當今的LED照明不再僅限于照亮黑暗的空間。與互聯(lián)智能網絡中基于低壓IP的基礎設施相結合后，LED照明已成為強大系統(tǒng)網絡的一部分，這些系統(tǒng)協(xié)同收集、分析、管理、控制和響應設定的目標和實時傳感器反饋。由此形成的“智能建筑”在性能上更有優(yōu)勢，它可以動態(tài)響應運行問題，大幅提高效率，并節(jié)省電力和成本。

集成的智能照明如何與其他系統(tǒng)配合工作？ 集成系統(tǒng)并實現(xiàn)收益最大化將需要哪些技術？ 本文將剖析互聯(lián)智能照明，并探討基礎設施技術。

智能LED照明網絡

互聯(lián)智能LED網絡的基本前提是，讓照明控制從大面積建筑空間內的集中化和相對統(tǒng)一布局，轉變?yōu)闈M足建筑內各空間分區(qū)的特定需求。此外，由于照明并入了智能網絡，那么，照明就可以與網絡上的其他組件集成和聯(lián)動。這在商業(yè)辦公樓、醫(yī)療保健設施、倉庫、制造和工業(yè)設施以及類似的大型或多用途空間中尤其有價值，在這些地方，一刀切的方法是無效或低效的。

例如，一座具有自動供暖、新風和空調 (HVAC) 控制的建筑。HVAC監(jiān)控并調節(jié)溫度，使環(huán)境適合人體舒適度和機器性能，并保證最佳效率和最低成本?；ヂ?lián)智能LED照明網絡將實現(xiàn)照明與上述各目標的統(tǒng)一， 形成照明與環(huán)境氣候控制聯(lián)動。因此，通過互聯(lián)智能照明網絡，網絡用戶能夠更好地調節(jié)光線，讓其更有益于提升人類生產力、積極情緒、注意力和幸福感。它可以通過調節(jié)光線，讓光線與人類自然生理周期同步，并根據透過外部窗戶的陽光量減少或增加所需的光線，發(fā)揮潛在優(yōu)勢。

LED照明和PoE

智能LED照明網絡背后的關鍵技術是以太網供電 (PoE)，它帶來了將物聯(lián)網資產連接到LED燈具的低壓布線和設備。隨著基于IP的基礎設施平臺取得成功，PoE變得簡單易用。通過將PoE用作LED照明電源和控制系統(tǒng)的動脈，將照明作為IoT資產集成到建筑物中。除了在單層基礎設施上同時提供電源和數(shù)據的巨大優(yōu)勢外，PoE還比銅纜便宜。LED照明網絡PoE系統(tǒng)架構包括以下設備，將在下一節(jié)中討論：

PoE網關

LED照明裝置

LED燈

LED智能驅動器

LED電纜線束

傳感器

無線開關和調光器

PoE網關

雖然計算機和網絡接口控制PoE網絡的管理層，但集成式LED照明系統(tǒng)的啟動在很大程度上取決于設備層和用于構建網絡的系統(tǒng)組件的級別。PoE網關是系統(tǒng)的核心設備。這些網關連接、控制和驅動LED照明裝置的亮度。它們可以控制LED照明功能，包括調光、顏色調節(jié)和傳感器報告。這些網關能夠提供高達60W的功率。需要更高功率時，例如高頂棚照明，仍然需要交流線路電壓 (120VAC–277VAC)，這時可以通過無線線路電壓繼電器來控制設備。

在IP行業(yè)，源自高級電信計算架構（ATCA或AdvancedTCA）的標準要求48VDC。為滿足該標準，自然就需要提供采用以下配置之一的POE網關：

非穩(wěn)壓48VDC

恒壓24VDC/48VDC

恒定電流

也可以使用符合IEEE 802標準的無線PoE網關。它們以標準頻率工作（北美902MHz；歐洲868MHz）。其有效范圍通常約為15m。它們支持通過安全雙向通信來控制多個無線設備的狀態(tài)，設計人員無需擔心與其他設備發(fā)生干擾。

Silicon Labs是提供芯片、軟件和解決方案的知名供應商，致力于實現(xiàn)更智能、更互聯(lián)的世界。他們的技術屢獲殊榮，正不斷塑造物聯(lián)網的未來，助力樓宇和家庭自動化互聯(lián)。他們提供業(yè)界集成度超高的PoE設備， 其功能豐富的高效產品主要面向智能照明、IP攝像頭、無線接入點和IP電話等。

Silicon Labs Si3404以太網供電 (PoE) 設備是符合IEEE 802.3 1類標準的15W PoE用電設備 (PD) 接口和脈寬調制 (PWM) 開關穩(wěn)壓器（圖1）。通過為設備集成、最低的總體BOM成本、效率和可靠性設定新的標準，Si3404使得設計人員能夠在以太網產品中添加PoE功能。包含在支持PoE的系統(tǒng)設計中時，Si3404將通過以太網銅線非屏蔽雙絞線 (UTP) 電纜提供的高壓（通常為±48V DC轉換為穩(wěn)壓的低壓DC電源。此外，Si3404還將所有必需的IEEE 802.3檢測，分類和熱插拔接口與完整、高效的PWM開關穩(wěn)壓器結合在一起。只需添加輸入二極管電橋，即可實現(xiàn)一流的集成面積比PoE PD解決方案。

