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(資料圖片)

智能家居、辦公室和工廠的設計師不斷尋求新的方法來提高用于交付和管理建筑設施的系統的效率。從歷史上看，數據網絡和電力網絡是分開安裝的，目的是各自執行明顯不同的功能，但這需要在建筑結構中安裝兩種完全不同的電纜類型。以太網供電(PoE)的發展現在提供了一種減少交流電源電纜需求的方法，讓一些設備(如相機、電話、無線路由器)從它們的數據線中獲取電力。作為PoE的潛在應用，一個受到更多關注的領域是照明。在本文中，我們研究了連接照明系統在智能建筑系統的部署和管理中可以發揮的作用，并考慮了照明和建筑自動化之間的潛在關系（圖1）。我們還回顧了其設計的標準方法，并解釋了如何實現連接照明系統的新應用，同時大大簡化了其設計。

互聯照明和樓宇自動化一旦進入建筑物，無論是家用、商用還是工業用，照明無處不在。近來，低效的白熾燈泡和鹵素燈泡已經在很大程度上被更低功率和更高效的led所取代。然而，為燈供電的方法并沒有發生重大變化，電纜仍然鋪設在將要安裝燈具的地方。由于LED需要直流電源，燈具必須包括一個交流-直流變壓器，可能還包括一個直流-直流轉換器，以便為LED提供所需的電壓水平，并最終提供控制電流。這種方法認為燈具只負責一項功能——照明，在提供高效照明的同時，卻完全忽略了一個事實，即燈具是承載一系列其他智能建筑功能的理想選擇。利用無處不在的燈具的第一步是為它們提供數字連接。 通過將單個燈具數字化并將它們互連到一個統一的系統，它們可以作為主干，非常適合在整個建筑物中托管物聯網應用程序。在互聯照明系統中，每個燈具都有一個唯一的 IP 地址，可通過建筑物的數據網絡實現雙向數據通信。 聯網照明顯然是在住宅、辦公室和工廠中傳輸物聯網數據的候選者，因為電氣和數據通信網絡已經到位。 這種方法可以讓連接的燈具擁有其他傳感器功能和無數的應用程序。通過集成不同類型的智能傳感器(溫度、濕度、接近度、空氣質量等。)，連接的照明系統可以同時捕獲整個建筑內房間的占用情況和其他環境指標的數據，作為智能建筑自動化系統的可操作輸入。這些信息有助于優化空間、提高運營效率，并有助于最大限度地提高建筑物內的舒適度。收集到的關于居住者行為的信息也可以用于能源管理。實施互聯照明系統為燈具添加數字連接的一種方法是包括 Wi-Fi 無線電。 然而，由于無線 RF 信號會受到不同程度的衰減，這取決于它們的位置和它們與最近接入點之間的建筑材料，它可能會降低數據通信的速度和可靠性。更好的方法是為每個燈具提供一個以太網接口。 但這將需要將 Cat5/6 雙絞線電纜布線到每個燈具，使布線量增加一倍（假設已經計劃了電源布線），并增加了安裝成本和工作量。理想情況下，連接的照明應該只需要一根電纜為LED、攝像頭和智能傳感器供電，并將它們的雙向數據傳輸到遙控器。這將不再需要將單獨的電源電纜布線到每個燈具——這是一個顯著的優勢。PoE可以以實施的以太網標準的速度向電源設備和網絡數據傳輸直流電壓，使其非常適合執行這項任務。完全集成的解決方案連接 PoE 的燈具使用單獨的 LED 驅動器 IC 和 PoE 接口 IC 通過以太網供電。 采用不同的方法，onsemi 開發的 NCL31010 將這兩個組件組合在一個封裝中，可以用作完全連接和管理的照明系統的基礎（圖 2）。

該設備符合 PoE 標準（能夠提供超過 90 W 的系統功率）并通過了 IEEE802.3bt/at/af 認證。 其降壓 LED 驅動器的效率為 97%，并支持高帶寬、高線性度模擬和 PWM 調光（低至零電流）。 擴頻技術有助于減少傳導和輻射 EMI 的數量。該器件中的兩個輔助 DC-DC 轉換器可以為微控制器和其他外圍設備（例如傳感器）供電。 還包括用于測量輸入和輸出電流和電壓、LED 或系統溫度、DC-DC 電壓和電流的高精度計量和診斷功能。 該器件的一個應用是低數據速率可見光通信 (VLC)。 在此應用中，數字數據被調制到從燈具發出的 LED 光上，從而成為室內定位系統（例如 YellowDot）中的定位信標。VLC的調制數據是人眼察覺不到的。面向未來的照明基于 PoE 的聯網照明為所有類型的未來智能建筑提供最靈活、最高效的照明，LED 燈具通過數據網絡控制并通過數據布線供電。 通過結合使用傳感器、智能燈具和智能控制系統，智能建筑將提供傳統照明無法達到的舒適度和效率水平。 那些管理智能建筑系統的人也將在施工期間以及建筑物完全占用和運營后享受更低的成本。

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