智能家居、辦公室和工廠的設計師不斷尋求新的方法來提高用於交付和管理建築設施的系統的效率。從歷史上看，數據網絡和電力網絡是分開安裝的，目的是各自執行明顯不同的功能，但這需要在建築結構中安裝兩種完全不同的電纜類型。

以太網供電(PoE)的發展現在提供了一種減少交流電源電纜需求的方法，讓一些設備(如相機、電話、無線路由器)從它們的數據線中獲取電力。作為PoE的潛在應用，一個受到更多關注的領域是照明。

在本文中，我們研究了連接照明系統在智能建築系統的部署和管理中可以發揮的作用，並考慮了照明和建築自動化之間的潛在關係（圖1）。我們還回顧了其設計的標準方法，並解釋瞭如何實現連接照明系統的新應用，同時大大簡化了其設計。

1、智能照明在樓宇自動化中起著關鍵作用

互聯照明和樓宇自動化

一旦進入建築物，無論是家用、商用還是工業用，照明無處不在。近來，低效的白熾燈泡和鹵素燈泡已經在很大程度上被更低功率和更高效的led所取代。然而，為燈供電的方法並沒有發生重大變化，電纜仍然鋪設在將要安裝燈具的地方。

由於LED需要直流電源，燈具必須包括一個交流-直流變壓器，可能還包括一個直流-直流轉換器，以便為LED提供所需的電壓水平，並最終提供控制電流。這種方法認為燈具只負責一項功能——照明，在提供高效照明的同時，卻完全忽略了一個事實，即燈具是承載一系列其他智能建築功能的理想選擇。

利用無處不在的燈具的第一步是為它們提供數字連接。通過將單個燈具數字化並將它們互連到一個統一的系統，它們可以作為主幹，非常適合在整個建築物中託管物聯網應用程序。

在互聯照明系統中，每個燈具都有一個唯一的IP 地址，可通過建築物的數據網絡實現雙向數據通信。聯網照明顯然是在住宅、辦公室和工廠中傳輸物聯網數據的候選者，因為電氣和數據通信網絡已經到位。這種方法可以讓連接的燈具擁有其他傳感器功能和無數的應用程序。

通過集成不同類型的智能傳感器(溫度、濕度、接近度、空氣質量等。)，連接的照明系統可以同時捕獲整個建築內房間的佔用情況和其他環境指標的數據，作為智能建築自動化系統的可操作輸入。這些信息有助於優化空間、提高運營效率，並有助於最大限度地提高建築物內的舒適度。收集到的關於居住者行為的信息也可以用於能源管理。

實施互聯照明系統

為燈具添加數字連接的一種方法是包括Wi-Fi 無線電。然而，由於無線RF 信號會受到不同程度的衰減，這取決於它們的位置和它們與最近接入點之間的建築材料，它可能會降低數據通信的速度和可靠性。

更好的方法是为每个灯具提供一个以太网接口。 但这将需要将 Cat5/6 双绞线电缆布线到每个灯具，使布线量增加一倍（假设已经计划了电源布线），并增加了安装成本和工作量。

理想情况下，连接的照明应该只需要一根电缆为LED、摄像头和智能传感器供电，并将它们的双向数据传输到遥控器。这将不再需要将单独的电源电缆布线到每个灯具——这是一个显著的优势。PoE可以以实施的以太网标准的速度向电源设备和网络数据传输直流电压，使其非常适合执行这项任务。

完全集成的解决方案

连接 PoE 的灯具使用单独的 LED 驱动器 IC 和 PoE 接口 IC 通过以太网供电。 采用不同的方法，onsemi 开发的 NCL31010 将这两个组件组合在一个封装中，可以用作完全连接和管理的照明系统的基础（图 2）。

2. onsemi 的NCL31010 PoE 接口LED 驅動器針對聯網照明系統

該設備符合PoE 標準（能夠提供超過90 W 的系統功率）並通過了IEEE802.3bt/at/af 認證。其降壓LED 驅動器的效率為97%，並支持高帶寬、高線性度模擬和PWM 調光（低至零電流）。擴頻技術有助於減少傳導和輻射EMI 的數量。

該器件中的兩個輔助DC-DC 轉換器可以為微控制器和其他外圍設備（例如傳感器）供電。還包括用於測量輸入和輸出電流和電壓、LED 或系統溫度、DC-DC 電壓和電流的高精度計量和診斷功能。該器件的一個應用是低數據速率可見光通信(VLC)。在此應用中，數字數據被調製到從燈具發出的LED 光上，從而成為室內定位系統（例如YellowDot）中的定位信標。VLC的調製數據是人眼察覺不到的。

面向未來的照明

基於PoE 的聯網照明為所有類型的未來智能建築提供最靈活、最高效的照明，LED 燈具通過數據網絡控制並通過數據佈線供電。通過結合使用傳感器、智能燈具和智能控制系統，智能建築將提供傳統照明無法達到的舒適度和效率水平。那些管理智能建築系統的人也將在施工期間以及建築物完全佔用和運營後享受更低的成本。