以太網(wǎng)：先控制LED照明 還打算用于BEMS

　　隨著PoE實(shí)現(xiàn)100W左右的供電，以太網(wǎng)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。其中尤以LED照明的控制最受關(guān)注。將來或?qū)⒊蔀?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/BEMS">BEMS普及的關(guān)鍵構(gòu)成部件。

　　利用以太網(wǎng)供電的“Power over Ethernet（PoE）”用途日益擴(kuò)大（圖1）。其實(shí)，PoE自2003年6月制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格“IEEE802.3af”以來，應(yīng)用范圍就開始擴(kuò)大。IEEE802.3af的電壓最大為57V，一個(gè)端口可輸出15.4W的電力，能為受電側(cè)供電12.95W。之后，2009年6月又制定出了一個(gè)端口可受電25.5W的“IEEE802.3at（PoE＋）”標(biāo)準(zhǔn)，支持機(jī)型由此進(jìn)一步增加。目前，寫字樓利用的IP電話、監(jiān)控?cái)z像頭和無線LAN接入點(diǎn)的采用在不斷增加。

圖1：PoE推進(jìn)大電力化

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的“PoE”，一個(gè)端口一般輸出15.4～34W的電力，不過現(xiàn)在出現(xiàn)了可供給更大電力的技術(shù)。必然思科系統(tǒng)的“UPoE”和凌力爾特科技的“LTPoE＋＋”等。

　　最近，可以供給超過IEEE802.3at所規(guī)定的25.5W電力的PoE技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化。其中，可供給100W左右的大電力的是美國凌力爾特科技公司的“LTPoE＋＋”。供電側(cè)一個(gè)端口可以輸出125W、接收90W的電力。

　　IEEE802.3af和IEEE802.3at利用了以太網(wǎng)線纜內(nèi)的4對(duì)雙絞線中的2對(duì)。而LTPoE＋＋通過利用全部4對(duì)，提高了供給電力（圖2）。隨著電力的增大，為提高可靠性，該公司在供電用控制IC中導(dǎo)入了檢測(cè)電壓和電流值的功能。另外，為降低產(chǎn)生的熱量，采用了可選擇低損耗MOSFET的外置標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)凌力爾特科技介紹，隨著電力的增大，可用于移動(dòng)通信用小型基站。預(yù)計(jì)2012年底～2013年，配備LTPoE＋＋PoE控制IC的小型基站等就會(huì)亮相。

圖2：利用4對(duì)雙絞線供給大電力

一個(gè)端口可輸出34W以上大電力的規(guī)格利用了以太網(wǎng)線纜內(nèi)的全部4對(duì)雙絞線

　　無需AC-DC轉(zhuǎn)換器

　　在隨著PoE的大電力化而擴(kuò)大的用途中，最受關(guān)注的是LED照明。因?yàn)镻oE具有兩大優(yōu)點(diǎn)，適合驅(qū)動(dòng)LED照明器具。

　　第一，無需驅(qū)動(dòng)LED照明所需的AC-DC轉(zhuǎn)換器。LED照明產(chǎn)品比燈泡和熒光燈效率高，而且壽命長，因此為降低環(huán)境負(fù)荷，LED照明開始取代其他照明產(chǎn)品。

　　LED照明一般不同于以往的熒光燈，是利用直流驅(qū)動(dòng)的。因此必須使用AC-DC轉(zhuǎn)換器，而AC-DC轉(zhuǎn)換器“有時(shí)會(huì)導(dǎo)致LED照明閃爍”（思科系統(tǒng)日本）。PoE利用直流供電，所以容易避免這類問題。

　　PoE驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可收發(fā)控制信號(hào)。PoE通過交換數(shù)據(jù)信號(hào)易于對(duì)LED的亮度進(jìn)行微細(xì)控制，有望削減耗電量。

　　由于具備這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，部分先行企業(yè)開始推進(jìn)支持LED照明的驅(qū)動(dòng)和控制的PoE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。其中率先展開行動(dòng)的是美國思科系統(tǒng)。

　　該公司開發(fā)出了供電側(cè)一個(gè)端口可供應(yīng)60W電力，受電側(cè)可接收51W電力的“Universal PoE（UPoE）”，網(wǎng)絡(luò)開關(guān)等支持UPoE的產(chǎn)品已于2011年秋季上市。思科開發(fā)出了利用該UPoE的LED照明系統(tǒng)，并導(dǎo)入了其日本法人思科系統(tǒng)日本公司的大阪辦公室（圖3）。

圖3：通過PoE控制LED照明產(chǎn)品

　　思科系統(tǒng)日本在該公司的大阪辦公室內(nèi)導(dǎo)入了采用PoE的LED照明控制系統(tǒng)。通過可用一根以太網(wǎng)線纜供電60W的“UPoE”為LED照明器具供電，并發(fā)送控制信號(hào)調(diào)整LED的亮度（a）。除連接PoE的IP電話外，還可通過平板終端控制LED照明器具（b）。

