本應用筆記解釋了以太網供電（PoE）是一種用于有線局域網（LAN）的技術。PoE 通過傳輸以太網數據的同一電纜供電。在 PoE 網絡上使用 LED 照明可提供出色的能效，因為它最大限度地減少了改裝的傳統交流供電插座中使用的 LED 燈的低效功率轉換級。該應用說明還解釋了通過PoE網絡為LED燈供電和控制如何創造以新穎的方式使用LED燈的機會。給出了示例。

以太網供電 （PoE） 是有線以太網局域網 （LAN） 中使用的一種技術，它通過傳輸以太網數據的同一根電纜供電。這減少了安裝網絡并為連接到網絡的設備供電而必須鋪設的電纜數量。與傳統布線相比，它還使維護和調整網絡上的接入端口更容易，以滿足不斷變化的要求。PoE 標準最初是為滿足 IT 服務的需求而開發的，適用于各種網絡連接設備，包括 IP 電話、IP 安全攝像頭、無線接入點、調制解調器、交換機和其他網絡產品。

設計師和設施管理人員繼續尋找新的方法，通過連接以前從未與LED照明等網絡關聯的設備來獲得使用PoE網絡的好處。LED 照明的性質有助于自然地利用 PoE 安裝的優勢。在我們探討 LED 照明和 PoE 網絡如何以及為什么完美匹配之前，我們將介紹構成 PoE 網絡安裝的元素。

PoE 技術受 IEEE 802.3 標準的監管。最初的PoE標準于2003年發布，并于2009年更新。它指定電源和通信數據通過單個標準網絡電纜線（即 cat 5）直接傳送到所連接設備的 RJ45 網絡端口。PoE 支持 10BASE-T、100BASE-TX 和 1000BASE-T 網絡。

位于交換機/集線器端跨度或中跨中使用的供電設備 （PSE） 為網絡上稱為用電設備 （PD） 的連接設備供電。端跨 PSE 是一種以太網交換機，在網絡布線中包括電源。中跨 PSE 是位于普通以太網交換機和 PD 之間的饋電器，它在網絡布線中注入電源而不影響數據。能夠在中跨和端跨配置中安裝 PSE 支持傳統網絡，并可以更好地控制哪些網段供電。

在 PoE 中跨插入實施中，PSE 使用對 4-5 和 7-8 進行配電。功率直接通過 10/100Mbps 以太網中跨配置中的未使用對分配（圖 1）。正 PSE 輸出 （V+） 連接到導線 4 和 5，而負 PSE 輸出 （V-） 連接到導線 7 和 8。在這種配置中，電源對與通過 PoE 中跨饋電器的原始信號對分開。中跨饋電器在已經有互聯網連接的安裝中很有用，并且更換或升級互聯網交換機/路由器以提供 PoE 的成本太高。

圖1.適用于 10/100Mbps 以太網的 PoE 中跨插入原理圖。

在 PoE 端點插入實施中，PSE 使用對 1-2 和 3-6 進行配電（圖 2）。端點配置中的電源在電纜對上以共模偏置 （DC） 的形式提供，而以太網數據是變壓器耦合和全差分 （AC）。在此配置中，電源和數據共享同一對電纜。PSE 輸出的極性未針對端點應用定義。在端點配置中，以太網磁性元件經過專門設計，可承受電源產生的直流偏置。

圖2.適用于 10/1000Mbps 以太網的 PoE 端點插入原理圖。

為了支持傳統安裝，PSE 可以使用 Cat 3 或更好的電纜，在 44VDC 至 57VDC 的電壓范圍內以最大 15.4W 的功率供電。該標準還規定，PSE 可以使用 Cat 5 或更好的電纜在 50VDC 至 57VDC 電壓范圍內提供 30W（兩對）或 60W（四對）。對于這三種功率場景，PD 的最大功耗分別限制為 12.95W、25.5W 或 51W（以考慮電纜中最壞情況下的功率損耗）——全部在 37VDC 至 57VDC 電壓范圍內。

