在旨在解決能源和氣候問題的研發計劃中，我提出了一種大規模減少能源消耗的戰略，即曼哈頓2號。雖然切換到LED照明無疑有助于減少功耗，但我們可以做更多的事情。您會看到，每個傳統的LED燈泡都有自己的AC / DC電源，燈泡必須與100年前設計的插座的AC電線和照明裝置兼容。使用單獨的電源不僅會增加成本，還會降低效率并限制節能。不同的系統，即分配DC的系統，將意味著每個外殼單元都將具有共享的AC / DC電源。

在2019年，我與他人共同創立了非營利組織Manhattan 2（Ma2），該組織提議減少碳排放量，并寫了一本書解釋其工作原理。Ma2目前正在設計一個2000平方英尺的類似房屋的測試站點，以使研究人員可以測試系統中的設備。如果我們從一張白紙開始，并從頭開始設計建筑物內的所有設備并創建定義它們如何互連的標準，我們可以通過多種技術來降低能耗。此外，Ma2正在開發一種標準的即插即用系統，用于將太陽能材料直接附著到建筑物表面。此處提出的擬議標準可以進一步減少新建或翻新房屋的能源使用。

LED照明和物聯網

的擬議標準新的布線標準將用于互連智能LED燈泡，壁燈開關（開/關/調光器），占用傳感器，恒溫溫度傳感器，風扇，風道風門，鋪開窗戶的隔熱毯，太陽能光伏陣列和其他物聯網設備。在這里，我們將重點放在LED上。

提議的有線連接可為設備供電，具有99.999％的可靠性，可讓設備電子設備在不使用時進入睡眠狀態，并使用價格為1美元的微控制器。一些IC供應商提供了管理網絡通信，提供多個A / D通道，控制LED和控制電機的微型處理器。在我們提出的系統中，電子設備從燈泡移動到插座，然后通過有線連接將插座連接到網絡。

最后，我們對每個燈泡進行了完全的開/關/調光器控制。隨后，我們可以根據進入或離開房間的人，看電視的人（昏暗的燈光）或進入房間的陽光來調節燈光。這類似于智能藍牙燈泡，但成本更低且可靠性更高。

典型的單戶住宅

圖1顯示了典型的110/220 VAC樹形拓撲布線圖。在我們建議的系統中，左側所示的出風口和烤箱保持不變。右圖所示的燈泡和電燈開關已被我們全新的全自動網絡所取代。

圖1與110/220 VAC接線相比，用于LED照明的低壓網絡更易于安裝。

低壓接線（30 V限制為750 W）的建筑要求低于較高電壓（例如110/220 VAC）的建筑要求。在某些情況下，較低的電壓不需要在金屬導管（管道）中放置導線。

至于成本，1000英尺（304.8 m）的4芯18規格導線的成本約為160美元。驅動LED燈泡的電子設備的成本約為2美元。但是，電工的安裝時間成本約為75美元/小時，其中包括間接費用。那是主要費用。如果我們通過簡化布線來減少勞動力，那么我們可以以更低的成本提供更智能的系統。

消除燈泡的AC / DC轉換器當今LED燈泡
的設計在燈泡底座中放置了將110/220 VAC轉換為低壓DC（圖2）的電源（有關原理圖，請單擊此處和此處。）成本高昂，往往會在LED之前失效，并消耗能量。

圖2如該拆解所示，LED燈泡的底座中包含電源轉換電子設備。

如果我們在一個典型的燈泡上取下半透明的塑料圓頂，就會看到一系列的LED（圖3）。這張照片中的15個黃色設備是發光的實際LED表面貼裝（SMT）組件。

圖3典型的LED燈泡包含許多LED，以產生足夠的光。

從LED燈泡上拆下功率電子器件將為新的形狀和尺寸提供機會。典型的120 VAC燈泡具有26毫米直徑的螺口燈頭。我們的新標準將需要不同的直徑，因為這兩個系統在電氣上不兼容。然后我們可以縮小燈泡。圖4在左側顯示了一個典型的R19燈泡，在右側顯示了一個R30泛光燈，均采用舊的110/220 VAC樣式和新建議的僅LED樣式。新的LED燈泡的底座以傳統的外形尺寸顯示，但會有所變化。

圖4從LED燈泡上卸下電源轉換電子設備可能會縮小其尺寸。

在燈泡內，幾個LED SMT器件串聯排列成一串，然后用一個電流源驅動，例如160 mA的電流在整個LED串上放置15 V至22 V之間的任意值。在某些情況下，有多個并行的字符串。兩串10臺設備，每個燈泡內總共有20臺設備。調制電流使用脈沖寬度調制（PWM）使燈泡每秒變暗10,000次，從而使燈泡變暗。對于10％的照明，每個周期打開10微秒，關閉90微秒。電流驅動器電路可以從110/220 VAC或較低的DC電壓（例如48 VDC）開始。電流驅動器PCB可以位于距燈泡幾米（例如1 m至10 m）的插座，燈具或模塊中。

編輯：hfy