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連接無限可能——PoE LED Lighting

2021-09-16
來源:Excelpoint

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市場預測情況顯示,截止到2022年底,全球PoE市場的年復合增長率(CAGR)預計將增長13%(如圖1所示),達到10億美金。

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圖1 全球PoE市場預測

(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:

l  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。

l  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。

l  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)。

l  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。

l  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標準,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。

應用場景

POE可應用于商業(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

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。

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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燈具都可以是標準的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--供電設(shè)備端(PSE)

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

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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定義的專有標準 LTPoE++?,該標準定義高達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)標準。

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圖5 ADI PoE PSE端支持功率級別

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圖6 ADI LTC4279

LTC4279支持123W輸出,默認完全自啟動模式。

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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??蓪⒍噙_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。

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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國際標準,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準的受電設(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標準,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、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。

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圖9 PoE Lighting節(jié)點產(chǎn)品指標

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圖10 PoE Lighting節(jié)點

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圖11 ADI LTC4275A最高可以支持90W功率

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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)。

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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)絡應用功能集成。

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)絡的理想平臺。

關(guān)于世健——亞太區(qū)領(lǐng)先的元器件授權(quán)代理商 

世健是完整解決方案的供應商,為亞洲電子廠商包括原設(shè)備生產(chǎn)商(OEM)、原設(shè)計生產(chǎn)商(ODM)和電子制造服務提供商(EMS)提供優(yōu)質(zhì)的元器件、工程設(shè)計及供應鏈管理服務。

世健與供應商及電子廠商緊密協(xié)作,為新的科技與趨勢作出定位,并幫助客戶把這些最先進的科技揉合于他們的產(chǎn)品當中。集團分別在新加坡、中國及越南設(shè)有研發(fā)中心,專業(yè)的研發(fā)團隊不斷創(chuàng)造新的解決方案,幫助客戶提高成本效益并縮短產(chǎn)品上市時間。世健研發(fā)的完整解決方案及參考設(shè)計可應用于工業(yè)、無線通信及消費電子等領(lǐng)域。

世健是新加坡的主板上市公司,總部設(shè)于新加坡,擁有約650名員工,業(yè)務范圍已擴展至亞太區(qū)40多個城市和地區(qū),遍及新加坡、馬來西亞、泰國、越南、中國、印度、印度尼西亞、菲律賓及澳大利亞等十多個國家。世健集團在2020年的年營業(yè)額超過11億美元。1993年,世健在香港設(shè)立區(qū)域總部——世健系統(tǒng)(香港)有限公司,正式開始發(fā)展中國業(yè)務。目前,世健在中國擁有十多家分公司和辦事處,遍及中國主要大中型城市。憑借專業(yè)的研發(fā)團隊、頂尖的現(xiàn)場應用支持以及豐富的市場經(jīng)驗,世健在中國業(yè)內(nèi)享有領(lǐng)先地位。

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