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创造高附加价值应用 智慧照明照亮LED新出路

2016-07-08 08:46:07新电子

  随着60瓦灯具已成为固态照明市场主流,并在大众市场以极为低廉的价格零售,照明产业正面临沉重的产品同质化竞争与价格战压力。为求解套,照明产业正寻求新方法来提升产品的价值及差异性,而智...

  随着60瓦灯具已成为固态照明市场主流,并在大众市场以极为低廉的价格零售,照明产业正面临沉重的产品同质化竞争与价格战压力。为求解套,照明产业正寻求新方法来提升产品的价值及差异性,而智慧照明是一个新兴市场,其中蕴含庞大的创新应用与可观商机。

  智慧技术与照明的结合,让照明从满足一般人的需求进展至满足不同个体、多元化的需求,这是未来智慧照明的重要发展方向。

  进一步来说,重视使用者感受,真正达到智慧系统,也就是能根据天气、日照、气温、时间、历史纪录等有用资讯自动进行调整,而不是沦为手机取代红外线遥控器的低价值应用,才是智慧照明朝高值化发展的出路。

  推动此一智慧照明趋势成形的前提是不同品牌的智慧照明产品能够实现互联互通,如此才能使智慧照明发展到下一个阶段,在终端市场实现更大范围的普及,变成消费照明产品。

  智慧照明结合感测器实现100%自动化

  也就是说,智慧照明与物联网的结合,将能开拓出更多的创新应用,然而,这样的智慧照明设计趋势也大幅增加了传统灯具设计的复杂度,所以核心技术业者理应将设计最佳化,为客户提供成本效益佳且能加快上市时间的解决方案。就是基于这样的思维,Dialog半导体与敦宏科技已进行深度合作。

  这两家公司结合彼此在固态照明和光学感测的成熟技术,为LED照明系统带来成本及效能最佳化的感测器控制功能。对此,Dyna Image执行长黎世宏指出,Dyna Image的光学感测器与Dialog智慧照明平台的结合,将能在规模达81.4亿美元的新兴智慧照明市场中创造高度成长商机,创造出更具附加价值的智慧照明产品。

  图1 Dialog与Dyna Image携手打造智慧照明产品,将环境光及色彩感测控制功能带进智慧照明平台

  Dialog与Dyna Image的最新合作成果之一,就是在具有先进LED驱动器及Bluetooth控制器的智慧照明平台中新增环境光及色彩感测控制功能。由于整合了色彩感测及可调式白光驱动器,所以灯具能随着周边环境自动变换色温,从冷到暖。

  黎世宏进一步说明,这种感测特性能针对LED灯具之间正常的色温变化提供自动补偿,将这样的产品特性应用在自动调光灯具上,能让所有灯具共同运作,提供更一致、更愉悦的照明体验。其他应用尚包括能够感测户外色温并于室内复制,如此可打造自然光的体验,有助于刺激人体的生理时钟,对身体健康有显着好处。

  Dialog在2015年中宣布买下敦南科技全资子公司敦宏科技的40%股权。Dyna Image专门为消费性电子应用设计与制造光学、惯性和环境感测器,并已大量供应旗下光学感测器予中国市场多年。透过此合并案,Dialog半导体将与DynaImage密切合作,为智慧型手机、穿戴式、智慧照明等物联网装置应用开发光学感测器及其他感测器解决方案。合作初期主要运用环境光源/距离感测器、色彩和手势分析等技术发展各种系统级解决方案。

  对于与Dialog的合作,黎世宏强调,这让Dyna Image能跨出感测器元件层级,进一步为客户提供具有附加价值的完整系统解决方案,这对于Dyna Image的竞争力是非常重要的提升。

  智慧照明杀手级应用非LED光通讯莫属

  智慧照明要成长,创新应用是非常重要的动力,而智慧照明的发展更被视为LED产业摆脱杀价竞争红海的利器,因此相关业界无不积极朝新兴应用领域发展。

  上述智慧照明的自动调光及其他的智慧功能是其一方向,将智慧照明用于通讯、医疗领域,又是另一种创新思维的呈现。

  其中,LED光通讯近来备受瞩目,2014年诺贝尔物理学奖得主中村修二更预言,LED产业的下个杀手级应用就在光通讯。

  可见光通讯技术是在2011年由英国爱丁堡大学教授HaraldHaas所命名,可利用可见光、红外线或近紫外线光谱,以无线方式高速传输数据资料。Li-Fi使用范围有其限制,一旦光线受阻就会中断讯号,加上光无法穿透墙壁,单一装置无法覆盖所有空间。不过,Li-Fi却也因为使用范围有限,反而提高了安全性,同时也能降低不同装置间的干扰。Li-Fi技术经牛津大学研究人员测试,在实验室里的传输速度可达224Gbit/s,可以1秒下载18部1.5GB电影。

