作者：Paul Golata 目前，LED燈除了照明，還有更多用處。當與連接智能網(wǎng)絡低電壓基于IP的基礎設施結合后，LED照明將成為強大系統(tǒng)網(wǎng)絡的一部分，可協(xié)同工作以收集、分析、管理、控制及響應設定的目標和實時傳感器反饋。由此產(chǎn)生的“智能建筑”在操作性能上更全面，因為它可以動態(tài)地響應操作問題，從而提高效率，同時節(jié)約電能和成本。 集成智能照明如何與其他系統(tǒng)協(xié)同工作?需要什么技術來整合系統(tǒng)及使效益最大化？本文將就連接智能照明及基礎設施技術進行深入探討。 智能LED照明網(wǎng)絡 連接智能LED網(wǎng)絡的基本前提是，照明控制從一個集中且相對普遍的穿過大部分建筑空間的方式，轉移到另一個解決方案，這個方案則針對建筑物內較小的有特定需求的部分。更重要的是，因為照明是智能網(wǎng)絡的一部分，其集成（且可以響應）網(wǎng)絡上的其他組件。這一點尤其適用商業(yè)辦公大樓、醫(yī)療設施、倉庫、制造和工業(yè)設施以及類似的大型或多用途空間，在這些空間中，一體適用的方法行不通或效率低下。 請設想使用自動加熱、通風和空調控制（HVAC）的建筑。HVAC可以監(jiān)測和調整溫度，使環(huán)境符合人體的舒適度和機器的性能，以及滿足最佳的效率和成本。連接智能LED照明網(wǎng)絡將允許光照與這些相同的目標同步。這伴隨著光照對環(huán)境溫度控制的響應。因此，連接智能照明網(wǎng)絡將使網(wǎng)絡用戶通過調整光照來提高生產(chǎn)力、積極情緒、專注意識和幸福感。它還具有潛在的優(yōu)勢，可以同步人類生理周期來調節(jié)光照，并根據(jù)窗外的日光照射量來增強或降低所需的光照。 LED照明與PoE 智能LED照明網(wǎng)絡的關鍵技術是互聯(lián)網(wǎng)供電(PoE)，其低電壓的電纜和設備將物聯(lián)網(wǎng)(IoT)與LED設備連接起來。PoE之所以簡單易行，是因為基于IP的基礎設施平臺大獲成功。通過使用PoE作為LED照明供電和控制系統(tǒng)的主干，照明被并入建筑物中，作為物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)。除了給單層基礎設施供電及提供數(shù)據(jù)這一巨大優(yōu)勢之外，PoE的成本也比銅電纜低。如圖1所示，PoE系統(tǒng)架構包括以下設備，在下一節(jié)中我們進行討論： ? PoE網(wǎng)關 ? LED照明器具 ? LED燈 ? LED智能驅動程序 ? LED電纜束 ? 傳感器 ? 無線開關和調光器 圖1：PoE系統(tǒng)架構包括網(wǎng)關、裝置、燈、驅動程序、纜繩、傳感器、無線開關和調光器。(來源: Molex Transcend??網(wǎng)絡連接照明) PoE網(wǎng)關 當計算機和網(wǎng)絡接口控制PoE網(wǎng)絡的管理層時，任何集成LED照明系統(tǒng)的啟動很大程度上依賴設備層和用于制造網(wǎng)絡的系統(tǒng)組件層。PoE網(wǎng)關是系統(tǒng)核心的設備。這些網(wǎng)關可以連接、控制及給照明器具供電。它們能夠控制LED照明功能，包括調暗、調色和傳感器報告。這些網(wǎng)關傳輸性能高達60W。若需要功率更高，如天井燈，則需要AC線路電壓(120VAC–277VAC)，而這里設備可以由無線線路電壓繼電器控制。 在IP行業(yè)，先進電信運算結構(ATCA或AdvancedTCA)的標準是48VDC。由于這個標準，很自然地為POE網(wǎng)關進行了以下配置： ? 未約束的48VDC ? 恒定電壓24VDC/48VDC ? 恒定電流 也可以使用符合IEEE 802標準的無線PoE網(wǎng)關。它們在標準頻率上運行(北美是902MHz，歐洲是868MHz)。一般來說，有效范圍是15m左右。它們允許安全的雙向通信用于多個無線設備的控制狀態(tài)，而設計人員無需關注其它設備的干擾。 LED照明器具 LED照明器具本身是系統(tǒng)關鍵的支持組件。器具依賴特定LED照明的選擇。在沒有智能連接和聯(lián)網(wǎng)的LED照明系統(tǒng)中，LED是傳統(tǒng)照明的替代。相對于白熾燈或熒光燈，LED固有的優(yōu)越性能展示了效率優(yōu)勢。然而，連接智能照明系統(tǒng)提升了整個系統(tǒng)的層次。