CN105684348A

CN105684348A - 受电设备和包含受电设备的配电系统

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Publication number: CN105684348A
Application number: CN201480045128.8A
Authority: CN
Inventors: L.伊塞博德特; M.温德特
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: CN105684348B; WO2015018656A1; US10313138B2; US20160164688A1; JP6429875B2; JP2016528827A; EP3031170A1

Abstract

本发明涉及在配电系统（100）中使用的诸如灯具的受电设备（2），该配电系统优先为PoE系统并且包含用于向受电设备供应功率的功率供应设备（1）。受电设备包含像LED的电气负载和电气负载功率提供单元，其用于从所供应的功率产生电气负载功率以及用于向该电气负载提供该电气负载功率，其中电气负载功率提供单元适配成利用一功率水平产生该电气负载功率，使得受电设备从功率供应设备汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化。相比于依据PoE标准IEEE？802.3at的受电设备的功率消耗，这允许提高受电设备的功率消耗。

Description

受电设备和包含受电设备的配电系统

技术领域

本发明涉及在配电系统中使用的受电设备，该系统包含用于向该受电设备供应功率的功率供应设备，以及连接到功率供应设备和受电设备的电气导体，该电气导体用于随同功率供应设备和受电设备之间的数据一起传输所供应的功率。本发明另外涉及包含该受电设备的配电系统，以及用于向该受电设备的电气负载提供电气负载功率的方法和计算机程序。

技术背景

在依照PoE标准IEEE802.3at的以太网供电（PoE）系统中，功率供应设备（功率供应装备；PSE）经由一个或若干个以太网电缆向一个或若干个受电设备（PD）供应功率。功率供应设备为例如交换器，并且受电设备为例如安全摄像机、无线接入点、VoIP电话等等。依照该标准，受电设备的功率消耗被限制到只有相对小的功率水平，其小于由功率供应设备的每个端口可供应的功率水平，以便补偿以太网电缆中的可能损耗。

US2006/0164769A1公开用于依照PD的要求调整PoE系统中电流限制阈值的系统和方法论。用于在通信链路上向PD供给功率的系统具有用于决定PD的要求的要求决定电路，和用于依照所决定的PD的要求，设置一限制PSE的输出信号的参数的控制电路。该控制电路可以依照所决定的PD的要求，比如功率要求，设置PSE和/或PD的电流限制阈值。

发明内容

本发明的一目的是提供在比如PoE系统的配电系统中使用的受电设备，其可以具有更大的功率消耗。本发明的另一目的是提供包含该受电设备的配电系统，和用于向该受电设备的电气负载提供电气负载功率的方法和计算机程序。

在本发明的第一方面中，提出一种在配电系统中使用的受电设备，该系统包含用于为该受电设备供应功率的功率供应设备，以及连接到该功率供应设备和该受电设备，用于随同该功率供应设备和该受电设备之间的数据一起传输所供应的功率的电气导体，其中该受电设备包含：

-电气负载，和

-电气负载功率提供单元，其用于从所供应的功率产生电气负载功率以及用于向该电气负载提供该电气负载功率，其中该电气负载功率提供单元适配成利用一功率水平产生该电气负载功率，使得该受电设备从该功率供应设备汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化，允许该受电设备消耗比该受电设备依照协商的功率等级而被允许的功率更多的功率。

因为该受电设备包含一电气负载功率提供单元，其利用一功率水平产生该电气负载功率，使得该受电设备从该功率供应设备汲取的该输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化，该电气负载功率以及因此该受电设备的功率消耗可以在起因于该上输入电流阈值的限制内被最大化。这允许增加该受电设备的功率消耗。

该配电系统优先为PoE系统，其中该功率供应设备和该受电设备是PoE设备，并且该电气导体是比如CAT5（类别5）或CAT6（类别6）电缆的以太网电缆。也可以被认为是PSE的该功率供应设备可以是比如交换器的端跨设备或者是比如PoE供电器的中跨设备。

在一实施例中，该受电设备包含用于决定流入该受电设备的电流的电流决定单元，其中该电气负载功率提供单元适配成基于所决定的电流产生该电气负载功率。特别地，该电流决定单元可以适配成使用低边电流检测决定该电流。作为一替代，该电流决定单元也可以适配成使用高边电流检测决定该电流。在另一替代中，该电流决定单元也可以包含用于决定流入该受电设备的电流的霍尔传感器。