指定PoE標準是為了避免降低數據通信性能，并通過PSE和PD之間的功耗協商來保護網絡設備免受過載。該標準規定了 PSE 在網絡中添加或刪除 PD 時如何檢測 PD，以及如何調整 PSE 的電源電流。

PD 在初始連接期間與 PSE 協商功率等級。所有PD在供電對上均包括一個25kΩ電阻，以允許PSE檢測PD何時連接和斷開網絡。要支持舊版安裝，較新的 PSE 必須能夠正確為第 3 類和第 5 類電纜上的 PD 供電。同樣，PD需要能夠檢測PSE可以向其提供哪種類型的電源方案。所選電源方案基于 PSE 和 PD 之間的最高兼容性。電源僅輸送到兼容設備，并阻止不兼容的舊設備供電。這允許用戶在其網絡上自由安全地混合傳統和 PoE 兼容設備。

完美匹配

LED照明是一種近乎主流的技術，與其他照明技術（尤其是白熾燈和鹵素燈）相比，它具有具有競爭力的成本和能源效率優勢。LED 采用直流電源工作。PoE PSE 直接向 PD 提供直流電源，在 PoE 網絡上使用 LED 照明 PD 可提供更高的能效。它最大限度地減少了LED燈的低效功率轉換級，而不是用于改裝的傳統交流電源插座。

通過 PoE 網絡為 LED 燈供電和控制，為以新穎新穎的方式使用 LED 燈創造了機會。例如，使用適當的備用電池或應急發電，這已經是網絡安裝的一部分;基于 PoE 的 LED 照明可以立即重新利用，并用于在停電期間提供重要照明，而無需專門的輔助照明系統。LED照明不僅可以用于應急照明。它還可用于向建筑物居住者傳達重要且可能動態變化的信息，例如顯示建筑物外的安全出口路徑，或指示建筑物的區域，如果可以通過已安裝在PoE網絡中的LED控制器命令LED照明改變顏色，則要避免。

將 LED 燈與傳感器和控制器耦合是很自然的，這樣 LED 燈就可以調整其亮度和顏色，以便在環境照明全天變化時提供一致的照明環境。這種類型的照明調整使LED燈能夠比其他照明技術更有效地智能地“收集”陽光。但是，一旦您接受了與LED燈集成的傳感器和控制器的成本，在組件中添加額外的傳感器和模塊的邊際成本很小。

在 PoE 網絡中安裝智能 LED 燈為設施管理人員和居住者創造了與建筑物交互的新方式。例如，設施管理人員可以將智能LED照明系統用作信息收集網絡，進行歷史和趨勢分析，以了解如何根據居住者的實際行為更好地調整溫度，通風，照明和清潔計劃。同時，居住者可以使用智能LED照明系統訪問其他建筑服務，如接近傳感器，以發現最近的可用會議室。如果智能 LED 包括用于激活和檢測標簽的模塊，則可以跟蹤帶有 RFID 標簽的物品。帶有無線接入點的智能 LED 可用于設置短距離無線網絡。

與 PoE 的完美契合使其成為 LED 照明的未來。PoE 使 LED 照明網絡能夠使用與建筑物的傳統電源基礎設施一起運行的電源，而無需解決與各種可能的電源基礎設施相關的許多技術挑戰。在PoE網絡中安裝智能LED燈的最大好處可能是它提供了一種面向未來的形式，因為照明，電源和數據布線已經安裝在人們需要的地方。向智能 LED 集線器添加新傳感器或模塊是一種低成本的方式，無需昂貴的照明更換即可向現有基礎設施添加新功能。隨著物聯網 （IoT） 功能的不斷出現和成熟，能夠快速實施這些“必備”功能的好處將累積到那些使用靈活、面向未來的安裝（如 PoE 網絡上的 LED 照明）的設施中。

審核編輯：郭婷