使用有线物联网标准的LED，可以更加省电-第 2 部分

将第 1 部分 的概念放在一起，我们希望支持低压建筑规范，我们需要 1 美元的微处理器来管理 LED 电流驱动器，并且我们希望以 99.999%（五个 9）的可靠性进行通信。

无线和电力线通信的可靠性远不如有线通讯；因此，我们需要专用的有线通信。我们现在假设它是由 12 VDC 供电的类似 RS485 的 ±data，如下图 5中的绿色所示。下面以蓝色显示的是两根大功率电线（例如 48 VDC、110 VAC 或柔性 48 VDC/110 VAC），每个插座支持 12 W。

不要让 12 VDC 和高功率迷惑您。12 VDC 电源（110 美元）始终处于开启状态，并支持在睡眠时消耗 1 mA 电流和在运行时消耗 10 mA 电流的处理器。这样的电源可能支持分布在 100 m 上的 32 个节点。另一方面，“高功率”可能仅在需要时打开，以减少未加载时电源模块消耗的静态功率（例如，处理器在不使用时将 48 V 电源模块完全关闭）。在典型情况下，48 VDC 将为每个灯泡供电 200 mA，其中一个有四个灯泡分布在 10 m 的18 号电缆上（1000 英尺 160 美元），能量损失为 1.5%（1.5% = 0.75V/48V， 0.75V = 2 × 0.002 × 10 × 2, 0.002 Ω/米线）。

在图 5 中，主控制被整合在“自动化盒子”中，可能在房子的地下室。注意三个独立的网络从这个盒子发出。这类似于电源保险丝，其中一个盒子每个房子有 10 到 20 个保险丝，每个保险丝支持不同的布线网络（有时称为电路）。一个房子可能有 10 个低压电路，每个电路有 5 到 15 个设备，通过四根线连接（12 VDC ±电源，±数据）。图 5 还显示了驱动灯具的绿色控制线（12 VDC ±power、±data）和蓝色高功率线（例如 48 VDC、110 VAC）。

例如，如果一个灯泡的额定电流为 200 mA，那么人们将通过它连续泵送 200 mA 的电流以获得 100% 的功率。要使用脉宽调制 (PWM) 将该灯泡调暗至 30% 功率，请在 10 KHz (100 μSec) 周期内施加 200 mA 电流 30 μSec 和无电流 70 μSec。

图 5 中的每个夹具都包含一个约 1 美元的微处理器，例如XMC1302和一个 MOSFET LED 驱动器。MOSFET 可以以 >3 kHz 的速率开启和关闭以产生调光效果，并且可以调节通过 LED 灯串的电流。

基本标准支持所有电源
我们提议的物联网基本标准没有定义电源线。电源可以是固定 24 VDC、固定 48 VDC、固定 110 VAC 或固定 220 VAC。此外，它可以具有灵活的交流或直流电源，可在运行时更改并提供 20 VDC 至 56 VDC、100 VAC 至 240 VAC 或 0 V（关闭）。后一种选择（灵活电源）提供了一种直接从 110/220 VAC 电网、48 VDC 太阳能或 48 VDC 电池为设备供电的方法，无需逆变器。柔性电源的缺点是额外的成本和每个设备的小功率损耗。优点是我们在其他地方节省了电力和成本。

为了鼓励采用我们的基本标准，我们不会做出权力决定。例如，制造商 X 销售一个 LED 插座，该插座连接到±数据线并固定为 220 VAC。制造商 Y 做了类似的事情，使用两条低功率 12 VDC 电线和两条支持 48 VDC（太阳能、电池）或 110 VAC（电网）并在运行时更改的柔性电源线。我们的系统支持这两种产品。

为什么不用 48 VDC 而不是 12 VDC 为设备处理器供电？一个 48 V 至 3 V 的开关电源会占用 PCB 空间，并且在驱动小功率时效率低下——它会在处理器休眠时消耗静态功率。或者，12 V 至 3.3 V 线性电源稳压器体积小、价格便宜，并且在处理器休眠时消耗的能量很少。

IEEE 等行业组织可以根据需要轻松添加其他标准，以对我们的基本标准提供更多控制。例如，IEEE 可能会使用六线电缆建立一个附加标准，该标准支持±数据、12 VDC 始终处于低功耗状态，以及运行时灵活的 48 VDC 或 110/220 VAC 或 OFF。根据市场需求，行业领导者之间的对话将产生其他标准。我们从一个基本标准开始，让行业从那里建立起来。

在运行时变化的灵活电源似乎难以处理，但接受 110/220 VAC 的开关电源也可以接受 48 VDC，只要稍作修改。Flex power 使人们能够直接从电网路由到设备，直接从 48 VDC 电池路由到设备，以及直接从太阳能光伏 (PV) 48 VDC 路由到设备。减少电源和逆变器硬件可降低成本和能耗。此外，这需要设备、电池和太阳能电池阵列之间的仔细协调，这超出了本文的范围。Flex 电源与低功率 12 VDC 很好地配对，因为它确保处理器在 Flex 电源变化时不间断地运行。缺点是六线而不是四线。

回顾图 5，除了 LED 灯泡外，该网络还连接到墙壁开关和电动热窗罩。如果您计算一下我们网络的哪个部分最省钱，那就是 2 英寸。（5 厘米）厚的固体泡沫块，在房间不使用时覆盖窗户。我们通过窗户损失了大量的能量，添加这种能力很容易，因为驱动电机的电子设备与驱动 LED 的电子设备相似。电工可以使用从天花板上的 LED 插座到窗户的电缆轻松地将我们的网络扩展到电动窗户。