在旨在解決能源和氣候問題的研發(fā)計劃中，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。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。您會看到，每個傳統(tǒng)的LED燈泡都有自己的AC / DC電源，燈泡必須與100年前設計的插座的AC電線和照明裝置兼容。使用單獨的電源不僅會增加成本，還會降低效率并限制節(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目前正在設計一個2000平方英尺的類似房屋的測試站點，以使研究人員可以測試系統(tǒng)中的設備。如果我們從一張白紙開始，并從頭開始設計建筑物內(nèi)的所有設備并創(chuàng)建定義它們?nèi)绾位ミB的標準，我們可以通過多種技術(shù)來降低能耗。此外，Ma2正在開發(fā)一種標準的即插即用系統(tǒng)，用于將太陽能材料直接附著到建筑物表面。此處提出的擬議標準可以進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)

的擬議標準新的布線標準將用于互連智能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，風扇，風道風門，鋪開窗戶的隔熱毯，太陽能光伏陣列和其他物聯(lián)網(wǎng)設備。在這里，我們將重點放在LED上。

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

最后，我們對每個燈泡進行了完全的開/關(guān)/調(diào)光器控制。隨后，我們可以根據(jù)進入或離開房間的人，看電視的人（昏暗的燈光）或進入房間的陽光來調(diào)節(jié)燈光。這類似于智能藍牙燈泡，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樹形拓撲布線圖。在我們建議的系統(tǒng)中，左側(cè)所示的出風口和烤箱保持不變。右圖所示的燈泡和電燈開關(guān)已被我們?nèi)碌娜詣泳W(wǎng)絡所取代。

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

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管（管道）中放置導線。

至于成本，1000英尺（304.8 m）的4芯18規(guī)格導線的成本約為160美元。驅(qū)動LED燈泡的電子設備的成本約為2美元。但是，電工的安裝時間成本約為75美元/小時，其中包括間接費用。那是主要費用。如果我們通過簡化布線來減少勞動力，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)換器當今LED燈泡
的設計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，請單擊此處和此處。）成本高昂，往往會在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)換電子設備。

如果我們在一個典型的燈泡上取下半透明的塑料圓頂，就會看到一系列的LED（圖3）。這張照片中的15個黃色設備是發(fā)光的實際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會。典型的120 VAC燈泡具有26毫米直徑的螺口燈頭。我們的新標準將需要不同的直徑，因為這兩個系統(tǒng)在電氣上不兼容。然后我們可以縮小燈泡。圖4在左側(cè)顯示了一個典型的R19燈泡，在右側(cè)顯示了一個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，但會有所變化。

圖4從LED燈泡上卸下電源轉(zhuǎn)換電子設備可能會縮小其尺寸。

在燈泡內(nèi)，幾個LED SMT器件串聯(lián)排列成一串，然后用一個電流源驅(qū)動，例如160 mA的電流在整個LED串上放置15 V至22 V之間的任意值。在某些情況下，有多個并行的字符串。兩串10臺設備，每個燈泡內(nèi)總共有20臺設備。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。對于10％的照明，每個周期打開10微秒，關(guān)閉90微秒。電流驅(qū)動器電路可以從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。

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