La introducción de la iluminación de estado sólido (SSL) para aplicaciones de iluminación ambientales ha supuesto el avance mas disruptivo dentro del segmento de iluminación desde la invención de la bombilla. Los LED posibilitan una iluminación inteligente y flexible siendo a la vez mucho más eficientes energéticamente que las fuentes de luz convencionales (más información en el artículo «La luz artificial puede hacer un «montón » más de lo que podría imaginar» aquí). Pero los nuevos dispositivos no solo iluminan sino que son capaces de transmitir datos y por ello en este articulo se analiza como el PoE amplia estas posibilidades.

Foto de portada, Smartcast, la plataforma basada en Power Over Ethernet (PoE) lanzada por Cree en colaboración con Cisco

 

Control y alimentación de Aplicaciones LED

Con el fin de acceder a nuevas posibilidades como la human centric lighting o la iluminación hortícola se requiere el control inteligente de las aplicaciones. Dentro de la edad del IoT (Internet of Things, Internet de las cosas) esto significa, que además de alimentación, los dispositivos de iluminación modernos tendrán que ser capaces de intercambiar datos con internet. Dado que los LED consumen menos energía que otras soluciones de iluminación, el Power over Ethernet o alimentación a través de Ethernet (PoE por sus siglas en inglés) puede ser una alternativa viable a las líneas eléctricas convencionales con el fin de conectar las aplicaciones de iluminación a Internet, así como para distribuir la electricidad requerida.

Estándares y Fundamentos PoE actuales

 

Vamos a echar un vistazo a algunos conceptos básicos de esta tecnología. PoE fue estandarizado por primera vez en 2003 por el IEEE P802.3af DTE Power a través del Grupo de Trabajo MDI. El estándar básico solo se puede utilizar en combinación con 10BASE-T y 100BASE-TX que usan sólo dos de los cuatro pares disponibles en el cable de red para la transmisión de datos. La potencia máxima suministrada por el equipo de suministro de energía (ESE) es 15,4 W. Debido a las pérdidas el estándar considera que en el extremo de un cable de 100 metros aproximadamente quedan 12.95 W disponibles para el dispositivo alimentado (DA).

 

Este estándar, que utiliza los pares de cables libres 4/5 y 7/8 para la transmisión de electricidad ( «Modo B») es muy adecuado para los teléfonos de VoIP, servidores de impresoras, cámaras web y puntos de acceso WLAN.

En 2009 el PoE recibió una actualización con el estándar IEEE 802.3af (PoE +). El PoE + permite el uso de PoE en conjunción con 1000BASE-T (Gigabit Ethernet). Además, la potencia se incrementa en casi un factor de dos hasta 25,5 W. La corriente máxima dentro de 802.3at es 600mA (802.3af permite sólo 350mA) por lo tanto se recomienda el uso de un cable cat5e o cat6 con menor resistencia. El DA recibe aproximadamente 21,9 W de potencia dentro de este estándar.

 

Hay dos modos de potencia diferentes, A y B, disponibles. El PSE determina cual se utiliza. En el modo A la potencia se transmite a través de los pares de datos (técnica fantasma) de 100BASE-TX o 10BASE-T mientras que el modo B utiliza los pares de repuesto. Dentro de 1000BASE-T no hay pares de cables libres, por lo tanto la transmisión de energía tiene que realizarse mediante la técnica fantasma. En este caso, la corriente está limitada a 175 mA por par en el cable; Sin embargo mediante el uso de los cuatro pares para la transmisión de energía y datos se puede lograr 25.4 W.

Respecto al ESE (equipo de suministro de energía) hay dos tipos diferentes. Los dispositivos Endspan son conmutadores Ethernet que incluyen los circuitos de transmisión de PoE. Los dispositivos Midspan son inyectores de potencia que se insertan entre el conmutador Ethernet y el DA.

Merece la pena mencionar que el Grupo de Trabajo IEEE P802.3bt DTE Power via MDI mediante 4 pares trabaja en nuevas mejoras de PoE (referido a un PoE ++ o 4PPoE) que permitirá potencia de hasta 100 W.

