以太網：先控制LED照明 還打算用于BEMS

　　隨著PoE實現100W左右的供電，以太網的應用范圍日益擴大。其中尤以LED照明的控制最受關注。將來或將成為BEMS普及的關鍵構成部件。

　　利用以太網供電的“Power over Ethernet（PoE）”用途日益擴大（圖1）。其實，PoE自2003年6月制定標準規(guī)格“IEEE802.3af”以來，應用范圍就開始擴大。IEEE802.3af的電壓最大為57V，一個端口可輸出15.4W的電力，能為受電側供電12.95W。之后，2009年6月又制定出了一個端口可受電25.5W的“IEEE802.3at（PoE＋）”標準，支持機型由此進一步增加。目前，寫字樓利用的IP電話、監(jiān)控攝像頭和無線LAN接入點的采用在不斷增加。

圖1：PoE推進大電力化

符合IEEE標準規(guī)格的“PoE”，一個端口一般輸出15.4～34W的電力，不過現在出現了可供給更大電力的技術。必然思科系統(tǒng)的“UPoE”和凌力爾特科技的“LTPoE＋＋”等。

　　最近，可以供給超過IEEE802.3at所規(guī)定的25.5W電力的PoE技術實現了實用化。其中，可供給100W左右的大電力的是美國凌力爾特科技公司的“LTPoE＋＋”。供電側一個端口可以輸出125W、接收90W的電力。

　　IEEE802.3af和IEEE802.3at利用了以太網線纜內的4對雙絞線中的2對。而LTPoE＋＋通過利用全部4對，提高了供給電力（圖2）。隨著電力的增大，為提高可靠性，該公司在供電用控制IC中導入了檢測電壓和電流值的功能。另外，為降低產生的熱量，采用了可選擇低損耗MOSFET的外置標準。據凌力爾特科技介紹，隨著電力的增大，可用于移動通信用小型基站。預計2012年底～2013年，配備LTPoE＋＋PoE控制IC的小型基站等就會亮相。

圖2：利用4對雙絞線供給大電力

一個端口可輸出34W以上大電力的規(guī)格利用了以太網線纜內的全部4對雙絞線

　　無需AC-DC轉換器

　　在隨著PoE的大電力化而擴大的用途中，最受關注的是LED照明。因為PoE具有兩大優(yōu)點，適合驅動LED照明器具。

　　第一，無需驅動LED照明所需的AC-DC轉換器。LED照明產品比燈泡和熒光燈效率高，而且壽命長，因此為降低環(huán)境負荷，LED照明開始取代其他照明產品。

　　LED照明一般不同于以往的熒光燈，是利用直流驅動的。因此必須使用AC-DC轉換器，而AC-DC轉換器“有時會導致LED照明閃爍”（思科系統(tǒng)日本）。PoE利用直流供電，所以容易避免這類問題。

　　PoE驅動的另一個優(yōu)點是，可收發(fā)控制信號。PoE通過交換數據信號易于對LED的亮度進行微細控制，有望削減耗電量。

　　由于具備這兩個優(yōu)點，部分先行企業(yè)開始推進支持LED照明的驅動和控制的PoE系統(tǒng)實現實用化。其中率先展開行動的是美國思科系統(tǒng)。

　　該公司開發(fā)出了供電側一個端口可供應60W電力，受電側可接收51W電力的“Universal PoE（UPoE）”，網絡開關等支持UPoE的產品已于2011年秋季上市。思科開發(fā)出了利用該UPoE的LED照明系統(tǒng)，并導入了其日本法人思科系統(tǒng)日本公司的大阪辦公室（圖3）。

圖3：通過PoE控制LED照明產品

　　思科系統(tǒng)日本在該公司的大阪辦公室內導入了采用PoE的LED照明控制系統(tǒng)。通過可用一根以太網線纜供電60W的“UPoE”為LED照明器具供電，并發(fā)送控制信號調整LED的亮度（a）。除連接PoE的IP電話外，還可通過平板終端控制LED照明器具（b）。