  工研院电子与光电研究所副所长高明哲表示,将LED光通讯与医疗产业结合,可为台湾的LED产业找到新蓝海。

  工研院近来在LED光通讯等创新应用方面也多所着墨,且已运用于医疗院所等场域,产出实际案例。工研院电子与光电研究所副所长高明哲指出,工研院藉由整合台湾最具竞争力的资通讯及医疗两大领域,积极发展LED可见光通讯技术,以及智慧照明与室内定位技术的结合,并应用于医院智慧化,另外也藉由分析LED照明的光谱对应功效,进一步发展人因照明功能,藉此为台湾LED照明业界找出更多蓝海。

  LED照明定位技术打造智慧医院

  首先,工研院开发的LED可见光通讯系统,把可见光通讯模组装置在LED灯具上,透过LED照明,在传输距离约3公尺时能达到每秒约100Mbit/s的传输速度,让LED灯兼具节能照明与智慧通讯的特性,可以提供宽频上网、室内导航、服务人员位置管理等。

  此系统整合了通讯与照明,让资料的通讯传输可以有新的频谱;且异于电磁波的可见光谱,不仅不需要昂贵的频谱授权,更不用和既有的Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等通讯技术争抢频段,可避免互相干扰,甚至对人体也无害,更适合用在医院、飞机等较易受电磁波影响的场域。

  此外,由于透过可见光传输资料,加上LED光波具有指向性,有一定发光角度,只要接收端一离开发光范围,或是LED可见光被遮蔽,就会立即断讯、中止传输,不像Wi-Fi等通讯技术可以广域使用,因此可见光通讯系统更具备资料及网路安全的特性,可用于需要保密的会议室通讯系统等。

  同时,也因为LED的照明范围有限,只要经过灯光下就可有效辨识位置,还可当成精准室内定位的工具,针对此方面,工研院已与彰化基督教医院合作开发智能医院护理交班VLC定位系统。

  高明哲进一步说明指出,这个系统就是运用LED可见光通讯系统,让医护人员交班时,设备自动定位盘点,进而降低人力工时,并掌握设备位置。据悉护理人员交班时需要盘点仪器,通常得花上一到两小时才能完成作业,而将LED照明结合VLC技术做为室内定位系统,就能随时掌握高阶仪器所在位置,以后医护人员交班时间,可缩短至20分钟内完成。

  该系统已于今年导入彰化基督教医院,会先从小区域开始进行,预计年底前看见成果。透过此系统的导入,彰基估计每个护理站每月可省8~12天/人力次,有助纾解目前吃紧的医护人力,医学中心每年将可节省约新台币1,000万元营运成本,将可深化智能医院产业的竞争力。

  此外,工研院也规划利用LED光通讯收集医院中病患或健检对象的行为模式,进而执行大数据分析,协助医院提高服务效率及品质。

  除了医院场域的应用外,包括博物馆、美术馆的个人化导览,或是大卖场及高级舶来品店都可应用智能LED和光通讯技术的结合来增加商机。高明哲强调,LED光通讯的技术并不是问题,只要市场需求成熟,应用导入将相当快速。

  人因照明系统发展潜力雄厚

  除了光通讯及定位外,对于LED照明的创新应用开发,工研院并从人因照明的个角度切入。高明哲说明指出,工研院专利技术的人因照明多功能LED照明模组与系统,是利用LED的光色调控性及高演色性,依据使用者的不同需求做调整,进而开发能让使用者生心理状态最佳化的LED灯,让使用者享受最佳化的照明环境。

  图2 LED的色光可调控性及高演色性,很适合用来打造人因照明

  这种自主调控健康灯具,是采用动态三维调控技术,依据健康光的配方调整亮度、色温与蓝光含量的三维比例,可依使用者的需求,在同一色温条件下,独立调控光谱内蓝光的含量达30%,让使用者更适合当时在工作或是休息的环境,提升工作和生活效率,用智慧照明辅助身体健康。应用范围包括LED夜间舒眠照明、医院照明、学校照明、国道休息区照明及居家生活等。

  整体而言,随着智慧照明市场发展渐趋成熟,围绕人的体验的智慧化研究将成为主流。未来,以人的行为、视觉功效、视觉生理心理研究为基础,开发更具有科学含量、以人为本的高效、舒适、健康的智慧化照明产品将成为企业关注的焦点所在。

  再者,智慧照明不应只是一个单一体系,随着智慧家庭、智慧城市的发展和物联网等新技术、新应用的出现,智慧照明将与更多情境连成一体,全方位地为使用者提供舒服的环境和服务。以人为本,为人提供舒适、安全、节能的光环境,才是智慧照明的发展趋势。

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