PoE照明终于到来了吗？

shuszhao · 发表于 2019-1-20 08:47:09

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虽然基于以太网供电（PoE）的LED照明已经使用差不多六年了，但直到最近LED照明行业才对这项技术予以关注。随着最近“IEEE 802.3bt-2018（IEEE批准的以太网标准草案）第二次修订版：四对网线以太网供电”的发布，这可能会带来变化。
PoE最初用于由思科公司于2000年开发的专有IP语音（VoIP）系统，每一代新的PoE标准和技术都包含更高的功率规格。与此同时，LED灯具的功效也在逐年提高。到2017年，现已被取代的IEEE 802.3at标准所规定的25.5W限额，足够为室内近四分之一的灯具供电。

IEEE标准协会理事会于2018年9月27日批准通过了IEEE 802.3bt标准，包括对LED照明系统的一些重要改进。这一改进的主要推动因素是通过使用四对网线，在长达100m的电缆上传输高达90W的电力。这可让多个灯具使用菊花链连接，从而简化安装过程（图1）。

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图1：以太网供电网络。（来源：H. E. Williams公司）

新规范中的其他增强功能包括提高当前PoE水平（即25.5W的输出功率）的效率，因为线缆功耗减少了大约一半。例如，在先前标准下运行的供电设备需要提供至少30W的功率，以确保用电设备收到25.5W的功率，因为以太网电缆可能损失多达4.5W电能。在新标准下为同一设备供电将使损耗降至2.25W以下，效率提高约7%。

此外，供电设备现在能够确定每个互联设备消耗的最大功率并相应地设置输出功率，从而改善整个系统的运行效率。最后，由于维持功率特征信号所需的占空比减小，待机电源要求现在也降低了，仅需0.02W即可维持供电连接。由于能源效率很可能是LED照明系统最引人注目的卖点，新规范的变化有助于推动PoE控制系统的发展。

笔者最近去密苏里州迦太基对H. E. Williams公司进行了一次访问，就PoE系统的细节而言，非常有启发性。如图1所示，PoE照明系统包括五个基本组件：网络控制器、用户界面、PoE交换机、灯具，以及传感器或开关等辅助设备。

灯具的数据和电源接收，是通过在灯具外壳内增加一个“节点”，并连接到LED光引擎电源和调光输入端来实现的。根据互联灯具及其相关辅助设备的功能，该节点也可以处理其他功能。Igor公司的节点可让多个设备连接到PoE网络。

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图2：Igor公司的PoE网络节点。（来源：H. E. Williams公司）

图2中的黄色PoE端口可与PoE交换机的以太网连接。蓝色端口通过约束应用协议工作，并用于菊花链连接到其他灯具或辅助设备（比如传感器）。网络节点的外壳尺寸为3.875”×3.5”。

根据新的IEEE 802.3bt标准，Igor对其节点外形进行了一些修改，使其更接近传统的LED驱动器尺寸。另一个极好的增强功能是加入了一个USB端口，如图3左下角所示。

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图3：Igor的PoE节点符合IEEE802.3bt规范。（来源：H. E. Williams公司）

由于AC-DC电源转换的数量减少，与传统的交流电系统相比，PoE照明系统可以提供更高的整体能效。在评估总系统功耗方面，以太网电缆损耗似乎是主要考虑因素，这一指标对于希望通过提高能效来获得补贴的终端用户尤其重要。

《NEMA/ANSI C137.3-2017 Minimum Requirements for Installation of Energy Efficient Power over Ethernet (PoE) Lighting Systems（NEMA/ANSI C137.3-2017安装节能以太网供电（PoE）照明系统的最低要求）》文件提供了安装要求。具体而言，该标准规定了最低线规，要求平均电阻线损耗小于总传输功率的5%（假设平均电缆长度为50米）。但是，由于每个安装或多或少都有不同，因此必须根据具体情况评估总损耗。目前还没有关于评估方法的指导性标准。