以太网：先控制LED照明 还打算用于BEMS

　　随着PoE实现100W左右的供电，以太网的应用范围日益扩大。其中尤以LED照明的控制最受关注。将来或将成为BEMS普及的关键构成部件。

　　利用以太网供电的“Power over Ethernet（PoE）”用途日益扩大（图1）。其实，PoE自2003年6月制定标准规格“IEEE802.3af”以来，应用范围就开始扩大。IEEE802.3af的电压最大为57V，一个端口可输出15.4W的电力，能为受电侧供电12.95W。之后，2009年6月又制定出了一个端口可受电25.5W的“IEEE802.3at（PoE＋）”标准，支持机型由此进一步增加。目前，写字楼利用的IP电话、监控摄像头和无线LAN接入点的采用在不断增加。

图1：PoE推进大电力化

符合IEEE标准规格的“PoE”，一个端口一般输出15.4～34W的电力，不过现在出现了可供给更大电力的技术。必然思科系统的“UPoE”和凌力尔特科技的“LTPoE＋＋”等。

　　最近，可以供给超过IEEE802.3at所规定的25.5W电力的PoE技术实现了实用化。其中，可供给100W左右的大电力的是美国凌力尔特科技公司的“LTPoE＋＋”。供电侧一个端口可以输出125W、接收90W的电力。

　　IEEE802.3af和IEEE802.3at利用了以太网线缆内的4对双绞线中的2对。而LTPoE＋＋通过利用全部4对，提高了供给电力（图2）。随着电力的增大，为提高可靠性，该公司在供电用控制IC中导入了检测电压和电流值的功能。另外，为降低产生的热量，采用了可选择低损耗MOSFET的外置标准。据凌力尔特科技介绍，随着电力的增大，可用于移动通信用小型基站。预计2012年底～2013年，配备LTPoE＋＋PoE控制IC的小型基站等就会亮相。

图2：利用4对双绞线供给大电力

一个端口可输出34W以上大电力的规格利用了以太网线缆内的全部4对双绞线

　　无需AC-DC转换器

　　在随着PoE的大电力化而扩大的用途中，最受关注的是LED照明。因为PoE具有两大优点，适合驱动LED照明器具。

　　第一，无需驱动LED照明所需的AC-DC转换器。LED照明产品比灯泡和荧光灯效率高，而且寿命长，因此为降低环境负荷，LED照明开始取代其他照明产品。

　　LED照明一般不同于以往的荧光灯，是利用直流驱动的。因此必须使用AC-DC转换器，而AC-DC转换器“有时会导致LED照明闪烁”（思科系统日本）。PoE利用直流供电，所以容易避免这类问题。

　　PoE驱动的另一个优点是，可收发控制信号。PoE通过交换数据信号易于对LED的亮度进行微细控制，有望削减耗电量。

　　由于具备这两个优点，部分先行企业开始推进支持LED照明的驱动和控制的PoE系统实现实用化。其中率先展开行动的是美国思科系统。

　　该公司开发出了供电侧一个端口可供应60W电力，受电侧可接收51W电力的“Universal PoE（UPoE）”，网络开关等支持UPoE的产品已于2011年秋季上市。思科开发出了利用该UPoE的LED照明系统，并导入了其日本法人思科系统日本公司的大阪办公室（图3）。

图3：通过PoE控制LED照明产品

　　思科系统日本在该公司的大阪办公室内导入了采用PoE的LED照明控制系统。通过可用一根以太网线缆供电60W的“UPoE”为LED照明器具供电，并发送控制信号调整LED的亮度（a）。除连接PoE的IP电话外，还可通过平板终端控制LED照明器具（b）。

　　该系统是在日本提出的，由思科系统日本公司与日本企业共同开发。可以说，这是一款只有在推进LED照明普及的日本才能诞生的产品。其中利用了DEP和三机工业的控制服务器以及DEP的LED照明用DC-DC转换器。

　　大阪办公室导入的支持PoE的LED照明系统可通过用无线LAN连接的平板终端和用PoE驱动的IP电话，分0％（关闭）、50％和100％三级调整LED照明的亮度。例如，在员工较少时和白天等调暗或关闭LED照明的话可削减耗电量。由于员工可以随手操作，因此方便随时调整亮度。

　　不但容易控制LED照明，通过导入高效DC-DC转换器等，与以往的荧光灯照明相比，还将耗电量削减了约70％。

　　成为电力管理的基础设施

　　目前，思科系统日本公司大阪办公室的LED照明亮度由员工“手动”控制，不过利用通过照度传感器和人感传感器获得的数据还可以实现自动化。DEP已经试制出组合使用UPoE驱动的LED照明产品以及人感传感器和照度传感器的调光系统。

　　思科计划今后进一步增加PoE驱动的电子产品。列入计划的有笔记本电脑和瘦客户端终端等。由此，办公桌上的IP电话和笔记本电脑布线只铺设以太网线缆即可。另外，通过实现对这些产品的电力管理，PoE有望作为大厦电力管理系统“BEMS（building energy management system）”的基础设施普及。

　　办公设备耗电量的削减等也推动了PoE的普及。例如，美国惠普（HP）的瘦客户端终端虽然是一体机，但最大耗电量只有约13W，利用以往的PoE也完全能驱动。今后，随着100W左右PoE的普及，以及普通笔记本电脑和台式个人电脑耗电量的削减，为这些产品供电也将成为可能。

　　LED照明产品的发光效率也在不断提高，因此能以相同的供给电力驱动更多的LED照明产品。思科系统日本公司大阪办公室里设置的120cm长的LED照明产品的耗电量为每根25W左右。一个UPoE端口可驱动两根灯管。通过提高LED照明的效率，在相同的亮度下，如果将耗电量降至17W，则一个UPoE端口可驱动3根LED照明灯管。

　　人工费低

　　不仅是节能，就人工费而言，导入PoE也有优势。例如，在日本，电线铺设必须由拥有“电工”等资格的专业人士来进行，人工费会增加。而PoE的铺设则无需特别资格。

　　“某企业在对电线铺设和PoE进行比较后，基于工程费低等理由，选择了PoE”（思科系统日本）。海外的情况也同样如此。“在新加坡等地，有些写字楼没有铺设电线，入驻的企业必须自行布线。这种情况的话，由于导入成本低，就有咨询PoE的企业”（DEP）。

　　车载也利用PoE

　　PoE虽然是以办公室为中心普及，但随着以太网应用领域的扩大，PoE的应用范围也会不断扩大。作为以太网的新用途，目前最受关注的是汽车领域。为了在连接汽车内的ECU和电装品的网络、即车载LAN规格中利用以太网，汽车行业也开始行动。

　　在传输车载摄像头影像的用途中利用以太网时，考虑利用PoE为摄像头模块供电。因为这样无需使用电线，可削减成本和减轻车重。目前，已经可以利用一根双绞线实现最大100Mbit/秒的数据传输，同时供给5～6W的电力（图4），完全可以驱动一个摄像头模块。（未完待续，记者：根津 祯，《日经电子》）

图4：车载以太网也能利用PoE

　　车载LAN以太网也考虑利用PoE。例如，博通公司开发的“BroadR-Reach”可利用一根双绞线供电5～6W，能驱动车载摄像头。照片是大陆公司在2012年5月举行的“ESEC”上公开的动作演示。