連接智能LED照明網(wǎng)絡(luò)：智能建筑集成智能照明

目前，燈除了照明，還有更多用處。當(dāng)與連接智能網(wǎng)絡(luò)低電壓基于IP的基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合后，LED照明將成為強(qiáng)大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的一部分，可協(xié)同工作以收集、分析、管理、控制及響應(yīng)設(shè)定的目標(biāo)和實(shí)時(shí)傳感器反饋。由此產(chǎn)生的“智能建筑”在操作性能上更全面，因?yàn)樗梢詣?dòng)態(tài)地響應(yīng)操作問(wèn)題，從而提高效率，同時(shí)節(jié)約電能和成本。

集成智能照明如何與其他系統(tǒng)協(xié)同工作?需要什么技術(shù)來(lái)整合系統(tǒng)及使效益最大化?本文將就連接智能照明及基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)進(jìn)行深入探討。

智能LED照明網(wǎng)絡(luò)

連接智能LED網(wǎng)絡(luò)的基本前提是，照明控制從一個(gè)集中且相對(duì)普遍的穿過(guò)大部分建筑空間的方式，轉(zhuǎn)移到另一個(gè)解決方案，這個(gè)方案則針對(duì)建筑物內(nèi)較小的有特定需求的部分。更重要的是，因?yàn)檎彰魇侵悄芫W(wǎng)絡(luò)的一部分，其集成(且可以響應(yīng))網(wǎng)絡(luò)上的其他組件。這一點(diǎn)尤其適用商業(yè)辦公大樓、醫(yī)療設(shè)施、倉(cāng)庫(kù)、制造和工業(yè)設(shè)施以及類(lèi)似的大型或多用途空間，在這些空間中，一體適用的方法行不通或效率低下。

請(qǐng)?jiān)O(shè)想使用自動(dòng)加熱、通風(fēng)和空調(diào)控制(HVAC)的建筑。HVAC可以監(jiān)測(cè)和調(diào)整溫度，使環(huán)境符合人體的舒適度和機(jī)器的性能，以及滿足最佳的效率和成本。連接智能LED照明網(wǎng)絡(luò)將允許光照與這些相同的目標(biāo)同步。這伴隨著光照對(duì)環(huán)境溫度控制的響應(yīng)。因此，連接智能照明網(wǎng)絡(luò)將使網(wǎng)絡(luò)用戶通過(guò)調(diào)整光照來(lái)提高生產(chǎn)力、積極情緒、專注意識(shí)和幸福感。它還具有潛在的優(yōu)勢(shì)，可以同步人類(lèi)生理周期來(lái)調(diào)節(jié)光照，并根據(jù)窗外的日光照射量來(lái)增強(qiáng)或降低所需的光照。

LED照明與PoE

智能LED照明網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)供電(PoE)，其低電壓的電纜和設(shè)備將物聯(lián)網(wǎng)(IoT)與LED設(shè)備連接起來(lái)。PoE之所以簡(jiǎn)單易行，是因?yàn)榛贗P的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)大獲成功。通過(guò)使用PoE作為L(zhǎng)ED照明供電和控制系統(tǒng)的主干，照明被并入建筑物中，作為物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)。除了給單層基礎(chǔ)設(shè)施供電及提供數(shù)據(jù)這一巨大優(yōu)勢(shì)之外，PoE的成本也比銅電纜低。如圖1所示，PoE系統(tǒng)架構(gòu)包括以下設(shè)備，在下一節(jié)中我們進(jìn)行討論：

·PoE網(wǎng)關(guān)

·LED照明器具

·LED燈

·LED智能驅(qū)動(dòng)程序

·LED電纜束

·傳感器

·無(wú)線開(kāi)關(guān)和調(diào)光器

圖1：PoE系統(tǒng)架構(gòu)包括網(wǎng)關(guān)、裝置、燈、驅(qū)動(dòng)程序、纜繩、傳感器、無(wú)線開(kāi)關(guān)和調(diào)光器。(來(lái)源： Molex Transcend 網(wǎng)絡(luò)連接照明)

PoE網(wǎng)關(guān)

當(dāng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)接口控制PoE網(wǎng)絡(luò)的管理層時(shí)，任何集成LED照明系統(tǒng)的啟動(dòng)很大程度上依賴設(shè)備層和用于制造網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組件層。PoE網(wǎng)關(guān)是系統(tǒng)核心的設(shè)備。這些網(wǎng)關(guān)可以連接、控制及給照明器具供電。它們能夠控制LED照明功能，包括調(diào)暗、調(diào)色和傳感器報(bào)告。這些網(wǎng)關(guān)傳輸性能高達(dá)60W。若需要功率更高，如天井燈，則需要AC線路電壓(120VAC–277VAC)，而這里設(shè)備可以由無(wú)線線路電壓繼電器控制。

在IP行業(yè)，先進(jìn)電信運(yùn)算結(jié)構(gòu)(ATCA或AdvancedTCA)的標(biāo)準(zhǔn)是48VDC。由于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，很自然地為POE網(wǎng)關(guān)進(jìn)行了以下配置：

·未約束的48VDC

·恒定電壓24VDC/48VDC

·恒定電流

也可以使用符合IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線PoE網(wǎng)關(guān)。它們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)頻率上運(yùn)行(北美是902MHz，歐洲是868MHz)。一般來(lái)說(shuō)，有效范圍是15m左右。它們?cè)试S安全的雙向通信用于多個(gè)無(wú)線設(shè)備的控制狀態(tài)，而設(shè)計(jì)人員無(wú)需關(guān)注其它設(shè)備的干擾。

LED照明器具

LED照明器具本身是系統(tǒng)關(guān)鍵的支持組件。器具依賴特定LED照明的選擇。在沒(méi)有智能連接和聯(lián)網(wǎng)的LED照明系統(tǒng)中，LED是傳統(tǒng)照明的替代。相對(duì)于白熾燈或熒光燈，LED固有的優(yōu)越性能展示了效率優(yōu)勢(shì)。然而，連接智能照明系統(tǒng)提升了整個(gè)系統(tǒng)的層次。它們采用并添加了PoE網(wǎng)關(guān)、照明控制傳感器和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理軟件系統(tǒng)，為系統(tǒng)提供了大量的反饋和控制。這種強(qiáng)化使照明本身以人為中心，并且能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)據(jù)、分析和決策標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

LED燈

LED制造商不斷提升功效(lm/ W)，并減少每流明($/lm)的成本。LED制造商為照明器具供應(yīng)商提供卓越產(chǎn)品的案例有很多：

Cree是照明LED的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，創(chuàng)造了XLAMP XHP70.2超高功率LED，其通過(guò)高流明密度、可靠度和顏色一致性來(lái)實(shí)現(xiàn)低系統(tǒng)成本。它在一個(gè)7.0mm x7.0mm的封裝內(nèi)，對(duì)流明密度、電壓特性、可靠性和光學(xué)性能進(jìn)行了改進(jìn)。

Lumileds研發(fā)了一款高功率、多模發(fā)射器的LUXEON MX LED模塊，使天井燈及其它戶外應(yīng)用程序更具成本效益且性能更可靠。其在12VDC 配置內(nèi)功效高達(dá)150 lm/ W，可以以85°C產(chǎn)生1200流明。