在一实施例中，该受电设备包含用于决定存在于该受电设备中的电压的电压决定单元，其中该电气负载功率提供单元适配成利用递增地增加的功率水平产生该电气负载功率，直至其从所决定的电压检测到该受电设备减少存在于该受电设备的电压从而免于过电流。

在一实施例中，该受电设备包含用于经由该电气导体与该功率供应设备通信的通信单元，其中该通信单元适配成从该功率供应设备请求关于所汲取的输入电流的信息，其中该电气负载功率提供单元适配成基于所请求的信息产生该电气负载功率。

在一实施例中，该电气负载功率提供单元适配成利用递增地增加的功率水平产生该电气负载功率，并且适配成在非易失性存储单元中为每步递增记录对应于各自功率水平的功率产生设置，直至该受电设备被该功率供应设备切断从而免于过电流，其中该电气负载功率提供单元进一步适配成在该受电设备应对该切断被重启后，利用一功率产生设置产生该电气负载功率，该功率产生设置对应的功率水平稍低于导致该切断的功率水平。

在一实施例中，该电气负载功率提供单元包含：电气负载驱动器，其用于从所供应的功率产生该电气负载功率和用于向该电气负载提供该电气负载功率，以及电气负载功率控制器，其用于决定该电气负载功率的功率水平，使得所汲取的输入电流低于该预定义上输入电流阈值被最大化，以及用于向该电气负载驱动器发送控制信号，该控制信号指示所决定的功率水平，其中该电气负载驱动器适配成依照该功率控制信号从所供应的功率产生该电气负载功率。该电气负载驱动器优先地适配成通过产生用于驱动该电气负载的对应的电气负载驱动电流来产生该电气负载功率。该电气负载功率提供单元可以适配成低通过滤该功率控制信号。

在一实施例中，该受电设备包含用于决定存在于该电气负载功率提供单元的第一电压的第一电压决定单元，和用于决定存在于该电气负载的第二电压的第二电压决定单元，其中该电气负载功率提供单元适配成基于下述产生该电气负载功率：所决定的第二电压、将所决定的第二电压与该电气负载功率的对应功率水平联系的预定第一信息、将该电气负载功率的该功率水平与该电气负载驱动器中的对应功率损耗联系的预定第二信息、以及所决定的第二电压。

在本发明的又一方面中，提出一种配电系统，其中该系统包含：

-用于向受电设备供应功率的功率供应设备，

-如权利要求1所定义的受电设备，和

-电气导体，其连接到该功率供应设备和该受电设备，用于随同该功率供应设备和该受电设备之间的数据一起传输所供应的功率。

在本发明的另一方面中，提出一种用于向在如权利要求12所定义的系统中的如权利要求1所定义的受电设备的电气负载提供电气负载功率的方法，其中该方法包含：

-通过该受电设备的电气负载功率提供单元，从由该系统的功率供应设备供应到该受电设备的功率产生电气负载功率，以及向该电气负载提供该电气负载功率，其中该电气负载功率由该电气负载功率提供单元利用一功率水平产生，使得该受电设备从该功率供应设备汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化，允许该受电设备消耗比该受电设备依据协商的功率等级而被允许的功率更多的功率。

在本发明的又一方面中，提出一种用于向在如权利要求12所定义的系统中的如权利要求1所定义的受电设备的电气负载提供电气负载功率的计算机程序，其中该计算机程序包含程序代码装置，其用于当该计算机程序在控制该受电设备的计算机上运行时，导致该受电设备执行如权利要求14所定义的方法的步骤。

应理解，权利要求1的受电设备、权利要求12的配电系统、权利要求14的方法和权利要求15的计算机程序具有特别地如从属权利要求中所定义的相似和/或相同的优选实施例。

应理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与各自独立权利要求的任何组合。

本发明的这些和其它方面将通过下文描述的实施例而显而易见，并且将参考下文描述的实施例予以解释说明。

附图说明

在下列附图中：

图1示意地和示例地示出配电系统的一实施例，

图2示意地和示例地示出图1所示系统的功率供应设备的一实施例，

图3示意地和示例地示出图1所出系统的受电设备的一实施例，

图4示意地和示例地示出包含电流决定单元的受电设备的一实施例，

图5示意地和示例地示出包含电压决定单元的受电设备的一实施例，

图6示意地和示例地示出受电设备汲取的输入电流和受电设备处电压之间的关系，

图7示意地和示例地示出包含第一和第二电压决定单元的受电设备的一实施例，以及

图8示出一流程图，其示例地阐述用于向配电系统中的受电设备的电气负载提供电气负载功率的方法的一实施例。

具体实施方式

图1示意地和示例地示出配电系统100的一实施例，该配电系统包含用于向受电设备2、3和4供应功率的功率供应设备1。在该实施例中，配电系统100是PoE系统，并且功率供应设备1是交换器。功率供应设备1更详细地在图2中示意地和示例地示出。

