PoE LED Lighting產(chǎn)品介紹與實(shí)現(xiàn)

PoE市場(chǎng)前景

以太網(wǎng)供電市場(chǎng)（PoE）調(diào)查數(shù)據(jù)以及對(duì)全球PoE市場(chǎng)預(yù)測(cè)情況顯示，截止到2022年底，全球PoE市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)13%（如圖1所示），達(dá)到10億美金。

圖1 全球PoE市場(chǎng)預(yù)測(cè)

（數(shù)據(jù)來(lái)源Research And Markets）

最受歡迎的PoE產(chǎn)品主要有交換機(jī)、供電器、IP攝像頭、VoIP電話(huà)、無(wú)線(xiàn)AP這五種。根據(jù)市場(chǎng)研究公司Research And Markets的預(yù)測(cè)，無(wú)線(xiàn)AP和PoE Lighting將成為未來(lái)十年P(guān)oE市場(chǎng)的兩大主要增長(zhǎng)動(dòng)力。

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

PoE優(yōu)勢(shì)

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(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

節(jié)省時(shí)間和成本：由于不需要電源線(xiàn)，成本和安裝時(shí)間都會(huì)減少。同時(shí)由于無(wú)需適用市電布線(xiàn)規(guī)定，也不需要合格的電工，因此安裝得到了簡(jiǎn)化。

靈活性：靠近電源不再是一個(gè)考慮因素，設(shè)備可以放置在任何能運(yùn)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(gè)不間斷電源來(lái)備份系統(tǒng)。

安全性：提供比無(wú)線(xiàn)更強(qiáng)大的安全協(xié)議，加強(qiáng)了對(duì)黑客的防范。

輕松便捷：可同時(shí)傳輸電源和數(shù)據(jù)，減少線(xiàn)束，高效便捷。

PoE LED Lighting產(chǎn)品介紹

項(xiàng)目背景

PoE LED Lighting的推廣基于新推出的IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也在傳統(tǒng)的LED Lighting進(jìn)行了重要改進(jìn)。這一改進(jìn)的主要推動(dòng)因素是通過(guò)使用四對(duì)網(wǎng)線(xiàn)，在長(zhǎng)達(dá)100m的電纜上傳輸高達(dá)90W的電力。這可讓多個(gè)燈具使用菊花鏈連接，從而簡(jiǎn)化安裝過(guò)程。

應(yīng)用場(chǎng)景

POE可應(yīng)用于商業(yè)樓宇體育場(chǎng)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(shì)。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(jī)或非PoE交換機(jī)（配合PSE供電器）分別與PoE LED燈具以及其它配件，例如無(wú)線(xiàn)AP和IoT傳感器相連，則可建立一個(gè)PoE Lighting系統(tǒng)。用戶(hù)只需要通過(guò)一些裝有配套軟件的移動(dòng)終端或服務(wù)器云端，即可控制整個(gè)LED照明系統(tǒng)。

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

LED燈具的數(shù)據(jù)和電源接收，是通過(guò)在LED燈具外殼內(nèi)增加一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，并連接到LED電源和調(diào)光輸入端來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

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

PoE LED Lighting的實(shí)現(xiàn)

通過(guò)以太網(wǎng)電纜（例如Cat5e/Cat6/Cat6a等）給設(shè)備供電主要需要兩個(gè)組件：供電設(shè)備端（PSE）和受電設(shè)備端（PD）。其中PSE端負(fù)責(zé)像電源一樣供電，而PD端接收并使用功率（負(fù)載）。同時(shí)在PoE配置中，每個(gè)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。

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圖3 以太網(wǎng)供電框圖

PoE LED Lighting 交換機(jī)--供電設(shè)備端（PSE）

根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)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(jī)是實(shí)現(xiàn)PoE供電最便捷的方式，PoE交換機(jī)直接連接終端PoE受電設(shè)備PD進(jìn)行供電和數(shù)據(jù)傳輸；

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

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

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

圖5 ADI PoE PSE端支持功率級(jí)別

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圖6 ADI LTC4279

LTC4279支持123W輸出，默認(rèn)完全自啟動(dòng)模式。

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

如圖7所示，用戶(hù)可以通過(guò)I2C接口與LTC4291-1/LTC4292 PSE芯片組進(jìn)行通信，并可根據(jù)不同應(yīng)用，選擇四種PSE工作模式（自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)或關(guān)斷）中的一種；LTC4291-1提供一個(gè)PSE主機(jī)隔離數(shù)字接口，而LTC4292則提供一個(gè)高壓以太網(wǎng)接口。可將多達(dá)6個(gè)昂貴的光耦和1個(gè)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(guò)配置setting AUTO high為自動(dòng)模式。

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圖8 采用了LT4290A/LT4271芯片組的工業(yè)PSE交換機(jī)

工業(yè)PSE交換機(jī)采用了LT4290A/LT4271芯片組，具備6個(gè)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，單端口PoE功率高達(dá)95W；工業(yè)PSE交換機(jī)能自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別符合標(biāo)準(zhǔn)的受電設(shè)備，并通過(guò)CAT5或更高等級(jí)網(wǎng)線(xiàn)為其供電，為大功率無(wú)線(xiàn)AP、網(wǎng)絡(luò)球機(jī)、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(diǎn)--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(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的PD控制器；功率等級(jí)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(duì)一些特定應(yīng)用能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

對(duì)于那些需要能夠支持輔助電源的LTPoE++ PD設(shè)計(jì)，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(diǎn)可以共享通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量和舒適度到健康和安全威脅偵測(cè)、人流控制和優(yōu)化運(yùn)營(yíng)等各個(gè)方面。

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圖9 PoE Lighting節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品指標(biāo)

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圖10 PoE Lighting節(jié)點(diǎn)

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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(dòng)

PoE Lighting接口--工業(yè)以太網(wǎng)/RS485

ADI同時(shí)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）。

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圖13 ADIN1200/ADIN1300

總結(jié)

PoE照明的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(guò)軟件從任何地方進(jìn)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(shí)結(jié)合先進(jìn)成熟的傳感器技術(shù)，建立基于網(wǎng)絡(luò)的理想平臺(tái)。

　　審核編輯：湯梓紅