在旨在解決能源和氣候問題的研發(fā)計(jì)劃中，我提出了一種大規(guī)模減少能源消耗的戰(zhàn)略，即曼哈頓2號(hào)。雖然切換到LED照明無疑有助于減少功耗，但我們可以做更多的事情。您會(huì)看到，每個(gè)傳統(tǒng)的LED燈泡都有自己的AC / DC電源，燈泡必須與100年前設(shè)計(jì)的插座的AC電線和照明裝置兼容。使用單獨(dú)的電源不僅會(huì)增加成本，還會(huì)降低效率并限制節(jié)能。不同的系統(tǒng)，即分配DC的系統(tǒng)，將意味著每個(gè)外殼單元都將具有共享的AC / DC電源。

在2019年，我與他人共同創(chuàng)立了非營利組織Manhattan 2（Ma2），該組織提議減少碳排放量，并寫了一本書解釋其工作原理。Ma2目前正在設(shè)計(jì)一個(gè)2000平方英尺的類似房屋的測(cè)試站點(diǎn)，以使研究人員可以測(cè)試系統(tǒng)中的設(shè)備。如果我們從一張白紙開始，并從頭開始設(shè)計(jì)建筑物內(nèi)的所有設(shè)備并創(chuàng)建定義它們?nèi)绾位ミB的標(biāo)準(zhǔn)，我們可以通過多種技術(shù)來降低能耗。此外，Ma2正在開發(fā)一種標(biāo)準(zhǔn)的即插即用系統(tǒng)，用于將太陽能材料直接附著到建筑物表面。此處提出的擬議標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)一步減少新建或翻新房屋的能源使用。

LED照明和物聯(lián)網(wǎng)

的擬議標(biāo)準(zhǔn)新的布線標(biāo)準(zhǔn)將用于互連智能LED燈泡，壁燈開關(guān)（開/關(guān)/調(diào)光器），占用傳感器，恒溫溫度傳感器，風(fēng)扇，風(fēng)道風(fēng)門，鋪開窗戶的隔熱毯，太陽能光伏陣列和其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。在這里，我們將重點(diǎn)放在LED上。

提議的有線連接可為設(shè)備供電，具有99.999％的可靠性，可讓設(shè)備電子設(shè)備在不使用時(shí)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，并使用價(jià)格為1美元的微控制器。一些IC供應(yīng)商提供了管理網(wǎng)絡(luò)通信，提供多個(gè)A / D通道，控制LED和控制電機(jī)的微型處理器。在我們提出的系統(tǒng)中，電子設(shè)備從燈泡移動(dòng)到插座，然后通過有線連接將插座連接到網(wǎng)絡(luò)。

最后，我們對(duì)每個(gè)燈泡進(jìn)行了完全的開/關(guān)/調(diào)光器控制。隨后，我們可以根據(jù)進(jìn)入或離開房間的人，看電視的人（昏暗的燈光）或進(jìn)入房間的陽光來調(diào)節(jié)燈光。這類似于智能藍(lán)牙燈泡，但成本更低且可靠性更高。

典型的單戶住宅

圖1顯示了典型的110/220 VAC樹形拓?fù)洳季€圖。在我們建議的系統(tǒng)中，左側(cè)所示的出風(fēng)口和烤箱保持不變。右圖所示的燈泡和電燈開關(guān)已被我們?nèi)碌娜詣?dòng)網(wǎng)絡(luò)所取代。

圖1與110/220 VAC接線相比，用于LED照明的低壓網(wǎng)絡(luò)更易于安裝。

低壓接線（30 V限制為750 W）的建筑要求低于較高電壓（例如110/220 VAC）的建筑要求。在某些情況下，較低的電壓不需要在金屬導(dǎo)管（管道）中放置導(dǎo)線。

至于成本，1000英尺（304.8 m）的4芯18規(guī)格導(dǎo)線的成本約為160美元。驅(qū)動(dòng)LED燈泡的電子設(shè)備的成本約為2美元。但是，電工的安裝時(shí)間成本約為75美元/小時(shí)，其中包括間接費(fèi)用。那是主要費(fèi)用。如果我們通過簡(jiǎn)化布線來減少勞動(dòng)力，那么我們可以以更低的成本提供更智能的系統(tǒng)。

消除燈泡的AC / DC轉(zhuǎn)換器當(dāng)今LED燈泡
的設(shè)計(jì)在燈泡底座中放置了將110/220 VAC轉(zhuǎn)換為低壓DC（圖2）的電源（有關(guān)原理圖，請(qǐng)單擊此處和此處。）成本高昂，往往會(huì)在LED之前失效，并消耗能量。

圖2如該拆解所示，LED燈泡的底座中包含電源轉(zhuǎn)換電子設(shè)備。

如果我們?cè)谝粋€(gè)典型的燈泡上取下半透明的塑料圓頂，就會(huì)看到一系列的LED（圖3）。這張照片中的15個(gè)黃色設(shè)備是發(fā)光的實(shí)際LED表面貼裝（SMT）組件。

圖3典型的LED燈泡包含許多LED，以產(chǎn)生足夠的光。

從LED燈泡上拆下功率電子器件將為新的形狀和尺寸提供機(jī)會(huì)。典型的120 VAC燈泡具有26毫米直徑的螺口燈頭。我們的新標(biāo)準(zhǔn)將需要不同的直徑，因?yàn)檫@兩個(gè)系統(tǒng)在電氣上不兼容。然后我們可以縮小燈泡。圖4在左側(cè)顯示了一個(gè)典型的R19燈泡，在右側(cè)顯示了一個(gè)R30泛光燈，均采用舊的110/220 VAC樣式和新建議的僅LED樣式。新的LED燈泡的底座以傳統(tǒng)的外形尺寸顯示，但會(huì)有所變化。

圖4從LED燈泡上卸下電源轉(zhuǎn)換電子設(shè)備可能會(huì)縮小其尺寸。

在燈泡內(nèi)，幾個(gè)LED SMT器件串聯(lián)排列成一串，然后用一個(gè)電流源驅(qū)動(dòng)，例如160 mA的電流在整個(gè)LED串上放置15 V至22 V之間的任意值。在某些情況下，有多個(gè)并行的字符串。兩串10臺(tái)設(shè)備，每個(gè)燈泡內(nèi)總共有20臺(tái)設(shè)備。調(diào)制電流使用脈沖寬度調(diào)制（PWM）使燈泡每秒變暗10,000次，從而使燈泡變暗。對(duì)于10％的照明，每個(gè)周期打開10微秒，關(guān)閉90微秒。電流驅(qū)動(dòng)器電路可以從110/220 VAC或較低的DC電壓（例如48 VDC）開始。電流驅(qū)動(dòng)器PCB可以位于距燈泡幾米（例如1 m至10 m）的插座，燈具或模塊中。

編輯：hfy