由PoE供电的LED照明网络的设计

白炽灯时代建立的标准外形尺寸的LED替换灯提供了直接升级选项，可以直接从传统电源供电，传统电源通常是高压交流线路。然而，这种直接的交换并没有充分利用固态照明技术的全部潜力来提供比以前想象的更高的能源效率，用户舒适度，便利性和其他增值功能。

LED可以与传感器，无线通信模块和嵌入式处理器配合使用，使LED灯具成为智能网络传感器集线器。通过使系统能够利用物联网(物联网)上的新兴功能而无需昂贵的照明替换(图1)，将这些智能集线器连接到局域网(LAN)可提供有价值的未来验证。

图1：局域网连接可以充分发挥智能LED照明集线器的潜力。

问题仍然存在，如何为灯具供电。

直流配电具有成本和效率优势，因为无需将高压交流电转换为适合为LED供电的较低直流电压。特别是，以太网供电(PoE)提供了一种特别方便的方法，可通过承载感知和控制信令的同一网络电缆分配直流电源。通过这种方式，智能LED集线器可以通过LAN供电，连接和控制，无需单独的电源线。可以使用普通的网络电缆，既便宜又易于安装，无需合格的电工服务。通过相应地调整访问端口，还可以根据不断变化的要求轻松调整网络。

此外，PoE可实现更好的整体网络电源管理。它提供对所连接设备电源的离散控制，并且通过适当的电池备份或连接到网络的应急发电，可以在断电期间提供连续照明。这可以减轻对专门的二级应急照明系统的需求，并且还创造了将变化的情况传达给建筑物居住者的机会，例如在控制器的指令下指示安全出口或改变颜色以指示要避免的建筑物的区域。

回顾PoE技术

PoE技术受IEEE 802.3标准的监管，该标准支持10BASE-T，100BASETX和1000BASE-T网络。该标准最初于2003年发布，并于2009年更新.IEEE 802.3规定通过位于交换机/集线器中的供电设备(PSE)供电，并允许PSE在中跨使用以插入电源。网络。此方法支持传统网络，并提供对哪些网段供电的更多控制。接收电力的连接设备通常称为受电设备(PD)。为了支持传统安装，PSE可以通过两对电线供电，使用cat在44 VDC至57 VDC的电压范围内最大功率为15.4 W. 3或更好的布线。在端点实现中，如图2所示，PSE使用对1-2和3-6进行功率分配。

图2：PSE和PoE端点实现中的PD连接。

PoE标准还规定PSE可以使用cat在50 VDC至57 VDC电压范围内提供30 W(两对)或60 W(四对)。 5或更好的布线。对于这三种功率场景，PD在37 VDC至57 VDC电压范围内的最大功率限制分别为13.0 W，25.5 W或51 W.允许的最大功率消耗低于提供的功率，以解决电缆中最坏情况下的功率损耗。

PD在初始连接期间与PSE协商功率等级。所有PD在电源对上都包含一个25kΩ电阻，以允许PSE检测PD何时连接和断开网络。 PoE不会降低数据通信性能。实际上，它通过协商PoE单元和连接设备之间的功耗来保护网络设备免于过载。电源仅传送到兼容设备，并且被阻止为不兼容的传统设备。这种方法允许用户在其网络上自由安全地混合传统和PoE兼容设备。

智慧照明网络

在PoE配置中，每个LED灯具都可以是标准的RJ45连接器即插即用设备，其自身的IP地址可单独寻址。通过PoE连接智能LED集线器可为每个LED集线器提供发光功率。 PoE连接还使每个LED集线器能够从各种传感器收集信息，并将数据传回控制器(图3)。

图3 ：智能，连接的LED照明可以节省能源，提高舒适度和生产率。

收集的信息可能包括环境光强度，温度，湿度和接近/房间占用检测。例如，占用传感器可用于确保仅在某人进入空间时才激活照明。当传感器不再检测到任何人的存在时，照明会自动关闭。环境光传感器可实现日光采集，因为LED照明会在没有足够阳光的情况下自动调节以保持照明。

图4：在自主感应模式下对Si1141进行编程。

通过PoE操作，LED照明系统成为一种信息网络，使用户能够控制其附近的照明和温度。系统可以访问其他建筑服务(例如，使用智能手机)，如接近传感器，以发现最近的可用会议室。它还可以让设施管理人员更好地实时测量，监控和控制其他建筑系统，如供暖和通风。现在，设施管理人员正在对这些数据进行历史趋势分析，他们可以找到提高能源和运营效率的机会。这些提高效率的机会包括根据用户的实际行为来调整温度，照明和清洁时间表。

PoE LED网络为未来打样提供了额外的好处，因为集成的智能传感器集线器已经定位于人们聚集的地方。如果设施经理想要添加新的传感器或通信模块，例如分布式短距离无线接入点，则可以以低保证金成本完成，因为功率和数据已连接到最有用的位置。

PoE就绪LED灯

MAX16832等Maxim LED驱动器具有6.5 V至65 V的宽输入电压范围，可直接连接至50-57 V PoE电源电压。通过提供1 A的最大输出电流，该器件非常适合支持PoE应用。该驱动器支持模拟和PWM控制，以实现无闪烁调光。 MAX16832集成了控制器中通常需要的许多外部元件，如功率MOSFET。

除MAX16832外，创建智能PoE供电的LED集线器还需要许多其他元件。 。 Maxim为PoE供电的LED集线器创建了一个参考设计，其中MAX16832由MAX5969 PD控制器直接供电。该控制器还提供MAX15062 DC/DC转换器，用于为小型主机微控制器供电。 MAX15062可接受高达60 V的输入电压，在3.3 V，5 V或可变电压下可提供高达300 mA的电流，具体取决于所指定的器件。它采用8引脚TDFN封装，尺寸为2 mm x 2 mm，是业界最小的高压同步降压稳压器之一，是智能LED照明集线器空间受限环境的理想选择。

参考设计还规定添加HM-12或BL-600蓝牙®模块或ESP8266 Wi-Fi模块，如图5所示。用户使用Android或iOS蓝牙控制器应用程序控制照明，包括开/关或调光级别。

图5：Maxim的PoE就绪智能照明参考设计。

MAX16832C评估板是完全安装并经过测试的电路板，可简化使用MAX16832 IC设置数字PWM调光的过程。该电路板需要6.5 V至65 V的外部电源，并提供高达64 V的输出电压，以666 mA的频率驱动用户提供的LED灯串。该板设计用于优化散热，还具有热折返和温度模拟电路。

总结

PoE使LED照明网络能够使用更容易的电源与传统的电力基础设施相比，安装，维护和修改成本更低。 PoE供电的LED照明网络为设施管理人员和业主提供了前所未有的动态监控和控制每个LED灯的能力。由于PoE供电的LED照明网络可以轻松地与其他组件(如传感器和无线通信模块)集成，因此可以提供面向未来的功能，并且更容易支持物联网实施中可用的新兴功能。丰富的参考设计和开发资源可用于帮助简化和加速PoE供电的智能照明/传感器集线器的设计。