功率供应设备1包含若干端口12，受电设备2、3和4经由以太网电缆13连接到该端口，以太网电缆适配成随同数据一起传输所供应的功率。功率供应设备1经由电气连接15接收输入功率，该电气连接可以直接连接到电源插座（未图示），并且数据可以经由另一以太网电缆14从例如另一交换器的另一设备（未图示）被接收。电源单元11从所接收的功率产生将经由功率设备管理器18被供应到受电设备2、3和5的功率。数据可以在经由功率设备管理器18发送到各自的受电设备2、3或4之前由网络数据处理器19处理。

这里，受电设备2、3和4包含灯具2、开关元件3和存在传感器4。这些可以被适配，使得在开关元件3被人致动和/或人的存在被存在传感器4检测到之后，开关元件3和/或存在传感器4经由交换器1向灯具2发送调光指令。更详细地在图3中示意地和示例地示出灯具2。

灯具2包含电气负载26，在此实施例中该电气负载为发光二极管（LED）。灯具2包含电气负载功率提供单元102，其用于从功率供应单元1供应的功率产生电气负载功率，和用于为电气负载8提供该电气负载功率。依据本发明，电气负载功率提供单元102适配成利用一功率水平产生该电气负载功率，使得受电设备（2）从功率供应设备（1）汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化。

这将在下文中参考PoE标准IEEE802.3at更详细地解释。

PoE标准IEEE802.3at是具有大量安全规定的一种非常保守的标准。其被设计为以CAT3（类别3）、CAT5（类别5）和CAT6（类别6）电缆以及以太网正被广泛使用的几乎每个可想象方式工作。这为该标准带来许多历史以及向后兼容性，并且也允许对十分“神秘”使用情境的支持。这些包括例如与CAT3电缆（其实际上至少10年不再被使用）的兼容性，与老式基于AC的断接检测方案的向后兼容性，以及与交叉电缆（其实际上至少5年与端节点连接不相关）的兼容性。

本发明说明在PoE标准中调节功率消耗的方式。简言之，受电设备一般需要一定的功率水平。受电设备从功率供应设备汲取并且经由以太网电缆传输到该受电设备的输入电流将导致电压降并且随后导致电缆中的功率损耗。受电设备需求的功率和以太网电缆内损耗的功率的总和是功率供应设备需要为受电设备供应的功率。

由于以太网以及因此PoE支持例如长达100m的非常长的电缆，并且由于这样的电缆在质量和铜直径上有宽的范围，PoE标准支持大量功率损耗在以太网电缆中的情况。这些损耗绝不使受电设备不能接收所需要的功率，或者甚至更差导致不安全的操作环境。

PoE标准允许一系列电压被功率供应设备用作端口电压。这些连同由PoE标准IEEE802.3at定义的与功率水平有关的其它重要参数一起被列于下表1中。从该表可以看出，功率供应设备必须使用的端口电压U_PSD处于50V和57V之间，并且受电设备必须能够利用处于42.5V和57V之间的任何输入电压U_PD正确地操作。下限（U_PSD=50V对U_PD=42.5V）的不同是为以太网电缆内的电压降留出余地。

因为功率供应设备无法知晓以太网电缆损耗将是多大，其必须保留与协商的功率等级对应的最大电流。例如，对于由PoE标准IEEE802.3at定义的最高功率等级，功率等级4，这为0.6A。对应的功率保留P_reserve于是可以依照下述等式计算：

P_reserve=U_PSD·I_PSD-P_PD，

其中I_PSD是对应于协商的功率等级的最大保留电流，并且P_PD=25.5W是PoE标准允许的被受电设备（对于功率等级4）需要的最大功率水平。必要的功率保留P_reserve随后分别达到每端口4.5W（在U_PSD=50V）、8.7W（在U_PSD=57V）。这实际上意味着：为了能够保证为受电设备提供最大允许功率水平P_PD=25.5W，功率供应设备必须能够提供端口功率P_PSE=34.2W（假设57V被选为端口电压U_PSD））。

