PoE LED Lighting產(chǎn)品介紹與實現(xiàn)

PoE市場前景

以太網(wǎng)供電市場（PoE）調(diào)查數(shù)據(jù)以及對全球PoE市場預(yù)測情況顯示，截止到2022年底，全球PoE市場的年復(fù)合增長率（CAGR）預(yù)計將增長13%（如圖1所示），達到10億美金。

圖1 全球PoE市場預(yù)測

（數(shù)據(jù)來源Research And Markets）

最受歡迎的PoE產(chǎn)品主要有交換機、供電器、IP攝像頭、VoIP電話、無線AP這五種。根據(jù)市場研究公司Research And Markets的預(yù)測，無線AP和PoE Lighting將成為未來十年P(guān)oE市場的兩大主要增長動力。

到2025年，無線AP和PoE Lighting將獲得40%的市場份額，占據(jù)PoE市場的主導(dǎo)地位。而這一發(fā)展趨勢主要得益于能源、油氣、電信、汽車以及交通行業(yè)對PoE應(yīng)用需求的急劇增長。

PoE優(yōu)勢

據(jù)技術(shù)型授權(quán)代理商Excelpoint世健的工程師David Rao介紹，POE有以下幾點優(yōu)勢：

節(jié)省時間和成本：由于不需要電源線，成本和安裝時間都會減少。同時由于無需適用市電布線規(guī)定，也不需要合格的電工，因此安裝得到了簡化。

靈活性：靠近電源不再是一個考慮因素，設(shè)備可以放置在任何能運行LAN電纜的地方。

可靠性：集中式電源取代了低成本的墻式適配器，允許使用單個不間斷電源來備份系統(tǒng)。

安全性：提供比無線更強大的安全協(xié)議，加強了對黑客的防范。

輕松便捷：可同時傳輸電源和數(shù)據(jù)，減少線束，高效便捷。

PoE LED Lighting產(chǎn)品介紹

項目背景

PoE LED Lighting的推廣基于新推出的IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)，同時也在傳統(tǒng)的LED Lighting進行了重要改進。這一改進的主要推動因素是通過使用四對網(wǎng)線，在長達100m的電纜上傳輸高達90W的電力。這可讓多個燈具使用菊花鏈連接，從而簡化安裝過程。

應(yīng)用場景

POE可應(yīng)用于商業(yè)樓宇體育場館以及大型基礎(chǔ)設(shè)施、智能家居。

而將PoE與照明相結(jié)合則具有令人興奮的新優(yōu)勢。例如，PoE可用于為UVC燈供電以攻擊病毒，包括COVID-19。

產(chǎn)品框架

將PoE交換機或非PoE交換機（配合PSE供電器）分別與PoE LED燈具以及其它配件，例如無線AP和IoT傳感器相連，則可建立一個PoE Lighting系統(tǒng)。用戶只需要通過一些裝有配套軟件的移動終端或服務(wù)器云端，即可控制整個LED照明系統(tǒng)。

PoE照明系統(tǒng)包括五個基本組件：網(wǎng)關(guān)、用戶界面、PoE交換機（非PoE交換機+PSE 供電器）、PoE節(jié)點燈具，以及傳感器或開關(guān)等輔助設(shè)備。

LED燈具的數(shù)據(jù)和電源接收，是通過在LED燈具外殼內(nèi)增加一個“節(jié)點”，并連接到LED電源和調(diào)光輸入端來實現(xiàn)的。

?

圖2 PoE Lighting 系統(tǒng)架構(gòu)和產(chǎn)品框架

PoE LED Lighting的實現(xiàn)

通過以太網(wǎng)電纜（例如Cat5e/Cat6/Cat6a等）給設(shè)備供電主要需要兩個組件：供電設(shè)備端（PSE）和受電設(shè)備端（PD）。其中PSE端負責(zé)像電源一樣供電，而PD端接收并使用功率（負載）。同時在PoE配置中，每個LED燈具都可以是標(biāo)準(zhǔn)的RJ45連接器（即插即用設(shè)備），所以工業(yè)以太網(wǎng)也是不可或缺的重要組件。

?

