199刀飞利浦HUE惨遭拆解 神灯初现端倪

yawensan

199刀飞利浦HUE惨遭拆解 神灯初现端倪 [复制链接]

经过King和包租婆的各方奔走，囊中羞涩的我们（仅2W项目经费）总算了找到了以下单位提供的免费样品，真是感激淋涕啊！

1、 欧司朗中国提供的R,G,B,W灯珠

2、 忆光提供的R,G,B,W灯珠

3、 信驰达科技提供的CC2540 蓝牙模块

4、 四正节能提供的散热器

5、进强提供的PVC灯罩

小组各成员经过通过了一周的玩命学习，貌似回到的高考前的冲刺，（加班熬夜自然不用说，还好包租婆带着小嫩妞给予男同胞们精神上和物质上的鼓励，比如半夜发放方便面福利，以保证大家不至于饿到眼冒金星）从网上的数据手册，2.4G信号在封闭空间的驻波干扰，到LED灯的光通性，LED散热，甚至到美国1939年三原色的混色文献，可以说是花足了功夫。

最终，大家得到的结论是：无线控制、电源部分、手机软件对我们来讲只是时间问题，不存在设计问题，而对于光学知识来讲我们就真的成了门外汉。因为可借鉴的产品不多，我们便无情的拆解了HUE（199刀的一半就糟蹋了），并做了详细的分析和测试。（关注新浪博客、微博@阿拉丁神灯小队，查看最新研发动态）

[ 本帖最后由 yawensan 于 2013-8-8 08:51 编辑 ]

yawensan

无情拆解飞利浦HUE：一流灯具厂商、二流无线水平

Hue在白色全亮的情况下功率可达到8W，散热器表面温度72摄氏度，跟其宣传的30几项散热专利以及良好的散热效果，外行人可能联系不到一起，但是当你测试它内部导热胶以及控制板上的温度时候，你会发现，只有30-50度之间的温度变化。在如此狭小的空间内可以说把导热和散热做到了极致。

而Hue的外壳很对人会误认为是金属外壳，其实它是一个塑料外壳，里面是一圈圈环状的铝制材料，在接近灯头卡扣的位置有一个镂空部分，这就是无线信号从封闭的散热器里面传出来的窗户。但实际测试的Hue的室内通信距离实际并不理想，只有不到20米的可视距离，我们亲爱的屌丝男很有信心在距离上完全超越Hue。

在灯珠的选择上飞利浦没有选择RGB，也没有用白色灯珠，他所呈现的白色是一种暖白，是由其他颜色混色而成，其灯罩做工也是相当精湛，采用的是玻璃加荧光图层的方式，颜色非常均匀，看不到灯珠的聚光点和暗区。之前有看过国内几家做ZigBee灯，WiFi灯的产品，在广州照明展上也有ZLL的预言产品，国内厂商的水平可以用惨不忍睹四个字来形容，突兀的RGB颜色，近看都能找到灯珠在灯泡的什么位置，调出来的颜色甚至都对不上。

Hue的网关做工不错，用了STM32作为主控芯片，无线部分采用了TI的CC2530，在网关上增加了CC2590作为PA，在主控芯片旁边以外发现了一个EEPROM，难道它还支持在线升级？反复查了资料和说明书都没有描述，这东东可以要连接上网络的，自从斯诺登事件以来我们都要增强个人信息安全意识了，没想到飞利浦也留了个小后门，至于是为了产品升级还是另作他用目前来讲还不得而知。不过Hue的网关稳定性真的不能恭维，连续操作容易死机需要重启，LED灯TouchLink经常有连接不上的现象，同样需要重启，还有长时间待机后发现灯掉线的情况也发生过。看来飞利浦在嵌入式和RF这块充其量也就是二流水准。这时候黑桃A发话了，我们的网关要超过Hue的稳定性。

yawensan

BLE神灯初现端倪 无线技术完胜飞利浦

说了半天貌似主题有点跑偏，咱们小队不是先上BLE方案吗？ZLL咱先研究着。BLE我们采用了最快的验证方法，选了一款功能强大的蓝牙模块，该模块采用CC2540作为主芯片，最牛的是它区别于目前市面上的蓝牙4.0透传模块，它具备了直驱功能，通过对模块的参数配置，可以有4路PWM输出用于灯的调节，甚至在不增加任何处理器的情况下可以通过向模块发送无线指令获得ADC,定时开关等一系列功能，堪称是目前市面上最强大的BLE模块，分享一下模块型号：RF-BM-S01来自信驰达科技。不过最终我们还是要做属于自己的模块来适应我们的实际需求，别忘了，咱们小队的优势可是在RF上。因此采用信驰达RF-BM-S01模块，我们很快的搭建出了阿拉丁BLE神灯的雏形，在上面已做了RGB输出调光，白色光源辅助以及手机和蓝牙模块通信的验证性实验。

