LED-Treiber-IC und PoE-IC kombiniert

Intelligente vernetzte Beleuchtung einfach realisiert

12. April 2023, 9:05 Uhr | Nicole Wörner

Mit nur wenigen Designschritten lassen sich Beleuchtungssysteme auch für viele andere intelligente Gebäudefunktionen nutzen. Welche Ansätze es hierbei gibt und wie ein hochintegriertes Bauteil von onsemi das Schaltungsdesign stark vereinfacht, erfahren Sie nachfolgend.

Von Mike Sandyck, Product Marketing Manager, onsemi

Entwickler von intelligenten/smarten Häusern, Büros und Fabriken suchen ständig nach neuen Möglichkeiten, um die Effizienz der Systeme zu verbessern, die für die Versorgung und Verwaltung von Gebäudeeinrichtungen verwendet werden. In der Vergangenheit wurden Daten- und Stromnetze getrennt voneinander installiert, um jeweils ihre unterschiedliche Funktion zu erfüllen. Das erforderte jedoch die Installation zweier völlig verschiedener Kabeltypen innerhalb der Gebäudestruktur. Power over Ethernet (PoE) bietet nun eine Möglichkeit, den Bedarf an Netzstromkabeln zu reduzieren, indem einige Geräte wie etwa Kameras, Telefone oder WLAN-Router stattdessen Strom aus ihren Datenkabeln beziehen.

Vernetzte Beleuchtung und Gebäudeautomation

Ein Bereich, der als potenzielle Anwendung für PoE immer mehr Aufmerksamkeit erregt, ist die Beleuchtung. In einem Gebäude – sei es ein Wohn-, Geschäfts- oder Industriegebäude – ist die Beleuchtung allgegenwärtig. In letzter Zeit wurden ineffiziente Glühbirnen und Halogenlampen weitgehend durch stromsparende und wesentlich effizientere LEDs ersetzt. Die Art und Weise, wie die Beleuchtung mit Strom versorgt wird, hat sich jedoch nicht wesentlich geändert, weil nach wie vor Netzkabel zu den Standorten verlegt werden, an denen die Leuchten installiert werden. Da LEDs Gleichstrom benötigen, muss eine Leuchte einen AC/DC-Transformator und möglicherweise auch einen DC/DC-Wandler enthalten, um die LED mit der erforderlichen Spannung und letztlich dem Steuerstrom zu versorgen. Dieser Ansatz liefert zwar eine effektive Beleuchtungslösung, vernachlässigt aber völlig die Tatsache, dass Leuchten für eine einzige Funktion – die Beleuchtung – zuständig sind und sich eigentlich ideal für zahlreiche andere intelligente Gebäudefunktionen eignen würden.

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Der erste Schritt

Der erste Schritt, um die Allgegenwärtigkeit von Leuchten zu nutzen, besteht darin, sie mit digitaler Datenanbindung auszustatten. Indem man einzelne Leuchten digitalisiert und sie dann zu einem einheitlichen System verbindet, können sie als Rückgrat dienen, das sich ideal für IoT-Anwendungen im gesamten Gebäude eignet. In einem vernetzten Beleuchtungssystem hätte jede Leuchte eine eindeutige IP-Adresse, die eine bidirektionale Datenkommunikation über das Datennetz im Gebäude ermöglicht.

Vernetzte Beleuchtung ist ein offensichtlicher Kandidat für die Übertragung von IoT-Daten in Häusern, Büros und Fabriken, weil elektrische und Datenkommunikationsnetze bereits vorhanden sind. Dieser Ansatz würde es den angeschlossenen Leuchten ermöglichen, andere Sensorfunktionen mit unzähligen Anwendungen zu beherbergen. Durch die Integration verschiedener Arten intelligenter Sensoren (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Nähe, Luftqualität usw.) kann ein vernetztes Beleuchtungssystem verwendet werden, das gleichzeitig Daten über die Personenbelegung und andere Umgebungsdaten in allen Räumen eines Gebäudes erfasst. Diese Daten dienen dann als verwertbarer Input für intelligente Gebäudeautomatisierungssysteme, um beispielsweise die Raumnutzung und Betriebseffizienz zu optimieren und den Komfort der Gebäudeumgebung für die Bewohner zu maximieren. Die vom System gesammelten Erkenntnisse über das Nutzerverhalten könnten auch für das Energiemanagement von Vorteil sein.