PoE añade gran valor a las aplicaciones de iluminación

Con PoE- y PoE + ++ (así como con soluciones personalizadas no estandarizadas) puede ser entregada potencia suficiente para manejar aplicaciones de iluminación LED. Como se mencionó anteriormente esto permite un control avanzado de la iluminación. En lugar de únicamente encender y apagar las luces, el color, intensidad, temperatura y mucho más pueden ser ajustados. Esta característica es importante a fin de realizar, por ejemplo, soluciones de iluminación human centric y de iluminación terapéutica. Además el control remoto por ejemplo, a través de teléfono inteligente es fácil de implementar.

Mediante la adición de sensores a las aplicaciones de iluminación se crean nuevos casos de uso. En combinación con los sensores de calidad del aire las luces pueden funcionar como sistema de alerta y cambiar su color si las mediciones alcanzan un valor crítico.

Otro ejemplo de iluminación mejorada vía sensor es el reconocimiento de los individuos que entran en una habitación o edificio para ajustar la iluminación de forma automática.

Además los sensores en las luminarias pueden recoger información valiosa para la gestión de edificios energéticamente eficientes.

En los semáforos y alumbrado público, el PoE y los sensores pueden transformar las fuentes de luz en nodos potentes e inteligentes (por ejemplo, vigilando tráfico, los niveles de contaminantes) y por lo tanto las aplicaciones de iluminación podrían desempeñar un papel central en la implantación de las Smart cities.

La conexión a Internet a través de PoE también se puede utilizar para distribuir datos a los consumidores y dispositivos IoT. En este modelo los datos se pueden incrustar en ondas de luz que utilizan tecnologías sofisticadas como Li-Fi (similar a Wi-Fi en el que los datos se transmiten a través de RF) con el fin de conectar dispositivos que se encuentran cercanos a Internet.

Costos y requisitos previos

Los altos costos de los artefactos de iluminación sofisticados y la tecnología LED se pueden justificar con el valor de las nuevas aplicaciones. Además la iluminación LED inteligente ayuda a reducir significativamente los gastos de energía, especialmente en grandes edificios. Dado que el cableado Ethernet elimina la necesidad de cableado de alto voltaje convencional y los costes relacionados de electricistas certificados existe un potencial adicional para igualar los costos en comparación con las soluciones de iluminación convencionales.

Otra piedra angular para el éxito de las aplicaciones de iluminación alimentadas via PoE y dotadas de sensores es la capacidad y experiencia necesaria para el desarrollo de aplicaciones de iluminación, así como la instalación y la gestión de los nuevos dispositivos y la infraestructura.

En lugar de electricistas, esas soluciones requieren expertos cualificados en el campo de la tecnología de semiconductores / LED, TI, así como expertos en plataformas de software / servicio. Es previsible que podamos ver algunos actores nuevos, así como cooperaciones poco comunes en este campo en el futuro.

Un buen ejemplo del cambio en la industria es el proyecto piloto de Cisco una empresa generalmente conocida en la industria por sus productos de TI que ha equipado una escuela en EE.UU. con nueva iluminación interior.

Para decirlo en pocas palabras el PoE en la iluminación se encuentra todavía en las primeras etapas y hay un montón de retos que superar hasta que tales sistemas funcionen perfectamente. Sin embargo, puede resultar muy satisfactorio adoptar la nueva tecnología tan pronto como sea posible con el fin de mejorar las infraestructuras de iluminación y suministro de energía en los edificios para estar preparados para futuras mejoras y nuevas posibilidades.

A medida que los fabricantes de semiconductores ofrecen soluciones que apoyan el desarrollo y la introducción de iluminación habilitada para PoE, EBV es capaz de dar apoyo a proyectos con hardware y su experiencia en ingeniería.

Puede ponerse en contacto con EBV aquí para recibir todo el apoyo necesario para sus proyectos y preguntas sobre iluminación y PoE.

Publicado en el Blog de EBV el 29 de julio 2016- Por Sven Blankenbergin en Internet de las cosas, tecnologías, tendencias y visión