发明人已意识到，实践中在以太网电缆中发生的功率损耗，即使是长电缆，也是相当有限的。此外，非常不可能的是，每个受电设备以最差的可能电缆配置被连接。另外现在发现，大多数功率供应设备利用最高端口电压U_PSD=57V（或者例如U_PSD=56V的稍微更低的端口电压）。因此，在许多情况中实际上可能的是，受电设备消耗比PoE标准（对于功率等级4）允许的25.5W多得多的功率。允许受电设备的功率消耗的这样增加在大量不同应用中会是有利的。例如，现代基于PoE的照明应用处于利用今天的LED具有足够功率和25.5W功率限制的阈值上。利用稍微更高的功率水平，更多照明应用可以成为可能或者可以取得LED成本的显著减少。

实践中，PoE标准IEEE802.3at规定若干基本原则：

1.功率供应设备使用的端口电压U_PSD必须处于50V和57V之间。

2.功率供应设备必须保留对应于协商的功率等级的最大电流I_PSD（例如，对于功率等级4的0.6A）。

3.受电设备必须执行对应于（或低于）例如P_PD=25.5W（对于功率等级4）的最大允许功率水平的功率消耗。

功率供应设备的设计者保证服从第一原则，该设计者将选择适当的电源单元，并且该设计者将在不同使用情境下测试功率供应设备以确保在任何情况下不提供不允许的端口电压U_PSD。

另外，功率供应设备的端口控制器保证遵守第二原则，该端口控制器连续地测量受电设备汲取的输入电流，并且如果连接到端口的受电设备汲取的输入电流超过与协商的功率等级对应的最大电流，该端口控制器将会切断该端口（过电流保护）。例如，如上文所述，对于功率等级4，最大电流是0.6A，PoE标准允许的受电设备需要的最大功率水平P_PD是25.5W。

本发明是基于发明人的下述认识，功率供应设备不能控制功率供应设备对第三原则的服从，并且如果受电设备将违反第三原则，其会消耗更多功率，条件是其保持与协商的功率等级对应的最大电流。例如，假设端口电压U_PSD=57V被功率供应设备使用，并且发生在以太网电缆中的电压降或多或少是可忽略的-其确实大约是一般长度的现代电缆的情况-，那么受电设备可消耗的最大功率水平高达34.2W（再次见表1）。

现在，发明人另外认识到，如果受电设备简单地消耗更多功率，与现代PoE装置关联的安装容易性将丧失，因为将需要定义受电设备支持哪些功率供应设备（这将取决于功率供应设备使用的端口电压U_PSD）以及哪些以太网电缆种类和长度可以使用（这将取决于发生在电缆内的电压降）。相比之下，本发明基于下述想法：如果受电设备能够自动消耗可以消耗的最大功率水平，而不导致功率供应设备的过电流保护机制启动(trip)，这将是有利的。这应当优先地自动工作，并且在服从PoE标准IEEE802.3at的另一设备工作的情况下，绝不导致受电设备不工作。以这种方式，受电设备可以以与PoE标准IEEE802.3at兼容的方式优化其功率消耗。

现在回到图3，以太网电缆13被连接到灯具2的插孔20。所传输的功率随同数据一起经由功率-数据路径250被提供到功率-数据分离器210。功率-数据分离器210分离由以太网电缆13传输的功率和数据。所分离的数据之后经由数据路径255被进一步传输，并且所分离的功率经由功率路径251被进一步传输。功率-数据分离器210包含例如用于分离功率和数据信号的磁路。

灯具2另外包含受电设备控制器211，其用于识别在PoE系统中的灯具2和用于与交换器1协商功率等级。电气负载功率提供单元102包含：电气负载驱动器212，其用于从功率供应设备1供应的功率产生电气负载功率和用于向LED26提供该电气负载功率，该功率经由受电设备控制器211被电气负载驱动器212接收；以及电气负载功率控制器213，其用于决定该电气负载功率的功率水平，使得受电设备2从功率供应设备1汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值（例如由PoE标准802.3at定义的对于功率等级4的0.6A）被最大化，和用于经由控制信号路径254向电气负载驱动器212发送指示所决定的功率水平的功率控制信号。电气负载驱动器212适配成依照接收自电气负载功率控制器213的功率控制信号，从所供应的功率产生该电气负载功率。电气负载功率经由电气负载功率路径253从电气负载驱动器212被提供到LED26。电气负载驱动器212适配成通过产生用于驱动LED26的对应的电气负载驱动电流而产生该电气负载功率。电气负载功率提供单元102，特别是电气负载功率控制器213或者电气负载驱动器212，可以适配成低通过滤该控制信号。

