作者：Paul Golata 目前，LED燈除了照明，還有更多用處。當(dāng)與連接智能網(wǎng)絡(luò)低電壓基于IP的基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合后，LED照明將成為強(qiáng)大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的一部分，可協(xié)同工作以收集、分析、管理、控制及響應(yīng)設(shè)定的目標(biāo)和實(shí)時(shí)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?yàn)樗梢詣?dòng)態(tài)地響應(yīng)操作問(wèn)題，從而提高效率，同時(shí)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(shù)來(lái)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(chǔ)設(shè)施技術(shù)進(jìn)行深入探討。 智能LED照明網(wǎng)絡(luò) 連接智能LED網(wǎng)絡(luò)的基本前提是，照明控制從一個(gè)集中且相對(duì)普遍的穿過(guò)大部分建筑空間的方式，轉(zhuǎn)移到另一個(gè)解決方案，這個(gè)方案則針對(duì)建筑物內(nèi)較小的有特定需求的部分。更重要的是，因?yàn)檎彰魇侵悄芫W(wǎng)絡(luò)的一部分，其集成（且可以響應(yīng)）網(wǎng)絡(luò)上的其他組件。這一點(diǎn)尤其適用商業(yè)辦公大樓、醫(yī)療設(shè)施、倉(cāng)庫(kù)、制造和工業(yè)設(shè)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(qǐng)?jiān)O(shè)想使用自動(dòng)加熱、通風(fēng)和空調(diào)控制（HVAC）的建筑。HVAC可以監(jiān)測(cè)和調(diào)整溫度，使環(huán)境符合人體的舒適度和機(jī)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(luò)將允許光照與這些相同的目標(biāo)同步。這伴隨著光照對(duì)環(huán)境溫度控制的響應(yīng)。因此，連接智能照明網(wǎng)絡(luò)將使網(wǎng)絡(luò)用戶通過(guò)調(diào)整光照來(lái)提高生產(chǎn)力、積極情緒、專注意識(shí)和幸福感。它還具有潛在的優(yōu)勢(shì)，可以同步人類生理周期來(lái)調(diào)節(jié)光照，并根據(jù)窗外的日光照射量來(lái)增強(qiáng)或降低所需的光照。 LED照明與PoE 智能LED照明網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)供電(PoE)，其低電壓的電纜和設(shè)備將物聯(lián)網(wǎng)(IoT)與LED設(shè)備連接起來(lái)。PoE之所以簡(jiǎn)單易行，是因?yàn)榛贗P的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)大獲成功。通過(guò)使用PoE作為L(zhǎng)ED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(chǔ)設(shè)施供電及提供數(shù)據(jù)這一巨大優(yōu)勢(shì)之外，PoE的成本也比銅電纜低。如圖1所示，PoE系統(tǒng)架構(gòu)包括以下設(shè)備，在下一節(jié)中我們進(jìn)行討論： ? PoE網(wǎng)關(guān) ? LED照明器具 ? LED燈 ? LED智能驅(qū)動(dòng)程序 ? LED電纜束 ? 傳感器 ? 無(wú)線開(kāi)關(guān)和調(diào)光器 圖1：PoE系統(tǒng)架構(gòu)包括網(wǎng)關(guān)、裝置、燈、驅(qū)動(dòng)程序、纜繩、傳感器、無(wú)線開(kāi)關(guān)和調(diào)光器。(來(lái)源: Molex Transcend??網(wǎng)絡(luò)連接照明) PoE網(wǎng)關(guān) 當(dāng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)接口控制PoE網(wǎng)絡(luò)的管理層時(shí)，任何集成LED照明系統(tǒng)的啟動(dòng)很大程度上依賴設(shè)備層和用于制造網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組件層。PoE網(wǎng)關(guān)是系統(tǒng)核心的設(shè)備。這些網(wǎng)關(guān)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(diào)暗、調(diào)色和傳感器報(bào)告。這些網(wǎng)關(guān)傳輸性能高達(dá)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(shè)備可以由無(wú)線線路電壓繼電器控制。 在IP行業(yè)，先進(jìn)電信運(yùn)算結(jié)構(gòu)(ATCA或AdvancedTCA)的標(biāo)準(zhǔn)是48VDC。由于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，很自然地為POE網(wǎng)關(guān)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線PoE網(wǎng)關(guān)。它們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)頻率上運(yùn)行(北美是902MHz，歐洲是868MHz)。一般來(lái)說(shuō)，有效范圍是15m左右。它們?cè)试S安全的雙向通信用于多個(gè)無(wú)線設(shè)備的控制狀態(tài)，而設(shè)計(jì)人員無(wú)需關(guān)注其它設(shè)備的干擾。 LED照明器具 LED照明器具本身是系統(tǒng)關(guān)鍵的支持組件。器具依賴特定LED照明的選擇。