使用有線物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的LED，可以更加省電-第 1 部分

雖然改用 LED 照明肯定有助于降低功耗，但我們還可以做得更多。你看，每個(gè)傳統(tǒng)的 LED 燈泡都有自己的 AC/DC 電源，這是燈泡與 100 年前設(shè)計(jì)的帶插座的 AC 接線和照明燈具兼容所必需的。擁有單獨(dú)的電源不僅會(huì)增加成本，還會(huì)降低效率并限制節(jié)能。一個(gè)不同的系統(tǒng)，一個(gè)分配直流電的系統(tǒng)，意味著每個(gè)住房單元將有一個(gè)共享的交流/直流電源。

LED 照明和物聯(lián)網(wǎng)
的擬議標(biāo)準(zhǔn)新的布線標(biāo)準(zhǔn)將用于互連智能 LED 燈泡、壁燈開關(guān)（開/關(guān)/調(diào)光器）、占用傳感器、恒溫溫度傳感器、風(fēng)扇、管道阻尼器、在窗戶上展開的熱毯，太陽(yáng)能光伏陣列和其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。我們將重點(diǎn)關(guān)注 LED。

建議的有線連接為設(shè)備供電，可靠性達(dá) 99.999%，允許設(shè)備電子設(shè)備在不使用時(shí)休眠，并使用 1 美元的微控制器。一些 IC 供應(yīng)商提供微型處理器來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)通信、提供多個(gè) A/D 通道、控制 LED 和控制電機(jī)。在我們提出的系統(tǒng)中，電子設(shè)備從燈泡移動(dòng)到插座，我們通過(guò)有線連接將插座連接到網(wǎng)絡(luò)。

我們最終對(duì)每個(gè)燈泡進(jìn)行了完全的開/關(guān)/調(diào)光控制。隨后，我們可以根據(jù)居住者進(jìn)出房間、居住者看電視（昏暗的燈光）或進(jìn)入房間的陽(yáng)光來(lái)調(diào)整燈光。這類似于智能藍(lán)牙燈泡，但成本更低，可靠性更高。

典型的單戶住宅
圖 1顯示了典型的 110/220 VAC 樹形拓?fù)浣泳€圖。在我們提議的系統(tǒng)中，左側(cè)顯示的插座和烤箱保持不變。右側(cè)所示的燈泡和電燈開關(guān)被我們新的全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)所取代。

低壓接線（30 V 限制為 750 W）的建筑要求低于 110/220 VAC 等較高電壓的要求。在某些情況下，較低電壓不需要將電線放置在金屬導(dǎo)管（管道）中。

至于成本，1000 英尺（304.8 m）的4 芯 18 號(hào)線的成本約為 160 美元。驅(qū)動(dòng) LED 燈泡的電子設(shè)備成本約為 2 美元。然而，電工安裝時(shí)間的成本約為 75 美元/小時(shí)，包括間接費(fèi)用。這是主要成本。如果我們通過(guò)更簡(jiǎn)單的布線減少勞動(dòng)力，我們可以以更低的成本提供更智能的系統(tǒng)。

消除燈泡的 AC/DC 轉(zhuǎn)換器當(dāng)今 LED 燈泡
的設(shè)計(jì)在燈泡的底座中放置了一個(gè)可將 110/220 VAC 轉(zhuǎn)換為低壓 DC 的電源，這些電氣元件成本高，往往會(huì)在 LED 出現(xiàn)之前失效，并且會(huì)消耗能量。

如果我們移除典型燈泡頂部的半透明塑料圓頂，我們會(huì)看到 LED 陣列。這張照片中的 15 個(gè)黃色器件是實(shí)際發(fā)光的 LED 表面貼裝 (SMT) 組件。

從 LED 燈泡中移除電力電子設(shè)備為新的形狀和尺寸開辟了機(jī)會(huì)。一個(gè)典型的 120 VAC 燈泡有一個(gè) 26 毫米直徑的螺絲底座。我們的新標(biāo)準(zhǔn)需要不同的直徑，因?yàn)檫@兩個(gè)系統(tǒng)在電氣上不兼容。然后我們可以縮小燈泡。圖 4左側(cè)顯示了典型的 R19 燈泡，右側(cè)顯示了 R30 泛光燈，均采用舊款 110/220 VAC 樣式和新提議的僅 LED 樣式。新 LED 燈泡的底座以傳統(tǒng)形式顯示，但會(huì)發(fā)生變化。

在一個(gè)燈泡內(nèi)，多個(gè) LED SMT 器件以串聯(lián)方式排列成一串，然后由電流源驅(qū)動(dòng)，例如 160 mA 的電流，在 LED 串上施加 15 V 至 22 V 之間的任何電壓。在某些情況下，有多個(gè)并行字符串；兩串每串 10 個(gè)設(shè)備，每個(gè)燈泡內(nèi)共有 20 個(gè)設(shè)備。調(diào)制電流使用脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 以每秒 10,000 次打開和關(guān)閉電流使燈泡變暗。對(duì)于 10% 的照明，每個(gè)周期開啟 10 微秒和關(guān)閉 90 微秒。電流驅(qū)動(dòng)電路可以從 110/220 VAC 或更低的直流電壓（例如 48 VDC）開始。當(dāng)前的驅(qū)動(dòng)器 PCB 可以位于插座、燈具或距離燈泡幾米的模塊中，例如 1 m 到 10 m。