Connected Lighting ist ein schnell wachsender Bereich. Dies nicht zuletzt deshalb, weil damit erhebliche Einsparungen bei den Energiekosten erzielt werden können.
Immer mehr Länder führen Gesetze zur Durchsetzung einer nachhaltigen Energienutzung in Gewerbe- und Firmengebäuden ein. Connected-Lighting-Lösungen stellen dafür eine perfekte Plattform dar. Sie bieten die Möglichkeit, die Beleuchtungssteuerung zu automatisieren – einem signifikanten Energieverbraucher. Die Sensortechnologie hebt die Steuerung auf eine neue Ebene. Sie ermöglicht den halbautonomen Betrieb der Beleuchtung sowie die Bereitstellung wertvoller Daten für ein Gebäudemanagementsystem.
Sobald ein Bereich für eine vorgegebene Zeitspanne nicht benutzt wird, helfen Anwesenheitssensoren beim automatischen Ausschalten vernetzter Leuchten. Über Lichtsensoren modulieren sie ihre Leistung auf Basis der Menge des verfügbaren Umgebungs- oder natürlichen Lichts. Außerdem halten sie die Farbtemperatur des Lichts auf dem gewünschten Wert. Auch der Einsatz vernetzter Leuchten als Wegpunkte für die Navigation in Innenräumen, als drahtlose Netzwerkzugangspunkte oder Signalverstärker ist möglich. Intelligente Beleuchtungskörper können auch Teil eines Sicherheitssystems sein. Dabei überwachen Umgebungssensoren passiv in einem Bereich Messwerte wie Bewegung, Temperatur, Feuchtigkeit und Schall.
Drahtlose Konnektivität für intelligente Beleuchtung
Von allen verfügbaren drahtlosen Protokollen sind Bluetooth-Low-Energy-Technologie und Green Power von Zigbee Alliance am besten für LED-Beleuchtung geeignet. Denn sie unterstützen energiesparende und sogar batterielose Steuerungsmodule sowie Mesh-Netzwerke.
Ein Mesh-Netzwerk ist eine Technologie, die Topologien mit einer hohen Anzahl von Netzwerkknoten unterstützt. Diese Knoten sind über ein Gebiet verteilt und können zu einem bestimmten Zeitpunkt Teil des Netzwerks sein oder auch nicht. Die Hauptstärke eines Mesh-Netzwerks ist seine Fähigkeit, sich selbst zu „heilen“. Dies kommt zustande, falls ein Knoten nicht mehr reagiert oder sich die Reichweite von Befehlen auf über 150 Meter ausdehnt. Das bedeutet eine Erleichterung des Netzwerkmanagements, so dass Knoten dem Netzwerk ohne zusätzlichen Aufwand beitreten und wieder verlassen können.
In einem Netzwerk vernetzter Leuchten kann jeder Knotenpunkt eine Reihe von Funktionen übernehmen. Jeder Knoten in einem Mesh-Netzwerk fungiert als Wegpunkt für Daten und Steuernachrichten, die durch das Netzwerk geleitet werden. Die von jedem Knoten erzeugten und genutzten Daten werden zur Nutzlast für das ausgewählte Kommunikationsprotokoll. Die Bluetooth-Low-Energy-Technologie und das Zigbee-Protokoll bieten die Kommunikationsebene, die zur Unterstützung komplexer vernetzter Beleuchtungsanlagen erforderlich ist. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, wie einfach ein vernetztes Beleuchtungsnetzwerk aufgebaut und eine Schnittstelle zu einem Gebäudemanagementsystem realisiert werden kann.
Connected Lighting absichern
Die Bluetooth-Low-Energy-Technologie unterstützt Mesh-Netzwerke mit bis zu 32.000 Knoten und bietet ein hohes Maß an eingebetteter Security. Jeder Knoten kann als Relay-Knoten für den Netzwerkverkehr sowie als Proxy-Knoten fungieren. Diese ermöglichen auch keinen Mesh-fähigen Bluetooth Geräten, Teil des Netzwerkes zu werden. Der gesamte Verkehr in einem Mesh-Netzwerk mit Bluetooth-Technologie wird verschlüsselt. Dabei wird jeder Knoten authentifiziert, bevor er dem Netzwerk beitreten und Daten empfangen darf. Die Nachrichten werden verschlüsselt, um das Verfolgen der Knoten zu erschweren. Die Funktion Trashcan Attack Protection stellt sicher, dass die Identität von aus dem Netzwerk entfernten Knoten, für Cyberkriminelle unzugänglich ist.
Das Green Power-Protokoll hat sich bereits in der Gebäudeautomatisierung und bei Anwendungen wie dem Connected Lighting etabliert. Während die Bluetooth-Low-Energy-Technologie ein fester Bestandteil fast aller mobilen Geräte ist, erfordert das Green Power-Protokoll ein dediziertes Gateway. ON Semiconductor unterstützt die Green Power-Technologie durch Geräte wie sein NCS36510 System-on-Chip.
Power Over Ethernet (PoE)
Der neue Standard IEEE 802.3bt, der die Bereitstellung von bis zu 90 Watt Leistung unterstützt, macht PoE zu einer perfekten Ergänzung für Connected Lighting. Mit PoE ist es nicht erforderlich, Netzkabel zu jeder Leuchte zu verlegen. Für die meisten älteren Leuchten steht bereits Strom zur Verfügung steht. Bei einer Neuinstallation können dadurch die Kosten für den Einsatz von Hochspannungskabeln eingespart werden.
Connected-Lighting-Plattform
Um OEMs bei der Entwicklung leistungsstarker industrieller LED-Beleuchtung zu unterstützen, hat ON Semiconductor die Connected-Lighting-Plattform geschaffen. Die Plattform umfasst ein LED-Modul, ein LED-Treibermodul, ein AC/DC-Modul und ein Bluetooth-Low-Energy-Konnektivitätsmodul auf der Basis des RSL10 SIP. Ein PoE-Modul, das bis zu 90 Watt Leistung unterstützt, ist separat erhältlich. Die Steuerung erfolgt entweder über die Bluetooth-Low-Energy-Technologie mit Hilfe verschiedener verfügbarer mobiler Anwendungen oder über PoE. Sie kann zur Entwicklung von Systemen verwendet werden, die eine Reihe von Beleuchtungsfunktionen, wie z.B. Dimmen, unterstützen. Sie lässt sich aber leicht erweitern, um andere intelligente Funktionen wie Umgebungs- und Belegungserkennung hinzuzufügen.
Fazit
Connected Lighting ist ein spannendes Feld, das in den kommenden Jahren ein beträchtliches Wachstum verspricht. Mit seiner Expertise in drahtgebundenen und drahtlosen Protokollen und im Power-Management ist ON Semiconductor ein sehr guter Partner für OEMs.
Über ON Semiconductor
ON Semiconductor treibt energieeffiziente Innovationen voran und unterstützt seine Kunden dabei, den weltweiten Energieverbrauch zu senken. Das Unternehmen ist ein führender Anbieter halbleiterbasierter Lösungen mit einem umfassenden Portfolio an energieeffizienten Leistungsmodulen sowie Power-Management-, Analog-, Sensor-, Logik-, Timing-, Konnektivitäts-, SoC-, diskreten und kundenspezifischen Bausteinen.
Von Bruno Damien, IoT Strategie Marketing Director EMEA,
ON Semiconductor
Erfahren Sie mehr über ON Semiconductor und die Welt von Connected Lighting: www.onsemi.com.