雖然LED照明的各種好處不言自明，但是高效的供電方式還是飽受爭(zhēng)議。本文主要介紹的是利用現(xiàn)代化以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)為L(zhǎng)ED照明提供直流電源。如果使用局域網(wǎng)(LAN)將照明燈聯(lián)網(wǎng)，PoE技術(shù)將會(huì)發(fā)揮出其中的作用，實(shí)現(xiàn)最佳利益。

LED照明現(xiàn)在是主流技術(shù)，正在逐漸取代商業(yè)、工業(yè)以及住宅領(lǐng)域的白熾燈、鹵素?zé)艉托⌒蜔晒鉄?CFL)。LED的好處已廣為人知，其中包括使用壽命更長(zhǎng)、能源效率更高，以及燈具尺寸非常小。舉例來說，LED照明燈的使用壽命可達(dá)50,000個(gè)小時(shí)，而白熾燈壽命一般為1,000至2,000個(gè)小時(shí)，CFL的壽命為5,000至10,000個(gè)小時(shí)。由于使用壽命較長(zhǎng)，LED降低了由于更換難以觸及的照明燈而引起的操作/安全風(fēng)險(xiǎn)以及人力成本。LED的使用成本也低得多，10WLED照明燈的亮度大約與60W白熾燈泡相當(dāng)。

采用PoE技術(shù)的直流電源

LED實(shí)質(zhì)上是低壓直流器件。為確保兼容傳統(tǒng)的交流電源，大多數(shù)用于照明的LED驅(qū)動(dòng)器利用交流/直流轉(zhuǎn)換器將交流電源轉(zhuǎn)換為較低的直流電壓。這一轉(zhuǎn)換過程降低了系統(tǒng)效率，所以設(shè)計(jì)者提出了基于直流的電源系統(tǒng)。有幾項(xiàng)研究已經(jīng)對(duì)普通交流系統(tǒng)與直流供電系統(tǒng)進(jìn)行過比較?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)(CarnegieMellonUniversity)大學(xué)的一項(xiàng)研究2“發(fā)現(xiàn)：與使用交流電相比，使用直流電每年可節(jié)省$2,000。如果LED由并網(wǎng)的太陽(yáng)能PV電源供電，與使用交流電相比，使用直流電每年可節(jié)省$5,000。”

現(xiàn)在，根據(jù)最早頒布于2003年并在2009年更新的IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，您可利用PoE技術(shù)為L(zhǎng)ED照明燈提供直流電源。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定利用單根標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線(如Cat5)直接為所連設(shè)備供電并進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過交換機(jī)/集線器上的供電設(shè)備(PSE)提供電源。被供電的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(本例中為L(zhǎng)ED照明燈)稱為受電設(shè)備(PD)。

為考慮最差工作條件下的網(wǎng)絡(luò)電纜損耗，PSE提供的電源高于PD的功率限值。最初的PoE標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802.3af)規(guī)定，PSE電源使用Cat3或更高規(guī)格的電纜，在44VDC至57VDC電壓范圍內(nèi)提供最大15.4W功率。在這種情況下，PD被限制到13.0W，電壓范圍為37VDC至57VDC。隨后的IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)將功率提高到30W(PSE)，電壓范圍為50VDC至57VDC，使用Cat5或更高規(guī)格的電纜。此時(shí)，PD被限制到最大25.5W，電壓范圍為50VDC至57VDC。預(yù)計(jì)將很快批準(zhǔn)的IEEE802.3bt標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步提高PoE功率，其中PSE輸出端口的最小功率可達(dá)到90W。

通過PoE供電時(shí)，每個(gè)LED照明燈具可以是標(biāo)準(zhǔn)的RJ-45連接器即插即用設(shè)備，并具有自身可獨(dú)立尋址的IP地址。不僅如此，為L(zhǎng)ED燈具增加傳感器，即可將其從單純的照明設(shè)備轉(zhuǎn)換為智能LED集中器。采用這種配置，每個(gè)“智能”LED集中器可收集關(guān)于環(huán)境光、溫度、濕度以及匿名居住信息，并傳回控制器。例如，人員檢測(cè)可確保在有人進(jìn)入房間時(shí)打開照明，在房間無人時(shí)關(guān)閉照明。環(huán)境光傳感器也支持日光收集5，以及調(diào)節(jié)LED照明，在沒有日光時(shí)維持恒定的亮度。