　　該系統(tǒng)是在日本提出的，由思科系統(tǒng)日本公司與日本企業(yè)共同開發(fā)?？梢哉f，這是一款只有在推進LED照明普及的日本才能誕生的產品。其中利用了DEP和三機工業(yè)的控制服務器以及DEP的LED照明用DC-DC轉換器。

　　大阪辦公室導入的支持PoE的LED照明系統(tǒng)可通過用無線LAN連接的平板終端和用PoE驅動的IP電話，分0％（關閉）、50％和100％三級調整LED照明的亮度。例如，在員工較少時和白天等調暗或關閉LED照明的話可削減耗電量。由于員工可以隨手操作，因此方便隨時調整亮度。

　　不但容易控制LED照明，通過導入高效DC-DC轉換器等，與以往的熒光燈照明相比，還將耗電量削減了約70％。

　　成為電力管理的基礎設施

　　目前，思科系統(tǒng)日本公司大阪辦公室的LED照明亮度由員工“手動”控制，不過利用通過照度傳感器和人感傳感器獲得的數據還可以實現自動化。DEP已經試制出組合使用UPoE驅動的LED照明產品以及人感傳感器和照度傳感器的調光系統(tǒng)。

　　思科計劃今后進一步增加PoE驅動的電子產品。列入計劃的有筆記本電腦和瘦客戶端終端等。由此，辦公桌上的IP電話和筆記本電腦布線只鋪設以太網線纜即可。另外，通過實現對這些產品的電力管理，PoE有望作為大廈電力管理系統(tǒng)“BEMS（building energy management system）”的基礎設施普及。

　　辦公設備耗電量的削減等也推動了PoE的普及。例如，美國惠普（HP）的瘦客戶端終端雖然是一體機，但最大耗電量只有約13W，利用以往的PoE也完全能驅動。今后，隨著100W左右PoE的普及，以及普通筆記本電腦和臺式個人電腦耗電量的削減，為這些產品供電也將成為可能。

　　LED照明產品的發(fā)光效率也在不斷提高，因此能以相同的供給電力驅動更多的LED照明產品。思科系統(tǒng)日本公司大阪辦公室里設置的120cm長的LED照明產品的耗電量為每根25W左右。一個UPoE端口可驅動兩根燈管。通過提高LED照明的效率，在相同的亮度下，如果將耗電量降至17W，則一個UPoE端口可驅動3根LED照明燈管。

　　人工費低

　　不僅是節(jié)能，就人工費而言，導入PoE也有優(yōu)勢。例如，在日本，電線鋪設必須由擁有“電工”等資格的專業(yè)人士來進行，人工費會增加。而PoE的鋪設則無需特別資格。

　　“某企業(yè)在對電線鋪設和PoE進行比較后，基于工程費低等理由，選擇了PoE”（思科系統(tǒng)日本）。海外的情況也同樣如此?！霸谛录悠碌鹊?，有些寫字樓沒有鋪設電線，入駐的企業(yè)必須自行布線。這種情況的話，由于導入成本低，就有咨詢PoE的企業(yè)”（DEP）。

　　車載也利用PoE

　　PoE雖然是以辦公室為中心普及，但隨著以太網應用領域的擴大，PoE的應用范圍也會不斷擴大。作為以太網的新用途，目前最受關注的是汽車領域。為了在連接汽車內的ECU和電裝品的網絡、即車載LAN規(guī)格中利用以太網，汽車行業(yè)也開始行動。

　　在傳輸車載攝像頭影像的用途中利用以太網時，考慮利用PoE為攝像頭模塊供電。因為這樣無需使用電線，可削減成本和減輕車重。目前，已經可以利用一根雙絞線實現最大100Mbit/秒的數據傳輸，同時供給5～6W的電力（圖4），完全可以驅動一個攝像頭模塊。（未完待續(xù)，記者：根津 禎，《日經電子》）

圖4：車載以太網也能利用PoE

　　車載LAN以太網也考慮利用PoE。例如，博通公司開發(fā)的“BroadR-Reach”可利用一根雙絞線供電5～6W，能驅動車載攝像頭。照片是大陸公司在2012年5月舉行的“ESEC”上公開的動作演示。