在该实施例中，灯具2包含电流决定单元101（未示于图3），其用于决定流入灯具2的电流，其中电气负载功率提供单元102适配成基于所决定的电流产生该电气负载功率。

图4示意地和示例地示出包含电流决定单元101的灯具2的实施例。依照该图，电流决定单元101适配成使用低边电流检测决定电流，该低边电流检测测量来自电气负载驱动器212的返回电流。由于电气负载功率控制器213自身的功率消耗一般已知，受电设备2从功率供应设备1汲取的输入电流的总量可以被计算，并且电气负载功率提供单元102可以因此利用一功率水平产生该电气负载功率，使得所汲取的输入电流低于例如0.6A的预定义上输入电流阈值被最大化。在该例子中，电流决定单元101借助电阻215（检测电阻R_S）和运算放大器216实现低边电流检测，电阻215安装在自电气负载驱动器212的返回路径，运算放大器216放大发生在检测电阻215的电压降。如图4进一步所示，在该例子中，辅助电源217（其供给功率到电气负载功率控制器213）汲取的电流未包括在低边电流检测的测量中，因为它只是在计算中可以被补偿的小量电流。因为运算大器216现在可以连接到合适的地参考，这允许更容易的测量。

作为所描述的低边电流检测的替代，电流决定单元101也可以适配成使用高边电流检测决定电流，该高边电流检测测量通向电气负载驱动器212的路径中的电流。在另一替代中，电流决定单元101也可以包含用于决定流入灯具2的电流的霍尔传感器（未图示）。

在图5所示另一实施例中，灯具2可以包含用于决定存在于灯具2中的电压的电压决定单元103（未示于图3），其中电气负载功率提供单元102适配成利用递增地增加的功率水平产生该电气负载功率，直至其从所决定的电压检测到受电设备2减少存在于灯具2的电压从而免于过电流。该方法基于下述理解：许多受电设备适配成在它们接近过电流情况时渐渐减少供应到受电设备的电压，其中受电设备的设计者一般可以设置特定过电流阈值，例如稍低于由PoE标准802.3at对功率等级4定义的0.6A的值。该行为图示于图6，其示意地和示例地示出受电设备汲取的输入电流I_PD和存在于受电设备的电压V之间的关系。如可从该图看到的，当受电设备汲取的输入电流I_PD增加时，存在于受电设备的电压V以基本线性方式减少，其由供应阻抗R_S（包括电缆、输入二极管等等）决定。然而当输入电流I_PD接近过电流情况时，受电设备减少存在于受电设备的电压从而免于过电流。这引起图6右侧所示的存在于受电设备的电压V的强“断开”（开始于C_PD，即稍低于功率供应设备的切断点C_PSD）。通过使用在受电设备2中决定的电压监控该“断开”，受电设备2可以确保其从功率供应设备1汲取的输入电流I_PD保持很近地低于或者处于预定义上输入电流阈值，例如PoE标准802.3at对于功率等级4定义的0.6A，因此避免过电流情况。优选地，受电设备2提供一些余量以能够退出过电流折返情况而不将其自身切断。可替代地，如果受电设备2行动快速并且确实将其自身切断，其优先地应已为每步递增在非易失性存储单元214（示例性地作为电气负载功率控制器213的元件示于图3）中记录对应于各自功率水平的功率产生设置。电气负载功率提供单元102于是应当进一步适配成，在受电设备2的重启之后，利用对应于一功率水平的功率产生设置产生该电气负载功率，该功率水平稍低于导致切断的功率水平。在该例子中，电压决定单元103借助分压器和运算放大器217来实现，该分压器包含串联连接的两个电阻，即第一电阻219和第二电阻220，该运算放大器放大发生在第二电阻220（检测电阻R_S）的电压降。分压器102在此处布置在受电设备控制器211后。

回到图3，在另一实施例中，灯具2包含通信单元230（示例性地作为电气负载功率控制器213的元件示于图3），其用于经由电气导体13与功率供应设备1通信，其中通信单元230适配成从功率供应设备1请求关于所汲取的输入电流的信息，其中电气负载功率提供单元102适配成基于所请求的信息产生该电气负载功率。该通信可以使用例如CDP（思科发现协议）、LLDP-MED（逻辑链路设备协议-用于媒体终端设备）或SNMP（简单网络管理协议）的协议而执行。