对于灯模具的选择小队人员也是意见各异，有喜欢华丽的，有喜欢朴素的，甚至有喜欢花花绿绿的（没办法90后小嫩妞是这个偏好），最终小队决定样品采用蓝色大内腔空间，大散热叶的这款模具，降低前期散热问题考虑的难度以及电源尺寸的限制，但第二步我们会选择下面右边的那款尺寸最小，最圆润，做工最精细的模具（据说它出自给SHARP做模具的厂商）。

对于灯珠的选择上，测试了CREE(科锐)，OSRAM（欧司朗）和忆光，这里只发表小队观点，对于RGB灯珠来说，CREE和OSRAM的价格很高，单颗在1美金上下，而忆光在0.3美金左右，白光CREE最贵，OSRAM居中，忆光同样最便宜。但在品质上RGBCREE和OSRAM产品相当，在光通量，功效，散射角度上都做的不错，CREE的蓝光参数上更好，OSRAM在红光和绿光上有一定的优势。忆光散射角度不佳，封装较大，功效较低，在小尺寸的球泡灯中使用困难，所以最终我们确定了使用OSRAM的灯珠作为前期产品选型。唯一担心的就是成本问题，RGB各两颗再加上4颗白灯，光灯珠的成本就达到了将近6个美金，难怪飞利浦一颗球泡灯要卖59美金，确实有贵的道理，毕竟成本摆在那里。

下一步工作就是内腔布局设计，IOS软件开发，电源设计，LED布板，最主要的工作就是混光效果的调试，频谱仪，网分，信号源这类设备倒是齐全，但色谱仪光谱仪这东西上哪里去搞成了遗留问题，相信小队会克服一切困难在第一时间为大家献上小队的成果，一定要持续关注我们，大家的关注就是我们前进的动力。

aixuexi

在此再次做出支持

yawensan

谢谢！继续关注哦！

yunhaiking

呵呵，关注中

yawensan

阿拉丁神灯

(BLE系列)项目开发规划

一、研发目标：

阿拉丁神灯必须具备以下功能：

1．功率暂定6～8W,电源AC220V

2．通过BLE无线技术，实现手机对球灯泡的调光控制

3．颜色深度R256*G256*B256*W256，色度，亮度任意可调

4．支持多种渐变模式，或闪烁模式

5．灯光的色彩和明亮能和手机音乐互动

6．通过手机设置，可实现定时开关

7．一个手机最多可带四个阿拉丁神灯，可实现同开同关

二、研发周期：

整个研发大致控制在两个月内，至少做出五台阿拉丁神灯-BULE。

三、技术难点：

1．首个难点肯定是BLE技术的掌握。选择TI的CC254X的方案，资源丰富， 51内核上手快。应当为首选。

2．让阿拉丁神灯有足够长的寿命。发热是电子产品的硬伤，它直接关系到产品的寿命。可以从两个方面进行考虑：

a) 少发热。尽可能提高发光效率，降低热消耗，尽量少产生热是此产品的设计要点。这点可以从灯珠的选型，高效率电源模块的选择入手，更重要的也是最难的是：如何让选择的灯珠恰好工作在发光效率最高的区间内。

b) 多散热。物理学中学过，热传播的三种形式吧，传导，辐射，对流。首先应该设计合理的导热方式，让灯珠的热量尽可能快速传导到散热结构上，其次必须选择具备最佳散热效果的散热外型。最好能同时具备多种散热方式的外型模具。

3．阿拉丁神灯必须具备高度一致的色彩还原能力。

在真实使用过程中，用户通过手机中的色饼进行选色，此时可以从手机端获取一RGB值，通过BLE无线技术发送到球泡灯模块，模块如何根据此RGB值真实地还原到色饼上的色彩？这是一个很棘手的问题，需要通晓色彩学，光学，熟知灯珠的发光特性，估计需要一特定算法，来进行色彩还原。这是最难的地方，当然也是打败对手的绝世神功！

4．超舒适的调光体验，阿拉丁神灯不能少。

要调光很简单，直接修改脉宽调制信号即可，但要做到舒适，那得下一番功夫。首先必须是渐变的，从色彩到色彩的转变是逐次逼近的，其次这种渐变肯定是连续的，这样眼睛看上去才无跳跃感。这是用户体验最直观的感受，忽视不得！

