住宅照明主要是使用標準白熾燈具和標準的開/關(guān)開關(guān)控制。主要的進步是在調(diào)光控制和定時器領(lǐng)域，以允許更加節(jié)能地使用照明燈具。燈具本身就是單功能設(shè)備，因此燈泡模塊 - 無論是白熾燈泡，CFL還是LED--都必須增加與燈具外部控制的兼容性。

這些外部控制現(xiàn)在正在更新，并正在成為包括邏輯IC和通信系統(tǒng)的智能控制。它們不僅可以定制照明，還可以提供有關(guān)狀態(tài)和電源使用情況的信息，并提供對照明的遠程控制訪問。這些系統(tǒng)中的一些基于簡單的傳感器功能，對通信接口具有邏輯控制;其他可能更復雜并使用完整的微控制器解決方案。

超過開/關(guān)

家中的主要功能是打開或關(guān)閉燈。近一個世紀以來，這已經(jīng)通過手動開關(guān)完成。從遠處控制光的開/關(guān)功能越來越受歡迎。其中一個最著名的方法是經(jīng)常被模仿的“拍板”。該設(shè)備實際上是一個簡單的聲音控制模塊，可以觸發(fā)聲音（在這種情況下是一個拍手），然后打開或關(guān)閉電子電路。這種控制可以與電子控制和基于繼電器的控制一起使用。

今天，許多家庭使用運動傳感器來控制燈光。這些設(shè)備在許多州的法規(guī)要求下，確保在房間內(nèi)沒有居住者（例如浴室）時關(guān)燈。這些傳感器通常基于具有廣角鏡頭布置的某種IR發(fā)射器和接收器對。傳感器系統(tǒng)觸發(fā)一個簡單的計時器，使燈保持一段特定的時間。如果仍有人在房間內(nèi)，則重新啟動計時器。通常，IR傳感器組在打開時每分鐘輪詢一到三次，在計時器未運行時每秒多次（每秒一到兩次）。這種技術(shù)也可用于水槽和水控制領(lǐng)域的新“”區(qū)域“和”無接觸“應(yīng)用。

開關(guān)控制功能最近已擴展到新形式的遙控器。簡單的開關(guān)現(xiàn)在捆綁了一個RF接口，如ZigBee?，Z-Wave?或Wi-Fi，以便從遠處管理開/關(guān)功能。大多數(shù)家庭自動化系統(tǒng)使用集中控制臺，該控制臺與網(wǎng)絡(luò)中的燈和插座無線連接。 RF使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)或傳統(tǒng)的點對點網(wǎng)絡(luò)連接到控制臺。這些RF子系統(tǒng)集成在照明控制插座中，或者是控制臺子系統(tǒng)的一部分。

通常，RF子系統(tǒng)采用集成到設(shè)計中的定制芯片的形式。一個例子是Skyworks Solutions的SKY56337前端模塊，它具有在ZigBee或其他2.4 GHz頻段上進行雙向通信所需的功率放大器，混頻器和變壓器。該模塊的框圖如圖1所示。

圖1：Skyworks Solutions的SKY56337 ZigBee FEM框圖（由Skyworks Solutions提供）。

ZigBee系統(tǒng)是2003年為WPAN連接初始化的IEEE協(xié)議（IEEE 802.15.4）。由于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)以及如何配置它們對于某些設(shè)計人員來說可能是新的，因此獲得系統(tǒng)背景是有幫助的。 Digi-Key網(wǎng)站擁有飛思卡爾半導體提供的ZigBee產(chǎn)品培訓模塊。 PTM涵蓋基本架構(gòu)和擴展解決方案，收發(fā)器和集成處理器，以及符合ZigBee標準的解決方案的軟件選項。

一些新的設(shè)計已經(jīng)從RF和天線布局和覆蓋范圍的問題轉(zhuǎn)移到有利于直接與家庭電源線連接的電力線網(wǎng)絡(luò)。這些設(shè)計可通過Maxim的MAX2990基于OFDM的電力線通信調(diào)制解調(diào)器等技術(shù)和部件輕松實現(xiàn)。典型應(yīng)用（參見圖2）顯示了PHY/MAC如何連接到FEM并使用AC電源線作為網(wǎng)絡(luò)連接。這意味著家庭中央控制臺一旦接通電源，就可以為家庭中同一電力系統(tǒng)上的多個物體提供基于IP的控制。這是住宅的關(guān)鍵，包括多單元建筑，因為它們通過集中式功率計和面板共用一條公共電力線。

圖2：Maxim MAX2990電源線調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用（由Maxim提供）。