在另一实施例中，电气负载功率提供单元102适配成利用递增地增加的功率水平产生该电气负载功率，并且适配成在非易失性存储单元214（示例性地作为电气负载功率控制器213的元件示于图3）中为每步递增记录对应于各自功率水平的功率产生设置，直至受电设备2被功率供应设备1切断从而免于过电流，其中电气负载功率提供单元102另外适配成，在受电设备2应对切断而重启后，利用对应于一功率水平的功率产生设置产生该电气负载功率，该功率水平稍低于导致切断的功率水平。

在图7所示另一实施例中，灯具2包含用于决定存在于电气负载功率提供单元102的第一电压的第一电压决定单元104（未示于图3），和用于决定存在于电气负载26（此处为LED）的第二电压的第二电压决定单元105（也未示于图3），其中电气负载功率提供单元102适配成基于下述产生该电气负载功率：所决定的第二电压、将所决定的第二电压和该电气负载功率的对应功率水平联系的预定第一信息、将该电气负载功率的该功率水平与电气负载驱动器212中的对应功率损耗联系的预定第二信息、以及所决定的第二电压。该方法背后的总体思路是具有一第一预定信息，其将存在于LED26（分别是LED串）的电压与该电气负载功率的对应功率水平联系。该第一预定信息可以是U/I图或类似物，当只决定LED串电压时，该电气负载功率的功率水平可以从该第一预定信息导出。该第二预定信息于是将该电气负载功率的该功率水平和电气负载驱动器212中的对应功率损耗联系，该功率损耗即为当电气负载驱动器212利用对应于所决定的LED（串）电压的功率水平产生该电气负载功率时发生的功率损耗。利用该电气负载功率的所决定的功率水平和电气负载驱动器212中所决定的对应功率损耗，于是可以导出电气负载驱动器212的输入功率，并且使用存在于电气负载功率提供单元102的第一电压，于是可以决定灯具2汲取的输入电流。在该例子中，第一电压决定单元104借助分压器和运算放大器221实现，该分压器包含两个串联连接的电阻，即第一电阻222和第二电阻223，该运算放大器放大发生在第二电阻223（检测电阻R_S）的电压降。分压器104在此处布置在受电设备控制器211后。第二电压决定单元105借助第一电压决定单元104和另外分压器以及运算放大器224实现，该另外分压器包含两个串联连接的电阻，即第一电阻225和第二电阻226，该运算放大器放大发生在第二电阻226（检测电阻R_S）的电压降。借助该另外分压器的第一电阻225和第二电阻226以及该运算放大器224，可以决定存在于电气负载驱动器212的电压。通过从第一电压决定单元104决定的第一电压减去存在于电气负载驱动器212的电压，于是可以决定LED（串）电压（第二电压）。注意，与LED串联布置的电阻只在下述时是必要的：利用电气负载驱动器212控制的不是通到LED的电流而是电压。如果该电阻存在，其影响必须被包括在上述U/I图中。

上面参考图5到7描述的实施例具有下述优势：它们不需要任何电流检测，出于成本原因这会是期望的。此外，两个方法均优先地只测量参考到接地的电压，并且这可以容易地通过具有模拟输入的标准微控制器取得。

在另一实施例中，同样可能的是，当存在于电气负载功率提供单元102的电压已知，例如当其如上面参考图5或7所描述被决定时，直接测量流入电气负载26的电流，这反过来允许计算该电气负载功率的功率水平，这反过来允许估计从功率供应设备1汲取的功率，这反过来允许决定从功率供应设备1汲取的输入电流。

在下文中，一种用于向配电系统100中的受电设备2的电气负载26提供电气负载功率的方法的实施例将参考图8所示流程图示例地描述。

在通过系统100的功率供应设备1为受电设备2供应功率期间，在步骤201中，通过受电设备2的电气负载功率提供单元102从所供应的功率产生电气负载功率，其中该电气负载功率由电气负载功率提供单元102利用一功率水平产生，使得受电设备2从系统100的功率供应设备1汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化。在步骤202中，电气负载功率提供单元102为电气负载26提供所产生的电气负载功率。

尽管在上文参考图3描述的实施例中，电气负载功率控制器213决定该电气负载功率的该功率水平，使得所汲取的输入电流低于该预定义上输入电流阈值被最大化，在其它实施例中受电设备的其它元件也可以提供此功能。例如，该功率水平控制可以在受电设备控制器211中实施，其可能已经包含合适的模拟电路系统。为了提供功率水平设置功能，受电设备的各自部件可以使用微控制器或者另一种控制器。