[ 本帖最后由 yawensan 于 2013-8-8 08:54 编辑 ]

yawensan

在此贴上阿拉丁神灯小队BLE（蓝牙4.0）LED项目开发计划实施表，恳请大家提出宝贵意见，谢谢！

柠檬酸钠

关注中

yawensan

灯珠最佳发光效率区间确定

      在确定选择欧司朗的灯珠后，屌丝男Eason激动不已，发誓一定不辜负这么好的灯珠，全力以赴打造最好的产品。与小队成员协商后，小队神灯的硬件指标出炉：
光通量：400lm（满足一般照明），并结合实际设计
RGBW四色合成（兼容协议）
总功率为6.5W
灯套件为网上选取的公模

     各色灯珠个数分别为：
LA_CP7P red(两颗)
LT_CP7P green（两颗）
LD_CP7P_blue（两颗）
LUW_CP7P_OS_PD_2011_014（5颗）

       然而，确定灯珠最佳发光效率区间却让屌丝男煞费苦心。三种LED芯片发出的光的驻波长比例是：红光为617nm，绿光为 528nm，蓝光为455nm，经过多次试验测试后，得到的各色灯珠的最佳发光效率区间为：
    红光：80lm,  617nm
    绿光：98lm， 528nm
    蓝光：40lm，455nm
    白光：108lm

        同时，计算RGBW四路灯工作电流，由于全亮的时RGW灯珠是灭的，白光全亮，流过LED的正向电流是350ma ，108*5=540lm，考虑到LED使用寿命问，屌丝男决定将正向流过电路调节到280ma，光通量为84.6Lm，84.6*5=423lm，符合设计要求，以下为仿真取色图：

玩通低功耗蓝牙无线技术

       看到屌丝男紧锣密鼓的展开工作，超级奶爸也不甘落后，赶紧着手研究BLE从设备与手机连接的工作，具体分为以下4个步骤：

1、 将CC2540做为从机角色工作，开启广播。

2、 手机做为主机角色工作，开启扫描。

3、 主机扫描到从机后、判断是否连接，如果需要连接，则发起连接。

4、 从机响应主机连接，CC2540与手机完成连接。

         但是，测试过程中却发现TI的参考代码有一个问题，所有正在广播的BLE设备都能被找到，如何过滤多余的设备呢？对此，超级奶爸进行了多方尝试，比如使用经典蓝牙的加密、配对、绑定等方法，可是统统都不管用。上网、翻书找资料，问朋友，经过不断努力，超级奶爸终于找到了两个解决办法，一是在手机扫描服务的时候进行过滤，因为每类BLE设备的服务还是有不一样的，通过判断服务进行过滤。二是在CC2540这边加入一定的识别码，如果多个BLE设备都包含了同一个服务，这个服务又正好是我过滤的条件，再通过识别识，就基本上可以过滤其它的BLE设备了。

         通过测试，信驰达CC2540模块与手机成功建立连接。

CC2540广播状态示意图

CC2540连接状态示意图

        调试手机底层，手机上电后自动开始扫描、扫描成功后自动连接、连接成功后、自动扫描服务与特征值。

手机自动连接CC2540调试结果

wangfuchong

乖乖，这个用在什么场合的？估计价格不低吧？

大学生？值得夸赞呀

yawensan

呵呵，做的无线智能灯控项目，用于家庭智能照明，价格等成品出来后再订。

yawensan

7V恒压方案先行

对于采用恒压源还是恒流源方案，小队成员再一次产生了分歧，屌丝男认为现阶段经验缺乏，先采用恒压模式，更好调试；而King则坚持采用恒流模式，制造更有技术优势的产品。争论过后，King作出妥协，决定先听从神灯的硬件负责人屌丝男Eason的建议，但是也强烈要求等技术成熟后采用恒流方案。

之前已经指出，小队选取的是欧司朗11颗灯珠的阵列组合。虽然白光时RGB灯珠是灭的，但是考虑到余量和全亮的可能，电源设计必须留有余量，因此至少要大约11W才保险。白光LED灯珠发光的导通压降是3.5V，我们采用的是两个白光灯珠串联的形式，输出电压是7V，LED白光全亮和RGB全亮要求电源输出功率达到12W，输出电流为1.75A，符合最大设计要求，所以我们确定使用7V恒压模式。驱动选取了NMOS管（SI2302）可以承受流经最大的电流为2A。电路如下，