基于IP的系統(tǒng)的一個優(yōu)點是能夠混合網(wǎng)絡(luò)。電力線網(wǎng)絡(luò)可以連接到有線，802.11無線或蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在這種配置中，家庭電力線網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以遠程打開和關(guān)閉，或者從可以解決其IP地址的任何點（例如智能電話，平板電腦或?qū)Ｓ每刂圃O(shè)備）詢問其狀態(tài)。

定時器

除了開/關(guān)功能外，大多數(shù)住宅應(yīng)用都使用可編程定時器和調(diào)光器來控制照明。定時器是開/關(guān)功能的變體，其允許基于時間的一系列狀態(tài)改變。對于基于微處理器的系統(tǒng)，系統(tǒng)中通常存在實時時鐘。對于更簡單的設(shè)備，它們通常作為額外組件添加。完整的實時時鐘，如Seiko的S35390A，可用于設(shè)置燈的系統(tǒng)時間表。

大多數(shù)家庭都知道它們的外部光線模式，以及它如何影響室內(nèi)光線。定時器中的實時時鐘（參見圖3所示的Seiko S-35390A的示例框圖）可以跟蹤星期幾，并可以調(diào)整夏令時和閏年。這允許在學校和工作之前編程早晨支持燈，然后關(guān)閉系統(tǒng)。這些還可以在工作日和周末以不同的時間表重新開啟晚上使用的燈。這些單元還可以進行編程，以便在休假和其他家庭缺勤期間進行自動控制。與遠程開關(guān)場景一樣，時間輸出是一個簡單的開/關(guān)控制。

圖3：精工實時時鐘框圖（由Seiko提供） 。

調(diào)光器

有幾種類型的調(diào)光器電路可供選擇。白熾燈和鹵素燈使用相位控制調(diào)光器，而LED使用PWM調(diào)光器。相控調(diào)光器通過調(diào)節(jié)進入燈泡的功率的AC相位并將其移動以降低燈泡處接收的凈功率來工作。結(jié)果，由于偏移，燈泡不那么明亮。這些調(diào)光器可通過滑塊式控制手動控制，也可通過純數(shù)字輸入進行遠程管理。這些電路有自己的內(nèi)部PLL，有助于管理相位偏移。

大多數(shù)新照明采用熒光燈或LED燈。這些系統(tǒng)利用數(shù)字控制進行照明，因此如果它們支持調(diào)光功能，則它是PWM調(diào)光器。 PWM功能是驅(qū)動電路的標準部分。大多數(shù)驅(qū)動器具有固定的PWM操作頻率，該頻率針對特定類型的器件進行了優(yōu)化。飛兆半導體的FAN5331 LED驅(qū)動器就是一個例子（見圖4）。

圖4：Fairchild Semiconductor FAN5331框圖（由Fairchild提供）。

可變輸出產(chǎn)品，如美國國家半導體公司的LM3429，支持全范圍的模擬和數(shù)字調(diào)光，由PWM控制定義。信號可由任何標準微控制器或微處理器發(fā)出，允許本地或遠程設(shè)置調(diào)光功能。此方法支持類似于開/關(guān)控制的連接設(shè)備，并且與所有通信協(xié)議兼容。

控制界面

用于照明的家庭自動化環(huán)境的最后一部分是控制界面。傳統(tǒng)上這是具有固定形狀因子的燈開關(guān)（標準壁插件分線盒）。控制器的新外觀是支持觸摸屏的嵌入式計算機系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有完全可編程的顯示屏，有些顏色甚至可以支持圖形生成，以便在平面圖中定位照明。

借助傳感器和智能控制模塊，新的集中控制器可顯示燈的狀態(tài)，可編程和調(diào)整定時器功能，并可控制調(diào)光器功能。現(xiàn)在，在基于閃存的大型系統(tǒng)（512 MB到1 GB）中編程的高級功能包括多個單元的控制序列。這種控制的一個例子是在家庭影院中設(shè)置照明，同時在相鄰區(qū)域（例如走廊）中照明燈。這些控制系統(tǒng)還需要將狀態(tài)傳遞給網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。狀態(tài)更新需要以電子郵件，圖形輸出或SMS/文本樣式消息的形式發(fā)送到遠程計算機和移動設(shè)備。新功能還包括傳輸?shù)街悄茈姳砗捅O(jiān)控集中式能源使用的其他家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備的信息集合。這些功能通常都在軟件中解決，因此系統(tǒng)的基本組件集非常獨立于所支持的各種功能的復雜性。