PoE非常適合于通過LAN供電、連接和控制智能LED集中器。按照這種方式，LED照明系統(tǒng)就成為IT網(wǎng)絡(luò)的一部分；通過任何聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(例如電話、平板電腦、PC)，其服務(wù)將不僅僅局限于用戶附近，而是延伸至其它大廈服務(wù)。那么，用戶就能夠利用系統(tǒng)的接近檢測(cè)傳感器來尋找最近的空閑會(huì)議室。甚至能夠?yàn)樵O(shè)施擁有者和管理者帶來更大好處，使其能夠整體了解設(shè)施的能源使用情況。通過實(shí)施測(cè)量、監(jiān)測(cè)和控制網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)(包括加熱和通風(fēng))，管理者能夠發(fā)現(xiàn)提高能源利用率和運(yùn)營(yíng)效率的機(jī)會(huì)。有了這些信息之后，管理者就能夠根據(jù)用戶的歷史行為數(shù)據(jù)，調(diào)整溫度、照明以及清潔計(jì)劃。

另外一個(gè)好處是PoELED網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)將來的發(fā)展。LED照明燈具(以及相關(guān)的智能傳感器集中器)已經(jīng)安裝到所需的位置，并且電源和數(shù)據(jù)已經(jīng)連接到大多數(shù)的有用位置。所以，現(xiàn)在只需較低的邊際成本和相對(duì)較低的人力即可增加新傳感器或通信模塊，例如分布式短程無線接入點(diǎn)。

這對(duì)我們意味著什么？顯而易見，使用PoE可降低支持IP的設(shè)備的部署和安裝成本，無論這些設(shè)備是傳感器還是LED照明燈。由于數(shù)據(jù)和電源共用相同的電纜，降低了布線成本；由于安裝網(wǎng)線不需要有資質(zhì)的電工，所以也降低了安裝成本；與110VAC(或220VAC)相比，PoE直流電壓危險(xiǎn)程度大大降低，所以安裝過程也更加安全。PoE網(wǎng)絡(luò)支持更好的總體網(wǎng)絡(luò)電源管理：既能夠通過所連設(shè)備的電源實(shí)現(xiàn)離散控制，又能夠在斷電期間僅使用網(wǎng)絡(luò)連接提供電源備份。第47屆SuperBowl冠軍賽就是PoE技術(shù)附加值的一個(gè)例子，當(dāng)時(shí)斷電造成照明和電梯停工了35分鐘7。期間，體育場(chǎng)的WiFi?網(wǎng)絡(luò)未受影響，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)通過PoE供電，具有電池備份。

PoE照明系統(tǒng)的所有這些好處實(shí)際上又重新點(diǎn)燃了交流與直流供電的大討論。有的人問：“怎么處理Cat5(或更高規(guī)格)電纜上引起的電阻損耗？”有的人則說：“如果您去掉交流供電系統(tǒng)中目前要求的附加交流/直流轉(zhuǎn)換級(jí)，這些損耗足夠低到能夠?qū)崿F(xiàn)可觀的效率改善嗎？”

為分析這場(chǎng)爭(zhēng)議，我們分析了為10W和20WLED照明燈供電的三種情形：其中兩種情況下根據(jù)最初的IEEE802.3af(15.4WPSE和13.0WPD)及隨后的IEEE802.3at(30W和25.5W)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行供電；交流供電則采用230VAC標(biāo)準(zhǔn)市電。

PoE場(chǎng)景：電纜長(zhǎng)度對(duì)效率的影響

CUIINCPSE-1000由230VAC市電供電，該設(shè)備的功率為1000W，典型效率為90%。PSE的供電由40W的MAX5984PSE控制器控制，PD使用70W的MAX5982控制器。電纜為Cat623AWG電纜，每股線的電阻為67歐姆每千米或0.067歐姆每米。

對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)器，我們?cè)谟?jì)算中采用95%效率。實(shí)際效率可能更高，如圖1

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圖1:MAX16832LED驅(qū)動(dòng)器的效率曲線