在沒(méi)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(duì)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(shì)。然而，連接智能照明系統(tǒng)提升了整個(gè)系統(tǒng)的層次。它們采用并添加了PoE網(wǎng)關(guān)、照明控制傳感器和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)化使照明本身以人為中心，并且能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)據(jù)、分析和決策標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(yīng)商提供卓越產(chǎn)品的案例有很多： Cree是照明LED的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，創(chuàng)造了XLAMP XHP70.2超高功率LED，其通過(guò)高流明密度、可靠度和顏色一致性來(lái)實(shí)現(xiàn)低系統(tǒng)成本。它在一個(gè)7.0mm x7.0mm的封裝內(nèi)，對(duì)流明密度、電壓特性、可靠性和光學(xué)性能進(jìn)行了改進(jìn)。 ? 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(yīng)用程序更具成本效益且性能更可靠。其在12VDC 配置內(nèi)功效高達(dá)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(gè)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(guān)色溫為2700K到6500K。 其它有用的產(chǎn)品包括： ? 電涌保護(hù)器：Littelfuse制造了 PLED6N 開(kāi)放型 LED 保護(hù)器，當(dāng)LED串中的LED開(kāi)啟電路失敗時(shí)，其提供了一個(gè)開(kāi)關(guān)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(jìn)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(yīng)用程序，其金屬絲很容易切除，插入位置低且固位力強(qiáng)。超薄的外形還可以防止LED照明應(yīng)用生成陰影。 ? LED驅(qū)動(dòng)程序：德州儀器制造了TPS92515/TPS92515-Q1 2A LED驅(qū)動(dòng)程序，提供集成低電阻N通道MOSFET的小型單片開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器。其用于高亮度LED照明的應(yīng)用，注重效率、高帶寬、PWM及模擬調(diào)光。此外，Infineon 是MOSFET的全球領(lǐng)先者。Infineon的CoolMOS?CE因其高效率、易用性、EMI性能及成本優(yōu)勢(shì)，使其系列產(chǎn)品成為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)程序或LED管的首選。它們可以應(yīng)用于回掃、PFC和LLC拓?fù)涞取? 智能LED驅(qū)動(dòng)程序 智能LED驅(qū)動(dòng)程序?yàn)長(zhǎng)ED引擎提供合適的電源和調(diào)節(jié)信號(hào)。在接收到來(lái)自PoE網(wǎng)關(guān)的控制數(shù)據(jù)和電源后，LED驅(qū)動(dòng)程序可以根據(jù)來(lái)自連接網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、控制和管理系統(tǒng)對(duì)信息及驅(qū)動(dòng)任務(wù)進(jìn)行響應(yīng)。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(qū)動(dòng)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(guān)上可以驅(qū)動(dòng)多至8個(gè)設(shè)備。 ? LED電纜束 LED電纜束作為連接智能LED驅(qū)動(dòng)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(shè)備、傳感器和驅(qū)動(dòng)器，但它尚不是標(biāo)配。在LED電纜束成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，有一種極佳的設(shè)計(jì)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(gè)系統(tǒng)旨在滿足高接觸密度信號(hào)或電源連接器的需求。其構(gòu)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(dá)到5.0A。這些連接器的可靠性、耐用性和易用性都十分強(qiáng)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(lái)源: Mouser Electronics) 傳感器 傳感器是控制回路對(duì)數(shù)字大樓提供支持的必要組成部分。傳感器可以是無(wú)線或有線，且可以通過(guò)PoE網(wǎng)關(guān)部署或驅(qū)動(dòng)，或集成到LED照明設(shè)備中。 無(wú)線環(huán)境光傳感器是常見(jiàn)的設(shè)備。它們可以通過(guò)光照收集和能量采集來(lái)自行驅(qū)動(dòng)，可謂經(jīng)濟(jì)實(shí)效，十分可靠。它們能夠測(cè)量和報(bào)告中央主機(jī)可用自然光的層次，允許網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和決策。 LED照明網(wǎng)絡(luò)中其他常見(jiàn)的傳感器類型包括：空氣質(zhì)量、顏色溫度、濕度、被動(dòng)式紅外(PIR)運(yùn)動(dòng)、開(kāi)/關(guān)、近距、功率和溫度傳感器等。 無(wú)線開(kāi)關(guān)和調(diào)光器