確的色彩輸出及調光亮度。此外，Piccolo MCU可透過多達十六個PWM輸出，個別控制十六個LED燈串。

　　12位元高解析度類比數位轉換器（ADC）可補強PWM，并且達到快速取樣，其轉換速度高達每秒四百六十萬次。PWM及ADC模組能讓工程人員建立準確的回饋迴路（Feedback Loop），迅速因應變化的系統以及環境運作狀況。

　　內建的故障防護機制可確保系統能夠處理過流及過壓狀況。PWM故障跳脫區能夠讓系統避開中央處理器（CPU），在系統受損前，以非預期之系統狀況中的預先設定狀態快速改動PWM訊號。使用立即可用的韌體驅動程式與整合式I2C、SPI、通用異步收發器（UART）、通用序列匯流排（USB）及控制器區域網路（CAN）周邊能夠讓Piccolo滿足各種應用的連線需求。

　　為降低系統成本，開發人員須要MCU提供足夠的處理能力，以實作功率級、LED控制、感測器輸入以及單一MCU的遠端連線。此高整合度能夠大幅度地降低照明設計的成本。

　　Piccolo MCU供應商提供一個可支援包括入門級裝置到使用PLC的復雜多燈串系統的32位元MCU。透過核心處理器可提供MCU裝置的數位訊號處理器（DSP）效能，并處理功率級計算、LED燈串控制，以及DMX512等所有照明通訊協定。Piccolo提供優化的數學運算、即時控制的中斷驅動架構，以及因應事件變化的可程式彈性，對照明應用而言是最理想的選擇。

　　現今新款MCU亦整合控制律加速器（CLA）。該獨立處理核心可進行雙核心運算，不須要因第二個MCU耗費額外成本或固定開支。CLA可在DSP核心之外獨立執行，達到有效的平行處理效果。透過劃分核心及CLA核心之間的照明系統功能，Piccolo MCU可在單一晶片執行完整的智能LED控制器。例如，CLA可用來執行PLC演算法，而核心可進行數位電源轉換及LED燈串控制。對于需要進階或較高頻寬PLC的應用而言，整合式Viterbi復雜運算法（Viterbi Complex Math Unit， VCU）可用于32位元MCU中，而這個裝置專為PLC演算法所設計，可加快PLC處理速度，與未使用VCU的裝置相比快七倍。

　　值得注意的是，一般而言，整合系統所有控制器的單晶片設計，所需的成本比需要多個MCU的設計成本低。不過，在某些照明系統中，高電壓及低電壓通常須要使用隔離邊界（Isolation Boundary），在此邊界的不同側進行PFC及DC-DC轉換（圖4）。由于跨越此隔離邊界相當不易，所以可能使單一MCU架構的設計難度提高。因此，利用兩個MCU，使用I2C或SPI介面跨越隔離邊界進行通訊，可能為較簡單的方式。如果設計屬于非隔離式，則在同一個MCU執行PFC及DC-DC轉換功能的方式較為直接。

　　圖4 LED照明系統結構圖

　　事實上，目前已有許多半導體公司推出各種開發軟硬體，協助工程人員評估和設計LED照明應用，從低電壓輔助電源系統到具備遠端連線的高電壓完整AC供電系統，一應俱全。例如AC LED照明及通訊開發人員套件即提供完整平臺，有助于加速設計AC供電的智能照明產品（圖5），達到高運作效率，并完整支援DALI、DMX512、KNX及PLC等遠端連線及照明通訊協定。

　　圖5 以AC供電的智能照明產品