PoE w oświetleniu LED

Mniej znanym obszarem zastosowań PoE są systemy oświetlenia ledowego. Oprawy, które mają zamiast gniazdka wejście na kabel ethernetowy, są dostępne od minimum pięciu lat, niemniej ich rynkowy potencjał i popularność nie sięgają nawet ułamka znaczenia całej wymienionej reszty. Jest to zaskakujące, bo taki sposób podawania energii ma wiele zalet i wpisuje się w ważne trendy zmieniające współczesną technikę.

Przede wszystkim w przypadku oświetlenia LED konwersja energii do poziomu wymaganego przez diody jest tutaj efektywniejsza. Odpada prostowanie napięcia i przetwarzanie wysokich potencjałów, nie ma potrzeby izolacji galwanicznej, korekcji współczynnika mocy itd. Zasilanie przez Ethernet bazuje na prądzie stałym, a więc wystarczają typowe modułowe konwertery DC-DC z 48 V, jakich jest na rynku mnóstwo. W ten sposób o wiele łatwiej jest też zrealizować oświetlenie awaryjne, bazujące na jednym centralnie umieszczonym akumulatorze.

Jednocześnie kabel sieciowy pozwala na wymianę danych z lampą. Jej załączanie, wygaszanie, regulację jasności, ustawianie temperatury barwowej i wiele innych funkcji, które tylko zdołamy wymyślić. Ethernet daje też natychmiastowy dostęp do koncepcji LiFi, a więc do tego, aby lampa była przekaźnikiem danych cyfrowych i punktem dostępowym do komunikacji za pomocą światła. Oprawa może być beaconem, punktem informacyjnym (PoI) dla posiadaczy telefonów, stacją przekaźnikową dla aplikacji IoT lub też elementem sieci WAN albo punktem dostępowym. To wszystko kryje się pod pojęciem smart lighting i oczywiście nie wyczerpuje wszystkich możliwości, które kryją się w dalszej integracji opraw z czujnikami, np. w zakresie systemu domowej automatyki lub monitoringu. Na koniec warto zauważyć, że sieć zasilająca tego typu jest bezpieczna, bo bazuje na napięciu o niskiej wartości. Koncepcja LVDC, a więc sieci stałoprądowych niskiego napięcia (low-voltage/direct-current), staje się obecnie coraz częściej dyskutowana jako interesująca alternatywa dla 230 V_AC.

Skoro oświetlenie LED z wykorzystaniem PoE ma tyle zalet, to dlaczego zatem tak opornie idzie jego popularyzacja? Zdaniem specjalistów przyczyną jest to, że nie było do niedawna dobrego standardu, który byłby skrojony właśnie pod potrzeby oświetleniowe. Dopiero we wrześniu 2018 r. przyjęto nową wersję IEEE 802.3bt, która otwiera nowe perspektywy.

Jedną z ważniejszych zmian, które warto wymienić, jest to, że moc zasilania, jaką można przesłać przez skrętkę, sięga aż 90 watów na pojedynczą lampę, zatem w ten sposób można tworzyć wydajne źródła oświetleniowe. Maksymalna odległość między switchem a lampami to około 100 m, ale dopuszcza się połączenia kaskadowe i dystans można kilkakrotnie zwiększyć. Takie połączenia zmniejszają także koszt okablowania.

Nowa specyfikacja pozwoliła też ograniczyć przesyłowe straty mocy w kablu ethernetowym o połowę. Do tej pory z 30 W na zaciskach odbiornika zostawało około 25 W. Teraz w analogicznej sytuacji zostanie 2,25 W więcej. To duży zysk w zakresie sprawności i wynik ten jest porównywalny ze sprawnością oświetlenia zasilanego z sieci prądu przemiennego. Wprowadzono też tryb minimalizacji mocy standby do nawet 20 mW, dzięki kluczowaniu sygnałów sygnatur oraz możliwości zarządzania poborem mocy przez lampy z poziomu hosta.

Minusem jest większa komplikacja, bo potrzebny jest kontroler sieciowy w lampie. Ale zapewne niedługo pojawią się na rynku chipy "wszystko w jednym" i realizacja od strony układowej stanie się banalna oraz da możliwość miniaturyzacji takich opraw, aby nie były większe niż zwykłe.

Jestem przekonany, że dla krajowej branży oświetleniowej IEEE 802.3bt okazał się wymarzonym prezentem pod choinkę.

Robert Magdziak