它們采用并添加了PoE網(wǎng)關、照明控制傳感器和先進的網(wǎng)絡管理軟件系統(tǒng)，為系統(tǒng)提供了大量的反饋和控制。這種強化使照明本身以人為中心，并且能夠根據(jù)網(wǎng)絡用戶的數(shù)據(jù)、分析和決策標準進行控制。 LED燈 LED制造商不斷提升功效(lm / W)，并減少每流明($ / lm)的成本。LED制造商為照明器具供應商提供卓越產(chǎn)品的案例有很多： Cree是照明LED的行業(yè)領導者，創(chuàng)造了XLAMP XHP70.2超高功率LED，其通過高流明密度、可靠度和顏色一致性來實現(xiàn)低系統(tǒng)成本。它在一個7.0mm x7.0mm的封裝內，對流明密度、電壓特性、可靠性和光學性能進行了改進。 ? Lumileds研發(fā)了一款高功率、多模發(fā)射器的LUXEON MX LED模塊，使天井燈及其它戶外應用程序更具成本效益且性能更可靠。其在12VDC 配置內功效高達150 lm / W，可以以85°C產(chǎn)生1200流明。 ? OSRAM Opto Semiconductors公司的DURIS E 2835 LED在一個緊湊的2.8mm x 3.5mm塑料有引線芯片載體（PLCC）封裝中，集功效及廣角視野于一體。這些表面貼裝的LED燈的相關色溫為2700K到6500K。 其它有用的產(chǎn)品包括： ? 電涌保護器：Littelfuse制造了 PLED6N 開放型 LED 保護器，當LED串中的LED開啟電路失敗時，其提供了一個開關電子分流路徑。它的低高度剖面(1.1mm)使3VDC (1W) 350mA電流可以與1W額定功率兼容。 ? 連接器：Molex在連接器方面進行了創(chuàng)新，推出了與Molex Lite-TrapTM和迷你Lite-TrapTM SMT Wire-to-Board連接器系統(tǒng)，按鈕類型。這使得剖面高度降至2.65mm，即使是很薄的LED照明應用程序，其金屬絲很容易切除，插入位置低且固位力強。超薄的外形還可以防止LED照明應用生成陰影。 ? LED驅動程序：德州儀器制造了TPS92515/TPS92515-Q1 2A LED驅動程序，提供集成低電阻N通道MOSFET的小型單片開關調節(jié)器。其用于高亮度LED照明的應用，注重效率、高帶寬、PWM及模擬調光。此外，Infineon 是MOSFET的全球領先者。Infineon的CoolMOS?CE因其高效率、易用性、EMI性能及成本優(yōu)勢，使其系列產(chǎn)品成為LED驅動程序或LED管的首選。它們可以應用于回掃、PFC和LLC拓撲等。 智能LED驅動程序 智能LED驅動程序為LED引擎提供合適的電源和調節(jié)信號。在接收到來自PoE網(wǎng)關的控制數(shù)據(jù)和電源后，LED驅動程序可以根據(jù)來自連接網(wǎng)絡的協(xié)調設計、控制和管理系統(tǒng)對信息及驅動任務進行響應。目前，它們可在單通道或雙通道配置中使用，以恒定電流12VDC-42VDC輸出電壓和45W最大輸出功率驅動LED照明裝置。它們可以被連接在一起，這樣在單一的PoE網(wǎng)關上可以驅動多至8個設備。 ? LED電纜束 LED電纜束作為連接智能LED驅動器的一種方式，提供低電壓配電和數(shù)據(jù)通信，以控制LED照明設備、傳感器和驅動器，但它尚不是標配。在LED電纜束成為行業(yè)標準時，有一種極佳的設計方式是使用Molex解決方案：新的Micro-Fit 3.0互連系統(tǒng)(圖2)。這個系統(tǒng)旨在滿足高接觸密度信號或電源連接器的需求。其構建間距為小型3.00mm(0.118”)，但保留了在較大電源連接器上的許多功能，且電流可以達到5.0A。這些連接器的可靠性、耐用性和易用性都十分強大。 圖2: Molex Micro-Fit? 3.0互連系統(tǒng)具有可靠性、耐用性且易于使用。(來源: Mouser Electronics) 傳感器 傳感器是控制回路對數(shù)字大樓提供支持的必要組成部分。傳感器可以是無線或有線，且可以通過PoE網(wǎng)關部署或驅動，或集成到LED照明設備中。 無線環(huán)境光傳感器是常見的設備。它們可以通過光照收集和能量采集來自行驅動，可謂經(jīng)濟實效，十分可靠。它們能夠測量和報告中央主機可用自然光的層次，允許網(wǎng)絡進行實時調整和決策。 LED照明網(wǎng)絡中其他常見的傳感器類型包括：空氣質量、顏色溫度、濕度、被動式紅外(PIR)運動、開/關、近距、功率和溫度傳感器等。 無線開關和調光器