　　該系統(tǒng)是在日本提出的，由思科系統(tǒng)日本公司與日本企業(yè)共同開發(fā)?？梢哉f，這是一款只有在推進(jìn)LED照明普及的日本才能誕生的產(chǎn)品。其中利用了DEP和三機(jī)工業(yè)的控制服務(wù)器以及DEP的LED照明用DC-DC轉(zhuǎn)換器。

　　大阪辦公室導(dǎo)入的支持PoE的LED照明系統(tǒng)可通過用無線LAN連接的平板終端和用PoE驅(qū)動(dòng)的IP電話，分0％（關(guān)閉）、50％和100％三級(jí)調(diào)整LED照明的亮度。例如，在員工較少時(shí)和白天等調(diào)暗或關(guān)閉LED照明的話可削減耗電量。由于員工可以隨手操作，因此方便隨時(shí)調(diào)整亮度。

　　不但容易控制LED照明，通過導(dǎo)入高效DC-DC轉(zhuǎn)換器等，與以往的熒光燈照明相比，還將耗電量削減了約70％。

　　成為電力管理的基礎(chǔ)設(shè)施

　　目前，思科系統(tǒng)日本公司大阪辦公室的LED照明亮度由員工“手動(dòng)”控制，不過利用通過照度傳感器和人感傳感器獲得的數(shù)據(jù)還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。DEP已經(jīng)試制出組合使用UPoE驅(qū)動(dòng)的LED照明產(chǎn)品以及人感傳感器和照度傳感器的調(diào)光系統(tǒng)。

　　思科計(jì)劃今后進(jìn)一步增加PoE驅(qū)動(dòng)的電子產(chǎn)品。列入計(jì)劃的有筆記本電腦和瘦客戶端終端等。由此，辦公桌上的IP電話和筆記本電腦布線只鋪設(shè)以太網(wǎng)線纜即可。另外，通過實(shí)現(xiàn)對(duì)這些產(chǎn)品的電力管理，PoE有望作為大廈電力管理系統(tǒng)“BEMS（building energy management system）”的基礎(chǔ)設(shè)施普及。

　　辦公設(shè)備耗電量的削減等也推動(dòng)了PoE的普及。例如，美國惠普（HP）的瘦客戶端終端雖然是一體機(jī)，但最大耗電量只有約13W，利用以往的PoE也完全能驅(qū)動(dòng)。今后，隨著100W左右PoE的普及，以及普通筆記本電腦和臺(tái)式個(gè)人電腦耗電量的削減，為這些產(chǎn)品供電也將成為可能。

　　LED照明產(chǎn)品的發(fā)光效率也在不斷提高，因此能以相同的供給電力驅(qū)動(dòng)更多的LED照明產(chǎn)品。思科系統(tǒng)日本公司大阪辦公室里設(shè)置的120cm長的LED照明產(chǎn)品的耗電量為每根25W左右。一個(gè)UPoE端口可驅(qū)動(dòng)兩根燈管。通過提高LED照明的效率，在相同的亮度下，如果將耗電量降至17W，則一個(gè)UPoE端口可驅(qū)動(dòng)3根LED照明燈管。

　　人工費(fèi)低

　　不僅是節(jié)能，就人工費(fèi)而言，導(dǎo)入PoE也有優(yōu)勢(shì)。例如，在日本，電線鋪設(shè)必須由擁有“電工”等資格的專業(yè)人士來進(jìn)行，人工費(fèi)會(huì)增加。而PoE的鋪設(shè)則無需特別資格。

　　“某企業(yè)在對(duì)電線鋪設(shè)和PoE進(jìn)行比較后，基于工程費(fèi)低等理由，選擇了PoE”（思科系統(tǒng)日本）。海外的情況也同樣如此?！霸谛录悠碌鹊?，有些寫字樓沒有鋪設(shè)電線，入駐的企業(yè)必須自行布線。這種情況的話，由于導(dǎo)入成本低，就有咨詢PoE的企業(yè)”（DEP）。

　　車載也利用PoE

　　PoE雖然是以辦公室為中心普及，但隨著以太網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，PoE的應(yīng)用范圍也會(huì)不斷擴(kuò)大。作為以太網(wǎng)的新用途，目前最受關(guān)注的是汽車領(lǐng)域。為了在連接汽車內(nèi)的ECU和電裝品的網(wǎng)絡(luò)、即車載LAN規(guī)格中利用以太網(wǎng)，汽車行業(yè)也開始行動(dòng)。

　　在傳輸車載攝像頭影像的用途中利用以太網(wǎng)時(shí)，考慮利用PoE為攝像頭模塊供電。因?yàn)檫@樣無需使用電線，可削減成本和減輕車重。目前，已經(jīng)可以利用一根雙絞線實(shí)現(xiàn)最大100Mbit/秒的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)供給5～6W的電力（圖4），完全可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)攝像頭模塊。（未完待續(xù)，記者：根津 禎，《日經(jīng)電子》）

圖4：車載以太網(wǎng)也能利用PoE

　　車載LAN以太網(wǎng)也考慮利用PoE。例如，博通公司開發(fā)的“BroadR-Reach”可利用一根雙絞線供電5～6W，能驅(qū)動(dòng)車載攝像頭。照片是大陸公司在2012年5月舉行的“ESEC”上公開的動(dòng)作演示。