圖3 以太網(wǎng)供電框圖

PoE LED Lighting 交換機--供電設(shè)備端（PSE）

根據(jù)不同的應(yīng)用場景，供電設(shè)備端PSE可以有三種產(chǎn)品型態(tài)：

圖4 PSE端三種產(chǎn)品型態(tài)

1. Endpoint PSE—PoE交換機是實現(xiàn)PoE供電最便捷的方式，PoE交換機直接連接終端PoE受電設(shè)備PD進行供電和數(shù)據(jù)傳輸；

2. Midspan PSE—也稱PoE供電器（injector），一般在網(wǎng)絡(luò)中沒有PoE交換機的情況下使用，它的主要功能是將自身的電能和來自普通交換機的數(shù)據(jù)信號一起通過網(wǎng)線，傳輸給PoE受電設(shè)備端PD；

3. Extender PSE—PoE擴展器，擴展PoE供電設(shè)備傳輸距離>100m。

ADI定義的專有標(biāo)準(zhǔn) LTPoE++?，該標(biāo)準(zhǔn)定義高達90W的受電設(shè)備（PD）功率規(guī)范，可支持多種功率級別：IEEE PoE（13 W）、IEEE PoE+（25.5 W）、IEEE PoE++（71 W） 和 ADI LTPoE++（高達 90 W/123W）標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 ADI PoE PSE端支持功率級別

?

?

圖6 ADI LTC4279

LTC4279支持123W輸出，默認完全自啟動模式。

圖7 LTC4291-1和LTC4292 PoE++ 4端口PSE芯片組的簡化原理圖

如圖7所示，用戶可以通過I2C接口與LTC4291-1/LTC4292 PSE芯片組進行通信，并可根據(jù)不同應(yīng)用，選擇四種PSE工作模式（自動、半自動、手動或關(guān)斷）中的一種；LTC4291-1提供一個PSE主機隔離數(shù)字接口，而LTC4292則提供一個高壓以太網(wǎng)接口。可將多達6個昂貴的光耦和1個隔離電源替換為更便宜、更可靠的10/100Mbps以太網(wǎng)變壓器；可以通過配置setting AUTO high為自動模式。

?

圖8 采用了LT4290A/LT4271芯片組的工業(yè)PSE交換機

工業(yè)PSE交換機采用了LT4290A/LT4271芯片組，具備6個10/100/1000M RJ45端口、支持IEEE802.3 bt協(xié)議。其中1-4口支持超大功率71W輸出，并向下兼容IEEE 802.3af/at PoE國際標(biāo)準(zhǔn)，單端口PoE功率高達95W；工業(yè)PSE交換機能自動檢測識別符合標(biāo)準(zhǔn)的受電設(shè)備，并通過CAT5或更高等級網(wǎng)線為其供電，為大功率無線AP、網(wǎng)絡(luò)球機、大功率PoE照明，工業(yè)傳感器等PoE終端設(shè)備供電。

PoE Lighting節(jié)點--受電設(shè)備（PD）

ADI提供LTPoE++、PoE+和PoE標(biāo)準(zhǔn)，具有集成隔離式開關(guān)穩(wěn)壓器的PD控制器；功率等級從2 W至90 W。

部分PD設(shè)備集成DC-DC控制器（LT4295/LT4275A 圖8所示），對一些特定應(yīng)用能簡化設(shè)計。

對于那些需要能夠支持輔助電源的LTPoE++ PD設(shè)計，PD可以選擇由電源適配器供電，圖12所示的LT4321兼容PoE、PoE+、和 LTPoE++?。

PoE Lighting節(jié)點可以共享通過LED燈具外接傳感器收集數(shù)據(jù)（如光環(huán)境、人體紅外感應(yīng)、溫濕度、空氣質(zhì)量等），用于從自動調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量和舒適度到健康和安全威脅偵測、人流控制和優(yōu)化運營等各個方面。

?

?

圖9 PoE Lighting節(jié)點產(chǎn)品指標(biāo)

?

圖10 PoE Lighting節(jié)點

?

?

圖11 ADI LTC4275A最高可以支持90W功率圖12 ADI LTC4321二極管電橋控制器驅(qū)動

PoE Lighting接口--工業(yè)以太網(wǎng)/RS485

ADI同時可以提供工業(yè)以太網(wǎng)PHY ADIN1300（速率范圍為10 Mbps至1 Gbps）和ADIN1200（速率范圍為10 Mbps至100 Mbps）。

?

圖13 ADIN1200/ADIN1300

總結(jié)

PoE照明的優(yōu)勢遠遠超越單純LED的節(jié)能、環(huán)保和控制能力。作為集成在網(wǎng)絡(luò)上的基于IP的設(shè)備，PoE lighting可以通過軟件從任何地方進行控制和管理，并與其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能集成。

世健可以提供完整的ADI PoE電源解決方案（PSE+PD+Bridge Controller），同時結(jié)合先進成熟的傳感器技術(shù)，建立基于網(wǎng)絡(luò)的理想平臺。

　　審核編輯：湯梓紅