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PoE供电给LED照明带来的好处不仅仅是效率

2015-12-14 05:28
水墨黯月
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  LED照明现在是主流技术,正在逐渐取代商业、工业以及住宅领域的白炽灯、卤素灯和小型荧光灯(CFL)。LED的好处已广为人知,其中包括使用寿命更长、能源效率更高,以及灯具尺寸非常小。举例来说,LED照明灯的使用寿命可达50,000个小时,而白炽灯寿命一般为1,000至2,000个小时,CFL的寿命为5,000至10,000个小时。由于使用寿命较长,LED降低了由于更换难以触及的照明灯而引起的操作/安全风险以及人力成本。LED的使用成本也低得多,10WLED照明灯的亮度大约与60W白炽灯泡相当。

  尽管使用LED照明灯的好处已广为人知,但为其进行高效率供电的方式仍存在争议。本文介绍如何利用现代化以太网供电(PoE)技术为LED提供直流电源。PoE技术与传统的交流照明电源相比,系统效率相当。然而,如果使用局域网(LAN)将照明灯联网,从而实现附加利益,PoE技术则完胜,并且LED的维护成本较低。

  采用PoE技术的直流电源

  LED实质上是低压直流器件。为确保兼容传统的交流电源,大多数用于照明的LED驱动器利用交流/直流转换器将交流电源转换为较低的直流电压。这一转换过程降低了系统效率,所以设计者提出了基于直流的电源系统。有几项研究已经对普通交流系统与直流供电系统进行过比较。卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)大学的一项研究2“发现:与使用交流电相比,使用直流电每年可节省$2,000。如果LED由并网的太阳能PV电源供电,与使用交流电相比,使用直流电每年可节省$5,000。”

  现在,根据最早颁布于2003年并在2009年更新的IEEE 802.3标准,您可利用PoE技术为LED照明灯提供直流电源。该标准规定利用单根标准网线(如Cat5)直接为所连设备供电并进行数据通信,通过交换机/集线器上的供电设备(PSE)提供电源。被供电的联网设备(本例中为LED照明灯)称为受电设备(PD)。

  为考虑最差工作条件下的网络电缆损耗,PSE提供的电源高于PD的功率限值。最初的PoE标准(IEEE 802.3af)规定,PSE电源使用Cat3或更高规格的电缆,在44VDC至57VDC电压范围内提供最大15.4W功率。在这种情况下,PD被限制到13.0W,电压范围为37VDC至57VDC。随后的IEEE 802.3at标准将功率提高到30W(PSE),电压范围为50VDC至57VDC,使用Cat5或更高规格的电缆。此时,PD被限制到最大25.5W,电压范围为50VDC至57VDC。预计将很快批准的IEEE 802.3bt标准将进一步提高PoE功率,其中PSE输出端口的最小功率可达到90W(表1)。

 

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  表1:IEEE 802.3功率容量,按功率等级分类

  通过PoE供电时,每个LED照明灯具可以是标准的RJ-45连接器即插即用设备,并具有自身可独立寻址的IP地址。不仅如此,为LED灯具增加传感器,即可将其从单纯的照明设备转换为智能LED集中器。采用这种配置,每个“智能”LED集中器可收集关于环境光、温度、湿度以及匿名居住信息,并传回控制器。例如,人员检测可确保在有人进入房间时打开照明,在房间无人时关闭照明(图1)。环境光传感器也支持日光收集5,以及调节LED照明,在没有日光时维持恒定的亮度。

 

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  图1:联网的照明和传感器集中器能够为使用照明的区域提供新功能,并在不需要时关闭照明

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