互联照明驱动创新——PoE和VLC

PoE也被称为基于局域网的供电系统或有源以太网，有时也被简称为以太网供电。PoE利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。而VLC可见光通信技术利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。802.3bt标准发布之后PoE供电用于照明成为了可能，同时可见光通信技术的引入为智能照明方案提供了很多新的选择。
 
互联智能照明是什么样？
 
PoE在802.3bt标准发布推出，也就是90W的供电方案发布之后，开始快速的增长。在各类不同应用的市场增长中，互联智能照明无疑是其中增长最快的PoE细分市场，根据安森美的判断，其年复合增长率接近30%。
 
互联智能照明和智能家居、智能楼宇有着天然密不可分的联系，而PoE供电在更新之后可以提高电能的使用效率。此外，照明设备在添加了联接功能之后，不仅仅可以提供基础的照明功能，还能够集成多种传感器，其中包括人员检测相关传感器、温度传感器、湿度传感器以及CO检测传感器等等。这样照明设备就成为一个多功能节点，可以通过LED，PoE和KNX设备寻址，目前很多厂商都在关注这一领域的应用。
 
互联照明核心器件：创新的LED驱动
 
互联照明核心器件就是LED驱动，但是这个LED驱动不仅仅只是完成简单功能的驱动。首先要实现的就是联接功能，器件需要适配PoE与可见光通信，通过RF/MCU实现联接。同时该器件需要有很高的集成度，包括高能效的LED驱动、3.3V降压转换器，还包括功率计量等等。在驱动控制上，LED驱动不仅要完成高能效的控制，还需要实现真正的深度调光以及多通道混色。最后一点是室内定位，这是基于VLC的功能，精度大概在30cm以内。
 
以安森美在去年推出的NCL310XX系列为例，LED 驱动器允许制造商开发具有基于光的定位技术和可见光通信的LED灯具。通过添加数据智能和精确定位（高达30厘米）彻底改变各种空间的照明。
 

（图源：安森美）

 
采用高效降压LED驱动器，支持高带宽模拟和PWM调光至零电流。包括两个辅助DC-DC转换器，为MCU和其他传感器供电。器件在50kHz带宽在实现可见光通信，其具有的深度调光为零，精度为0.1%，高精度（±1%）计量也相当可靠，PoE则通过另外的接口芯片集成在LED驱动中。
 
如果是更多规模的LED灯串，可以考虑器件并联使用。SPI或I2C串行控制通道运行由一个MCU驱动多个通道，通道的数量只受MCU串行通道能力的限制。在数字调光情况下，多通道LED灯串可以通过I2C总线寻址；在模拟调光情况下，LED灯串数量将受限于MCU的PWM通道数。
 

（图源：安森美）

 
基于VLC的YellowDot定位以及PoE供电
 
在上面我们提到了互联照明通过添加数据智能和精确定位实现更多的功能。这里的精确定位，就是YellowDot定位，最早由飞利浦提出。YellowDot是一个通信协议，基于VLC定义了PWM频率、占空比和符号速率。
 
每个LED驱动器都有一个独一无二的标识符以表明其在互联系统中的物理位置。LED驱动通过VLC向手机或其他终端上的摄像头发出信号，摄像头检测到代码并显示出自身位置。相比于传统BLE精度在3m左右，该室内定位可以精确到30cm。
 

 
可以很明显地看出最新标准下的功率提升了很多，在实际使用中，PD输入会比71.3W要更好一些，71.3W是考虑到电缆最大损耗的情况。PoE将供电与数据集成到了一起，提升了智能楼宇互联照明的供电的便捷性，降低了CAPX、OPEX成本。另外一点则是采用PoE后更易于电源集中式的功率备份，在电源中断的情况下持续运行。
 
小结
 
作为LED照明产品的核心部件，LED驱动器件的技术含量高低直接关乎着LED照明光源的优劣。精确的线性调光配合VLC，开发基于光的室内定位系统，这解决了许多以前无法使用基于射频方案的照明应用。再配上PoE解决供电与数据传输，互联照明的拓展趋势很明显，同时LED驱动器件的产业链“源头”属性愈加突出。照明核心部件上的技术创新给整个行业带来了澎湃的动力。