受电设备的电气负载功率提供单元可以被用于无缝地扩展PoE标准IEEE802.3at和/或PoE标准IEEE802.3af以便提高受电设备的最大功率水平。例如，如上文所描述，假设端口电压U_PSD=57V被功率供应设备使用，并且发生在以太网电缆中的电压降或多或少可忽略，当所汲取的输入电流低于0.6A的预定义上输入电流阈值（即对应功率等级4的最大电流）被最大化时，通过扩展PoE标准IEEE802.3at而可以被受电设备消耗的最大功率水平高达34.2W（再次见表1）。然而注意，本发明不限于上面的PoE标准中的一个或更多个，而是可以有利地也在具有相似特征的其它配电系统中使用。

尽管上面已经描述受电设备的某些配置，在其它实施例中该受电设备也可以以另一方式配置，以便利用一功率水平产生该电气负载功率，使得受电设备从功率供应设备汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化。

尽管在上述实施例中已描述诸如灯具、存在传感器、开关元件等等的某些受电设备，在其它实施例中该受电设备也可以包括诸如电扇的其它电气设备，比如显示器或者交换器面板的用户界面等。

尽管在上文参考图3描述的实施例中，插孔20和功率-数据分离器210是分开的部件，在另一实施例中功率-数据分离器210可以集成到插孔20中。

尽管在上文参考图3描述的实施例中，灯具2包含的电气负载26是发光二极管（LED），在另一实施例中电气负载26可以是有机发光二极管（OLED）、激光器、卤素灯或类似物。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其它变化。

在权利要求中，单词“包含”不排除其它元素或者步骤，并且不定冠词“一（a）”或“（an）”不排除复数。

单一的单元或者设备可以履行权利要求中列举的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

由一个或若干单元或者设备执行的诸如决定电气负载功率的功率水平的决定、协商程序等等可以由任何其它数量的单元或设备执行。依照用于向配电系统中的受电设备的电气负载提供电气负载功率的方法的过程和/或受电设备的控制可以实施为计算机程序的程序代码装置和/或实施为专用硬件。

计算机程序可以存储于/分配到合适介质上，例如光学存储介质或者固态介质，该介质与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分被供给，但是也可以以其它形式分配，比如经由互联网或者其它有线或无线电信系统。

权利要求中的任何附图标记不应该解释为限制范围。

本发明涉及在配电系统中使用的比如灯具的受电设备，该配电系统优先为PoE系统并且包含用于向受电设备供应功率的功率供应设备。受电设备包含像LED的电气负载和电气负载功率提供单元，该电气负载功率提供单元用于从所供应的功率产生电气负载功率以及用于向该电气负载提供该电气负载功率，其中电气负载功率提供单元适配成利用一功率水平产生该电气负载功率，使得受电设备从功率供应设备汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化。相比于受电设备的依据PoE标准IEEE802.3at的功率消耗，这允许提高受电设备的功率消耗。

Claims

1.一种在配电系统（100）中使用的受电设备（2），系统（100）包含用于为所述受电设备（2）供应功率的功率供应设备（1），以及连接到所述功率供应设备（1）和所述受电设备（2），用于随同所述功率供应设备（1）和所述受电设备（2）之间的数据一起传输所供应的功率的电气导体（13），其中所述受电设备（2）包含：

-电气负载（26），和

-电气负载功率提供单元（102），其用于从所供应的功率产生电气负载功率以及用于向所述电气负载（26）提供所述电气负载功率，其中所述电气负载功率提供单元（102）适配成利用一功率水平产生所述电气负载功率，使得所述受电设备（2）从所述功率供应设备（1）汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化，允许所述受电设备（2）消耗比所述受电设备（2）依据协商的功率等级而被允许的功率更多的功率。

2.依据权利要求1所定义的受电设备（2），其中所述受电设备（2）另外包含：

-用于决定流入所述受电设备（2）的电流的电流决定单元（101），

其中所述电气负载功率提供单元（102）适配成基于所决定的电流产生所述电气负载功率。

3.依据权利要求2所定义的受电设备（2），其中所述电流决定单元（101）适配成使用低边电流检测或者高边电流检测决定所述电流。

4.依据权利要求2所定义的受电设备（2），其中所述电流决定单元（101）包含用于决定所述电流的霍尔效应传感器。

5.依据权利要求1所定义的受电设备（2），其中所述受电设备（2）包含：

-用于决定存在于所述受电设备（2）中的电压的电压决定单元（103），

其中所述电气负载功率提供单元（102）适配成利用递增地增加的功率水平产生所述电气负载功率，直至其从所决定的电压检测到所述受电设备（2）减少存在于所述受电设备（2）的电压从而免于过电流。

