由PoE供電的LED照明網(wǎng)絡的設計

白熾燈時代建立的標準外形尺寸的LED替換燈提供了直接升級選項，可以直接從傳統(tǒng)電源供電，傳統(tǒng)電源通常是高壓交流線路。然而，這種直接的交換并沒有充分利用固態(tài)照明技術(shù)的全部潛力來提供比以前想象的更高的能源效率，用戶舒適度，便利性和其他增值功能。

LED可以與傳感器，無線通信模塊和嵌入式處理器配合使用，使LED燈具成為智能網(wǎng)絡傳感器集線器。通過使系統(tǒng)能夠利用物聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))上的新興功能而無需昂貴的照明替換(圖1)，將這些智能集線器連接到局域網(wǎng)(LAN)可提供有價值的未來驗證。

圖1：局域網(wǎng)連接可以充分發(fā)揮智能LED照明集線器的潛力。

問題仍然存在，如何為燈具供電。

直流配電具有成本和效率優(yōu)勢，因為無需將高壓交流電轉(zhuǎn)換為適合為LED供電的較低直流電壓。特別是，以太網(wǎng)供電(PoE)提供了一種特別方便的方法，可通過承載感知和控制信令的同一網(wǎng)絡電纜分配直流電源。通過這種方式，智能LED集線器可以通過LAN供電，連接和控制，無需單獨的電源線?？梢允褂闷胀ǖ木W(wǎng)絡電纜，既便宜又易于安裝，無需合格的電工服務。通過相應地調(diào)整訪問端口，還可以根據(jù)不斷變化的要求輕松調(diào)整網(wǎng)絡。

此外，PoE可實現(xiàn)更好的整體網(wǎng)絡電源管理。它提供對所連接設備電源的離散控制，并且通過適當?shù)碾姵貍浞莼蜻B接到網(wǎng)絡的應急發(fā)電，可以在斷電期間提供連續(xù)照明。這可以減輕對專門的二級應急照明系統(tǒng)的需求，并且還創(chuàng)造了將變化的情況傳達給建筑物居住者的機會，例如在控制器的指令下指示安全出口或改變顏色以指示要避免的建筑物的區(qū)域。

回顧PoE技術(shù)

PoE技術(shù)受IEEE 802.3標準的監(jiān)管，該標準支持10BASE-T，100BASETX和1000BASE-T網(wǎng)絡。該標準最初于2003年發(fā)布，并于2009年更新.IEEE 802.3規(guī)定通過位于交換機/集線器中的供電設備(PSE)供電，并允許PSE在中跨使用以插入電源。網(wǎng)絡。此方法支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡，并提供對哪些網(wǎng)段供電的更多控制。接收電力的連接設備通常稱為受電設備(PD)。為了支持傳統(tǒng)安裝，PSE可以通過兩對電線供電，使用cat在44 VDC至57 VDC的電壓范圍內(nèi)最大功率為15.4 W. 3或更好的布線。在端點實現(xiàn)中，如圖2所示，PSE使用對1-2和3-6進行功率分配。

圖2：PSE和PoE端點實現(xiàn)中的PD連接。

PoE標準還規(guī)定PSE可以使用cat在50 VDC至57 VDC電壓范圍內(nèi)提供30 W(兩對)或60 W(四對)。 5或更好的布線。對于這三種功率場景，PD在37 VDC至57 VDC電壓范圍內(nèi)的最大功率限制分別為13.0 W，25.5 W或51 W.允許的最大功率消耗低于提供的功率，以解決電纜中最壞情況下的功率損耗。

PD在初始連接期間與PSE協(xié)商功率等級。所有PD在電源對上都包含一個25kΩ電阻，以允許PSE檢測PD何時連接和斷開網(wǎng)絡。 PoE不會降低數(shù)據(jù)通信性能。實際上，它通過協(xié)商PoE單元和連接設備之間的功耗來保護網(wǎng)絡設備免于過載。電源僅傳送到兼容設備，并且被阻止為不兼容的傳統(tǒng)設備。這種方法允許用戶在其網(wǎng)絡上自由安全地混合傳統(tǒng)和PoE兼容設備。

智慧照明網(wǎng)絡

在PoE配置中，每個LED燈具都可以是標準的RJ45連接器即插即用設備，其自身的IP地址可單獨尋址。通過PoE連接智能LED集線器可為每個LED集線器提供發(fā)光功率。 PoE連接還使每個LED集線器能夠從各種傳感器收集信息，并將數(shù)據(jù)傳回控制器(圖3)。