PoE+技術可提供30W功率，支持更苛刻的應用任務。Silicon Labs的Si3406以太網供電加 (PoE+) 設備系列是建筑和家庭自動化環(huán)境中支持PoE+的物聯(lián)網產品的理想供電設備接口解決方案。Si3406穩(wěn)壓器的開關頻率可通過簡單的外部電阻值調節(jié)，以幫助避免無用的諧波。集成的同步驅動器可以控制次級側場效應晶體管 (FET) 以提高功率轉換效率。該系列的電流模式控制開關穩(wěn)壓器支持多種隔離和非隔離電源拓撲。集成的功率開關FET與穩(wěn)壓器互補。這種靈活性以及Silicon Labs全面的PoE PD參考設計使開發(fā)人員可以更輕松地部署關鍵電源子系統(tǒng)。

LED照明裝置

LED照明裝置本身是系統(tǒng)的一個關鍵支持組件。從核心上講，照明依賴于特定照明LED本身的選擇。在未進行智能互聯(lián)和聯(lián)網的LED照明系統(tǒng)中，使用LED代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈具。相對于白熾燈或熒光燈，LED固有的卓越技術具有效率優(yōu)勢。而互聯(lián)的智能照明系統(tǒng)讓整個系統(tǒng)的效率更上層樓。他們采用并添加PoE網關、照明控制傳感器和高級網絡管理軟件系統(tǒng)，以提供一個整體環(huán)境，為系統(tǒng)增加重要的反饋和控制。這種增強使燈具本身以人為中心，并能夠根據網絡用戶的數(shù)據、分析和決策標準進行控制。

LED燈/機械/電子/連接

LED制造商通過提高功效 (lm/W) 和降低每流明成本 ($/lm) 不斷改進LED。為燈具制造商提供優(yōu)質產品的LED制造商的例子比比皆是。LED可以通過高流明密度、可靠性和顏色一致性來降低系統(tǒng)成本。流明密度、電壓特性，可靠性和光學性能一直在不斷提高。通常使用大功率、多晶粒發(fā)射器，為高架和戶外應用提供經濟高效，高可靠性的燈具。 這些配置中的LED可以提供高達150lm/W的功效。通常使用相關色溫 (CCT) 為2700K至6500K的LED。另外，在LED串中的LED出現(xiàn)開路故障時，電涌保護器可用來提供電子分流路徑。連接器可為薄型LED照明模塊應用提供輕松的電線拆除，較低的電線插入力和較高的電線保持力。

帶有單片開關穩(wěn)壓器的LED驅動器可用于效率、高帶寬、脈寬調制和模擬調光非常重要的高亮度LED照明應用。驅動器以誘人的成本提供出色的效率、易用性和抗電磁干擾性能，對于各種互聯(lián)智能LED照明網絡來說都是理想的選擇。LED電纜線束尚未成為連接智能LED驅動器的標準電線，用以提供控制LED照明設備、傳感器和執(zhí)行器所需的低壓配電和數(shù)據通信。人們應該設計和使用在可靠性、耐用性和易用性方面得到證明的連接器。

智能LED驅動器

智能LED驅動器為LED引擎提供適當?shù)碾娫春头€(wěn)壓信號。從PoE網關接收控制數(shù)據和電能后，LED驅動器可以根據來自所連網絡的協(xié)調設計、控制和管理系統(tǒng)來響應信息和驅動任務。目前，其具有單通道和雙通道兩種配置，能夠以12VDC-42VDC的輸出電壓和45W的最大輸出功率驅動恒流LED照明燈具。它們可以通過菊花鏈串接在一起，一個PoE網關最多可以驅動八個設備。

傳感器

傳感器是實現(xiàn)數(shù)字建筑的控制回路的必要組成部分。傳感器無線或有線均可，可以通過PoE網關部署和供電，或者集成到LED照明設備中。

無線環(huán)境光傳感器是這種布置中常用的設備。它們通過收集光和能量自我供電，因此具有很高的經濟效益和可靠性。其能夠測量可用的自然光水平，并向中央主機報告，使網絡能夠進行實時調整和決策。

在LED照明網絡中，常用的其他傳感器類型包括空氣質量、色溫、濕度、被動紅外 (PIR) 運動/存在、開/關、接近度、功率和溫度傳感器。

無線開關和調光器

自供電無線墻壁開關和調光器采用能量收集技術與PoE網關進行無線通信，方便對照明、溫度和各種電氣負載的控制。本地開關/調光墊采用自供電方式，不需要電池，只需簡單地按下?lián)u桿就能產生足夠的能量向網關設備發(fā)送無線信號。

結論

智能和網絡化的LED照明系統(tǒng)正在形成新的方式，將LED照明應用于智能建筑和信息技術領域。這些照明系統(tǒng)需要多種技術，包括網關、燈具、光、智能驅動器、電纜線束、傳感器、無線開關和調光器。未來無限光明，系統(tǒng)級智能與我們的工作環(huán)境完美融合，打造未來的智能建筑。

審核編輯：郭婷