LED驱动电路原理图

驱动电路PCB

确定灯珠摆放方案

    好的混色效果除了波长的比例、颜色的比例以外还需要一个很好的角度。如下图A处就是混色出的白光最佳效果位置。

在灯珠摆放的方案上，屌丝男费了不少功夫，设计出了神灯的电路（如下图），结合理论计算与欧司朗、飞利浦方案拆解对比，除了效率比较低以外，其他功能和数据参数与理论计算很吻合。

  

   期间，不考虑效率，屌丝男进行了多方尝试，设计出了多个不同的样品和方案：

    经过测试，最终选择了以下方案：

    下一步的工作，就是要考虑腔体结构，散热效果，LED与灯罩之间的距离了。

yawensan

灯模具二次选型确定

所有电路搭接好后，经过屌丝男测试，整机电流为：1.14A，8W。

在灯模具的选择上，屌丝男选取了多款模具样品，一开始采用的是下图蓝色大内腔空间，大散热叶的这款。

    但是，经过小队成员的再三商议，如下图所见的这块尺寸更小、更为精细的白色模具获得了大家的青睐，该内腔尺寸为直径5cm，高度50mm，据说出自给SHARP做模具的厂商。

在寻找电源供应商时，屌丝男找到了不下5家电源厂商，目前选择的电源厂商，在尺寸和功能上已经基本实现，下一步将进行电源EMI设计等。

调试CC2540底层PWM驱动

而超级奶爸这边，在学会了通过BLE实现对底层的控制后，更是从通过朋友找来了一套TI官方BLE学习套件，尝试调试CC2540底层PWM驱动。

手机正常收到主机发送的数据后，将数据配置成PWM输出数据，使用TI推荐的第三方蓝牙调试工具LightBlue进行测试，具体操作见图：

发送(R:0x55 G:0xAA B:0x55)数据给CC2540输出PWM

发送(R:0xFF G:0xFF B:0xFF)数据给CC2540输出PWM

发送(R:0x40 G:0x80 B:0xC0)数据给CC2540输出PWM

   此外，超级奶爸更是马不停蹄地设计简单的PWM控制界面，对RGB灯珠进行颜色调控、测试。

简单版的PWM控制界面

简单版的PWM控制软件调试输出结果

   下一步的工作，超级奶爸将着手寻找美工支持，开始设计图标和APP界面。

yawensan

阿拉丁神灯小队满月啦！

2013年8月17日，小队光荣成立一个月。成员们为了神灯各种牺牲：King到处奔走，轻减了小肚腩；黑桃A规划神灯方向，平添了几根白发；屌丝一门心思扑在神灯上，冷落了女友；更加可怜的是超级奶爸，奶娃已然不认识他。可喜的是项目进展顺利，硬件上：蓝牙4.0模块、灯模具、灯珠选定，恒压先行方案确定；软件上：基本玩转低功耗蓝牙无线技术，简易版PWM软件已经基本实现对LED灯颜色调控。

然而各路狂人相遇，看似风平浪静的表面，实则暗潮汹涌，大家凭借着技术员固有的自信和固执，面对问题各执己见、分歧不断：

    第一回合：BLE or ZLL,King胜出

小队以“创造比肩飞利浦HUE的无线智能LED灯控产品”为目标，但是对于先走蓝牙4.0方向还是先走Zigbee方向，小队成立之初就产生了重大分歧，以King为首的BLE支持方和以黑桃A为首的ZLL支持方据理力争，最终King暂时胜出，小队决定：以BLE项目先行，ZLL后期并行的方式进行工作。

第二回合：灯模具选择，集体表决P掉屌丝男

在面对五花八门的灯磨具，大伙可谓挑花了眼，在这一对样品中，屌丝男首先相中了的蓝色大内腔空间这款，散热好且电源尺寸限制小，技术难度相对要小；但是小队其他人都看中了白色小尺寸、做工更加圆润精细的这款，最终少数服从多数，屌丝男无奈听从大家的建议，只能在设计上花更多功夫。

第三回合：恒压还是恒流，屌丝男胜出

对于采用恒压源还是恒流源方案，小队成员再一次产生了分歧，屌丝男认为现阶段经验缺乏，先采用恒压模式，更好调试；而King则坚持采用恒流模式，制造更有技术优势的产品。争论过后，King作出妥协，决定先听从神灯的硬件负责人屌丝男Eason的建议，但是也强烈要求等技术成熟后采用恒流方案。

    在所有的这些冲突中，较劲最为明显的要数分别负责硬件设计和软件设计的屌丝男和超级奶爸，屌丝男选定了灯珠和摆放方案，超级奶爸立马实现CC2540模块和手机通讯，超级奶爸调试CC2540底层驱动成功，屌丝男立马着手灯具腔体结构设计，总之你追我赶，好不热闹。

