智能家居照明:硬件

文章作者:Aman Jha, Ranajay Mallik, Raunaque Mujeeb Quaiser, Jitendra Jain

在能源管理和节约成为热门话题、智能手机正在改变我们的生活的当今世界，智能家居照明是照明行业备受关注的领域之一。该领域的主要进展是用于连接和远程控制的低功耗蓝牙(BLE)。

在高效率、长寿命、更好的光质量和可靠性方面，LED已经是赢家，而添加智能LED灯进一步提升了优势。可选开关和亮度控制提高了系统寿命，降低了能耗。

然而，由于输入来自交流电源，led代表恒流直流负载，电力质量是一个需要注意的问题。建议的谐波规范IEC61000-3-2 C类、EMI限值(CISPR 15)和能源之星(待机消耗)也适用于LED照明。因此，不建议使用二极管桥式整流接大容量电容器来为LED照明供电。在这里，我们提出了一种基于单片离线LED驱动的智能家居灯，它解决了所有问题，BLE模块由Android应用程序控制。

图1:基于ble的智能家居照明系统的功能框图。

* *图2:__智能家居照明系统的实际硬件

系统的实际硬件如图2所示。该LED驱动器是基于准谐振反激模式的离线交直流变换器，具有高功率因数(PF)和低总谐波失真(THD)。电源转换是基于HVLED815PF，单片离线初级感应恒流LED驱动器。对于低成本和低功耗的应用，它是一个理想的候选人，因为一次侧调节不需要光耦合器的LED电流反馈。它有助于节省成本和PCB面积。

符合IEC (International Electrotechnical Commission)推荐的照明系统C级谐波标准IEC61000-3-2。该LED驱动器在整个EU范围内的效率为>84%，待机功耗<0.5W。

虽然HVLED815PF IC上没有专用的PWM调光专用引脚，但在本设计中PWM调光成为可能。调光深度为输出功率的2.5%。通过离线辅助电源设计，即使在LED OFF状态下也能正常工作。SPBTLE-RF(蓝牙低能量，v4.1，网络处理器模块，集成射频部分和FCC认证)和STM32L051 MCU负责连接和功能，如远程控制，在Android应用程序的帮助下打开和关闭。

还有其他几个功能，包括使用单一接口的多板控制。对于一个安装了多个LED灯具的典型家庭来说，节省电费是很重要的。表1为智能家居照明系统规范，图3-8为LED驱动器测试结果。

表1:智能家居照明系统规格。

图3 - 4:功率因数随输入电压变化的值(图3，左);THD值随输入电压变化(图4，右)。

图5 - 6:随输入电压变化的电流调节(图5，右);效率随输入电压的变化(图6，右)。

数字7 - 8:谐波电流测量图(图7，左);调光时的LED电流线性度(图8，右)。

图9:硬件搭建的智能家居照明系统总体示意图。

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