解读“照明不仅仅是照明”：照明、POE供电及可见光通信

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在“2021国际AIoT生态发展大会”的“智慧城市”分论坛上，安森美半导体ASG中国区市场经理严军刚先生在“基于PoE供电和可见光通信的互连照明”主题演讲中再次强调其公司的使命和愿景——持续推动能效创新，令这个世界更加绿色环保，更可持续发展。

                               
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安森美半导体ASG中国区市场经理严军刚先生

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从整体解决方案的角度来看，公司能提供什么？其实，针对AIOT领域安森美可提供比较完整的解决方案，关于IOT的网络架构，传统上认为分两部分：一个是云端，主要是指数据中心、服务器，另外一个是边缘节点。在边缘节点侧，安森美提供各种传感器，MCU控制、DSP信号处理、无线有线连接接口，以及各种执行器件，比如电机、驱动、照明控制，也就是LED驱动。此外安森美也提供丰富的开发套件。

                               
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安森美针对AIOT领域的完整解决方案

从生态建设的角度来讲，安森美在物联网领域与多家方案提供商、云服务提供商，系统集成商，OEM厂商都保持紧密合作，如下图中展示的品牌中，他们的参考设计和实际解决方案或多或少都采用了安森美公司的器件。

                               
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安森美物联网生态系统支持交钥匙解决方案

对公司在物联网领域作了整体介绍后，严军刚先生回到今天的演讲主题《基于PoE供电和可见光通信的互连照明》，他把主题分三个关键词解读。


关键词之照明与可见光通信

“照明不仅仅是照明”，照明可以说是一个载体，是智能楼宇家居方案的载体。严军刚先生以一段视频演示了安森美的一个关于智能楼宇家居方案，这个方案的主要构成：手机端APP，它会发一些指令，给到Wifi或者蓝牙的无线模块，这里使用什么样的无线技术，或者使用有线的，比如不是手机，是电脑；第二，一个核心器件NCP31000，它负责调光、控制、监测、保护等功能；第三一个LED驱动芯片，另外还有LED灯串，以及可见光通信的接受器和一个扬声器。
以核心器件NCP31000为例，来看一下这个方案的细节，它的内部架构，首先有两个电源模块，其中一个是给NCU供电，另一个是给传感器供电，就是说可以加一些环境检测、人员检测的传感器到里面，这就解释了“照明不仅仅是照明，它是一个载体。”你可以把很多传感功能、智能功能，依托于照明的灯具，加到系统里面。中间是逻辑单元，做一些逻辑控制，对外是接口。另外还有一部分是模拟前端，这个是做监控检测和保护功能。对于调光的部分，整个工作效率可以达到97%以上，一个单独的芯片基本上瞄准的是在100W左右的驱动功率。调光范围支持0到100%的调光，调光精度差不多0.1%，也可以同时支持模拟和数字调光。整个产品封装是7×7的尺寸。它已经将所有的监测，测量和保护功能集成在一起，所以用这颗芯片，不需要外部再加任何东西，内部是有一个ADC转换期，100毫秒，上位机就可以实时读取电压电流温度功率功耗情况，基于这些数据，甚至可以预测LED的寿命。

                               
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基于NCP31000的一个典型系统框图

上面是基于NCP31000的一个典型系统框图，比较偏硬件设计。POE供电之后分两路，一个是经过网口变压器之后走电源，另外一个是网线这边的数据，它是通过以太网到达MCU，所以电源的部分首先由变压器过来，这个应用是在90W左右，所以到了90W的水平，系统的效率会比较关键，所以这里不推荐使用二极管整流。然后经过一个POE 90W的芯片，因为这里用的是31000，如果使用31010的话，POE的接口已经集成在里面。所以当运行的时候，MCU这边会接入一些指令，不管是读取计算器的操作，还是调光，输出给LED String，相应的在LED这边会反映出来。此外，在这样一个设计当中，单纯的一个POE供电的LED驱动没有办法成为智能照明，所以往往在这样一种灯具上，还会叠加许多传感器。如果不用POE供电也没有关系，传统的ACDC也是支持的。那我们也可以简单回顾一下VLC的背景支持，针对日常使用的白光灯具，它很难支持几百兆甚至上G的速率，因为发光机理不一样，常见的家里使用的是蓝光LED灯具，调光信号反映到灯光，实际上有延迟，所以在这里我们VLC的数据速率是KBS级别的。


关键词之POE供电

关于PoE供电，大概在2018年底2019年初，颁布了PoE 90W这个标准后，安森美认为会迎来快速的增长。，因为很多设备有数据连接的要求，同时因为它的功率、功耗可能在数十瓦，所以老的POE标准没有办法用，除了网线连接之外，还需要一个单独的电源适配器，所以90W的标准发布之后，很多设备可以切换到直接只用一根网线供电。比如5G小基站，Wifi企业级的路由器，还有广告灯箱，照明等等。
在所有POE应用的领域当中，从增长率来讲，增长最快、最有潜力的细分应用市场就是POE的照明。从第三方的报告来看，基本上可以达到30%左右的年复合增长率，这是相当可观的。严军刚先生提到投资Poe供电技术最根本的目的有两个：一个从资产的所有者来讲是为了省钱提高效率，另一个对使用者来讲提高便利性。

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