    30天的时间里，虽说分歧不断，但也精彩不断。自然，好戏还在后头，各位看官，敬请期待！

yawensan

APP界面方案初步构想

  

根据已定的阿拉丁神灯功能目标：

1．功率暂定6～8W,电源AC220V

2．通过BLE无线技术，实现手机对球灯泡的调光控制

3．颜色深度R256*G256*B256*W256，色度，亮度任意可调

4．支持多种渐变模式，或闪烁模式

5．灯光的色彩和明亮能和手机音乐互动

6．通过手机设置，可实现定时开关

7．一个手机最多可带四个阿拉丁神灯，可实现同开同关

在IOS APP界面设计上，小队初定了以下界面方案：

一、三个主界面：列表、音乐情景、设置；

二、列表模式界面如下：

1）初始情况下：灯1~灯4为灰色，点击灯1进入蓝牙灯选择绑定模式。

2）选择绑定模式：为在列表模式界面出现一个浮动框（包含三行列表选择与一个关闭键）。

        3）已绑定灯情况下：单击灯1为开关单个灯模式。长按2S则进行灯设置模式。（W灯则设置亮度，RGB则为色饼选色）

4）定时界面如下：

三、音乐情景模式界面如下：

四、设置界面：包括软件推送、蓝牙灯解除绑定、操作介绍。

wanghongyang

智能家居已经退出好多年了，为什么还是不被人们接受？不是产品的问题，是市场和人们生活习惯的问题，这个两个问题解决了，产品做起来很容易的。

yawensan

同意楼上，但是就想智能手机的普及一样，智能家居也一定会走进千家万户，不过是时间的问题

yawensan

小队成立以来，King带领A(黑桃A）、B（超级奶爸Barr)+C（90后嫩妞cathy)+D（包租婆Doris)+E（屌丝男Eason）组合并肩奋斗，“蓝牙4.0无线智能LED灯控”项目进展顺利。期间，引起了不少业内人士的关注，有网站看到宣传希望我们能在他们的网站也落户建立博客的，有行业人士愿意免费提供样品的，更有不少有志之士希望能够加入我们的团队，zigbee技术达人Frank就是其中之一。经过全体小队成员考核，最终同意Frank加入，成为我们新的队友。

人物简介：zigbed技术达人Frank，绰号小Z，80后，毕业后一直从事zigbee项目研发，特立独行，为人自信张狂，看好智能家居市场，因为在网上看到阿拉丁神灯小队信息，主动加入。

    姓名：Frank

    绰号：小Z

    年龄：28

    身高：173公分

    体重：65公斤

    星座：狮子座

    血型：A型

    技术强项：zigbee

    业务兴趣：足球

    口头禅：你看吧！听我的没错！

yawensan

无线及驱动板设计完成 恒流方案最终胜出

LED灯无线设计

话说“傍着大树好乘凉”啊！在无线射频部分，小队采用了TI CC2540低功耗蓝牙方案，发射功率为4dbm，接收灵敏度高达96dbm，更好的临到抑制比，可满足-40-85摄氏度的宽温工作。如此高性能的模块，实在为LED无线设计部分省去了不少事，屌丝男非常得意于当初的决定，进行了如下输出匹配设计：

1、输出巴伦设计：采用适宜的LC组成，仿真如图1所示，仿真数据如图2，采用TI的推荐电路，相位，比较准确，仅相差180度。

图1

图2

    2、输出天线设计：采用倒F天线（如图3所示），仿真数据如图4所示，经过测试，从图5所示可以看出，TI的天线效果还是相当好的，辐射方向，增益都是比较给力，都不用去再去额外设计天线了。

图3

图4

恒流方案最终定版，驱动板设计完成

    而在电路设计上，屌丝男终于顶不住大家的反对声，决定抛弃之前的恒压方案，采用高性能、高技术难度的恒流方案，以延迟LED灯使用寿命，结合TI的参考设计，并查阅对方资料，最终得到如下电路设计图：

图6

    驱动部分采用高精度恒流IC PAM2861，该芯片有高的信价比，封装小，输出功率大，转换效率高达97%  电压范围宽，恒流精度高等特点。应用电路如图7所示。

图7

    运用公式计算恒流电流，决定取0.3欧，输出电流为330Ma，下图是LED与开关频率关系图8所示。器件选型完成后进行动手搭接电路制作，电路如图9

图8

图9

最终电路板

  至此，驱动板设计完成，接下来进行投板，验证。