使用有线物联网标准的LED，可以更加省电-第 1 部分

虽然改用 LED 照明肯定有助于降低功耗，但我们还可以做得更多。你看，每个传统的 LED 灯泡都有自己的 AC/DC 电源，这是灯泡与 100 年前设计的带插座的 AC 接线和照明灯具兼容所必需的。拥有单独的电源不仅会增加成本，还会降低效率并限制节能。一个不同的系统，一个分配直流电的系统，意味着每个住房单元将有一个共享的交流/直流电源。

LED 照明和物联网
的拟议标准新的布线标准将用于互连智能 LED 灯泡、壁灯开关（开/关/调光器）、占用传感器、恒温温度传感器、风扇、管道阻尼器、在窗户上展开的热毯，太阳能光伏阵列和其他物联网设备。我们将重点关注 LED。

建议的有线连接为设备供电，可靠性达 99.999%，允许设备电子设备在不使用时休眠，并使用 1 美元的微控制器。一些 IC 供应商提供微型处理器来管理网络通信、提供多个 A/D 通道、控制 LED 和控制电机。在我们提出的系统中，电子设备从灯泡移动到插座，我们通过有线连接将插座连接到网络。

我们最终对每个灯泡进行了完全的开/关/调光控制。随后，我们可以根据居住者进出房间、居住者看电视（昏暗的灯光）或进入房间的阳光来调整灯光。这类似于智能蓝牙灯泡，但成本更低，可靠性更高。

典型的单户住宅
图 1显示了典型的 110/220 VAC 树形拓扑接线图。在我们提议的系统中，左侧显示的插座和烤箱保持不变。右侧所示的灯泡和电灯开关被我们新的全自动网络所取代。

低压接线（30 V 限制为 750 W）的建筑要求低于 110/220 VAC 等较高电压的要求。在某些情况下，较低电压不需要将电线放置在金属导管（管道）中。

至于成本，1000 英尺（304.8 m）的4 芯 18 号线的成本约为 160 美元。驱动 LED 灯泡的电子设备成本约为 2 美元。然而，电工安装时间的成本约为 75 美元/小时，包括间接费用。这是主要成本。如果我们通过更简单的布线减少劳动力，我们可以以更低的成本提供更智能的系统。

消除灯泡的 AC/DC 转换器当今 LED 灯泡
的设计在灯泡的底座中放置了一个可将 110/220 VAC 转换为低压 DC 的电源，这些电气元件成本高，往往会在 LED 出现之前失效，并且会消耗能量。

如果我们移除典型灯泡顶部的半透明塑料圆顶，我们会看到 LED 阵列。这张照片中的 15 个黄色器件是实际发光的 LED 表面贴装 (SMT) 组件。

从 LED 灯泡中移除电力电子设备为新的形状和尺寸开辟了机会。一个典型的 120 VAC 灯泡有一个 26 毫米直径的螺丝底座。我们的新标准需要不同的直径，因为这两个系统在电气上不兼容。然后我们可以缩小灯泡。图 4左侧显示了典型的 R19 灯泡，右侧显示了 R30 泛光灯，均采用旧款 110/220 VAC 样式和新提议的仅 LED 样式。新 LED 灯泡的底座以传统形式显示，但会发生变化。

在一个灯泡内，多个 LED SMT 器件以串联方式排列成一串，然后由电流源驱动，例如 160 mA 的电流，在 LED 串上施加 15 V 至 22 V 之间的任何电压。在某些情况下，有多个并行字符串；两串每串 10 个设备，每个灯泡内共有 20 个设备。调制电流使用脉冲宽度调制 (PWM) 以每秒 10,000 次打开和关闭电流使灯泡变暗。对于 10% 的照明，每个周期开启 10 微秒和关闭 90 微秒。电流驱动电路可以从 110/220 VAC 或更低的直流电压（例如 48 VDC）开始。当前的驱动器 PCB 可以位于插座、灯具或距离灯泡几米的模块中，例如 1 m 到 10 m。