6.依据权利要求1所定义的受电设备（2），其中所述受电设备（2）包含：

-用于经由所述电气导体（13）与所述功率供应设备（1）通信的通信单元（230），其中所述通信单元（230）适配成从所述功率供应设备（1）请求关于所汲取的输入电流的信息，其中所述电气负载功率提供单元（102）适配成基于所请求的信息产生所述电气负载功率。

7.依据权利要求1所定义的受电设备（2），其中所述电气负载功率提供单元（102）适配成利用递增地增加的功率水平产生所述电气负载功率，并且适配成在非易失性存储单元（214）中为每步递增记录对应于各自功率水平的功率产生设置，直至所述受电设备（2）被所述功率供应设备（1）切断从而免于过电流，其中所述电气负载功率提供单元（102）进一步适配成在所述受电设备（2）应对所述切断被重启后，利用一功率产生设置产生所述电气负载功率，该功率产生设置对应的功率水平稍低于导致所述切断的功率水平。

8.依据权利要求1所定义的受电设备，其中所述电气负载功率提供单元（102）包含：

-电气负载驱动器（212），其用于从所供应的功率产生所述电气负载功率和用于向所述电气负载（26）提供所述电气负载功率，和

-电气负载功率控制器（213），其用于决定所述电气负载功率的功率水平，使得所汲取的输入电流低于所述预定义上输入电流阈值被最大化，以及用于向所述电气负载驱动器（212）发送控制信号，所述控制信号指示所决定的功率水平，

其中所述电气负载驱动器（212）适配成依照所述功率控制信号从所供应的功率产生所述电气负载功率。

9.依据权利要求8所定义的受电设备（2），其中所述受电设备（2）包含：

-用于决定存在于所述电气负载功率提供单元（102）的第一电压的第一电压决定单元（104），和

-用于决定存在于所述电气负载（26）的第二电压的第二电压决定单元（105），

其中所述电气负载功率提供单元（102）适配成基于下述产生所述电气负载功率：所决定的第二电压、将所决定的第二电压与所述电气负载功率的对应功率水平联系的预定第一信息、将所述电气负载功率的所述功率水平与所述电气负载驱动器中的对应功率损耗联系的预定第二信息、以及所决定的第二电压。

10.依据权利要求1所定义的受电设备（2），其中所述受电设备（2）是以太网供电设备。

11.依据权利要求1所定义的受电设备（2），其中所述电气导体（13）是以太网电缆。

12.一种配电系统（100），其中系统（100）包含：

-用于向受电设备（2）供应功率的功率供应设备（1），

-如权利要求1所定义的受电设备（2），和

-电气导体（13），其连接到所述功率供应设备（1）和所述受电设备（2），用于随同所述功率供应设备（1）和所述受电设备（2）之间的数据一起传输所供应的功率。

13.依据权利要求12所定义的系统（100），其中所述系统（100）是以太网供电系统。

14.一种用于向在如权利要求12所定义的系统（100）中的如权利要求1所定义的受电设备（2）的电气负载（26）提供电气负载功率的方法，其中所述方法包含：

-通过所述受电设备（2）的电气负载功率提供单元（102），从由所述系统（1000）的功率供应设备（1）供应到所述受电设备（2）的功率产生电气负载功率，以及向所述电气负载（26）提供所述电气负载功率，其中所述电气负载功率由所述电气负载功率提供单元（102）利用一功率水平产生，使得所述受电设备（2）从所述功率供应设备（1）汲取的输入电流低于预定义上输入电流阈值被最大化，允许所述受电设备（2）消耗比所述受电设备（2）依据协商的功率等级而被允许的功率更多的功率。

15.一种用于当如权利要求1所定义的受电设备（2）在如权利要求12所定义的系统（100）中使用时向所述受电设备（2）的电气负载（26）提供电气负载功率的计算机程序，所述计算机程序包含程序代码装置，其用于当所述计算机程序在控制所述受电设备（2）的计算机上运行时，导致所述受电设备（2）执行如权利要求14所定义的方法的步骤。