圖3 ：智能，連接的LED照明可以節(jié)省能源，提高舒適度和生產(chǎn)率。

收集的信息可能包括環(huán)境光強度，溫度，濕度和接近/房間占用檢測。例如，占用傳感器可用于確保僅在某人進入空間時才激活照明。當傳感器不再檢測到任何人的存在時，照明會自動關(guān)閉。環(huán)境光傳感器可實現(xiàn)日光采集，因為LED照明會在沒有足夠陽光的情況下自動調(diào)節(jié)以保持照明。

圖4：在自主感應模式下對Si1141進行編程。

通過PoE操作，LED照明系統(tǒng)成為一種信息網(wǎng)絡，使用戶能夠控制其附近的照明和溫度。系統(tǒng)可以訪問其他建筑服務(例如，使用智能手機)，如接近傳感器，以發(fā)現(xiàn)最近的可用會議室。它還可以讓設施管理人員更好地實時測量，監(jiān)控和控制其他建筑系統(tǒng)，如供暖和通風?，F(xiàn)在，設施管理人員正在對這些數(shù)據(jù)進行歷史趨勢分析，他們可以找到提高能源和運營效率的機會。這些提高效率的機會包括根據(jù)用戶的實際行為來調(diào)整溫度，照明和清潔時間表。

PoE LED網(wǎng)絡為未來打樣提供了額外的好處，因為集成的智能傳感器集線器已經(jīng)定位于人們聚集的地方。如果設施經(jīng)理想要添加新的傳感器或通信模塊，例如分布式短距離無線接入點，則可以以低保證金成本完成，因為功率和數(shù)據(jù)已連接到最有用的位置。

PoE就緒LED燈

MAX16832等Maxim LED驅(qū)動器具有6.5 V至65 V的寬輸入電壓范圍，可直接連接至50-57 V PoE電源電壓。通過提供1 A的最大輸出電流，該器件非常適合支持PoE應用。該驅(qū)動器支持模擬和PWM控制，以實現(xiàn)無閃爍調(diào)光。 MAX16832集成了控制器中通常需要的許多外部元件，如功率MOSFET。

除MAX16832外，創(chuàng)建智能PoE供電的LED集線器還需要許多其他元件。 。 Maxim為PoE供電的LED集線器創(chuàng)建了一個參考設計，其中MAX16832由MAX5969 PD控制器直接供電。該控制器還提供MAX15062 DC/DC轉(zhuǎn)換器，用于為小型主機微控制器供電。 MAX15062可接受高達60 V的輸入電壓，在3.3 V，5 V或可變電壓下可提供高達300 mA的電流，具體取決于所指定的器件。它采用8引腳TDFN封裝，尺寸為2 mm x 2 mm，是業(yè)界最小的高壓同步降壓穩(wěn)壓器之一，是智能LED照明集線器空間受限環(huán)境的理想選擇。

參考設計還規(guī)定添加HM-12或BL-600藍牙®模塊或ESP8266 Wi-Fi模塊，如圖5所示。用戶使用Android或iOS藍牙控制器應用程序控制照明，包括開/關(guān)或調(diào)光級別。

圖5：Maxim的PoE就緒智能照明參考設計。

MAX16832C評估板是完全安裝并經(jīng)過測試的電路板，可簡化使用MAX16832 IC設置數(shù)字PWM調(diào)光的過程。該電路板需要6.5 V至65 V的外部電源，并提供高達64 V的輸出電壓，以666 mA的頻率驅(qū)動用戶提供的LED燈串。該板設計用于優(yōu)化散熱，還具有熱折返和溫度模擬電路。

總結(jié)

PoE使LED照明網(wǎng)絡能夠使用更容易的電源與傳統(tǒng)的電力基礎設施相比，安裝，維護和修改成本更低。 PoE供電的LED照明網(wǎng)絡為設施管理人員和業(yè)主提供了前所未有的動態(tài)監(jiān)控和控制每個LED燈的能力。由于PoE供電的LED照明網(wǎng)絡可以輕松地與其他組件(如傳感器和無線通信模塊)集成，因此可以提供面向未來的功能，并且更容易支持物聯(lián)網(wǎng)實施中可用的新興功能。豐富的參考設計和開發(fā)資源可用于幫助簡化和加速PoE供電的智能照明/傳感器集線器的設計。