國內外發展現狀
此外,元教授還介紹了LED照明與VLC技術發展現狀,在國外,美國、日本、南韓、歐洲等通信技術發達國家均投入大量人力物力研發VLC,2006年,2008年、2012年均有應用樣機展示。尤其是美國,將LED照明集成VLC技術,應用在軍事領域,僅2010年,投資5000萬美元以上研發。
歐洲市場推出的EIB(一種標準的總線控制系統),采用對等控制方式,總線為4芯屏蔽雙絞線,采用24VDC供電與電信號復用。DALI協議為電源驅動和設備控制之間提供異步串行通信規則,同時采用半雙工傳輸、雙線差分驅動方式。美國市場推出的X-10協議是以電力線為連接介質對電子設備進行遠程控制的協議。系統由發送控制盒和多個接收控制組建組成,實現照明回路的遠程控制。
日本推出HBS協議作為家庭網絡協議,松下公司基于HBS的WR31202采用兩線制主從結構,通過手持控制器設置地址,提高了產品的易用性。FRANCISM等人提出了時段與照度檢測相結合的控制方法,充分利用自然光,系統通過照度檢測進行實時補光。
返觀國內,我國已出臺了“LED照明節能產業發展意見”等政策,開展“十城萬盞”項目,推動國內LED照明的發展。如今正在逐年增加對VLC的研發投入,近兩年僅科技項目經費超過2億,多省市已投入數千萬專項資金發展LED照明與VLC。華中科技大學、復旦大學、清華大學等均開始研發VLC技術,發表了學術論文,但工程技術及應用滯后于國外。其中,華中科技大學已解決VLC關鍵技術,已研發完成LED照明+VLC樣機,工程技術處于國內領先。
國外VLC在標準制定方面的情況是,IEEE、VLCC、三星、IrDA等機構都已經發布或正在制定自己的VLC標準,以2011年IEEE發布的802.15.7最具代表性。然而,OFDM在VLC中的成功運用要求制定新的、能被廣泛接受的標準。新標準應能與IEEE802.11的高層協議兼容。元教授為此判斷,VLC技術已處于應用推廣前夜。
目前國內外VLC的推廣商用情況,在LED廠商方面,刺激用戶對現有LED燈具升級換代,解決市場飽和問題。在移動通信廠商方面,具備VLC功能的設備將提供差異化競爭優勢。元教授認為,二者的合作,將推廣VLC技術從低速向高速演進。
智能照明關鍵技術
談智能照明的含義
元教授對何謂智能照明作出如下的定義:無需人工干預,照明參數隨場景、環境等自動調控。例如,人體檢測控制,環境參量(溫度、濕度等)檢測與控制,時間控制,電參量(電流電壓等)檢測與控制,光參量(如環境照度等)檢測與控制。照明參數包括了照度、色溫、亮度、顏色、光照時間、開關受控、光照布局動態分配等等。
在整個照明場景中,考慮到的因素可以包含:照明、人體移動、時間等參數。對各個參數進行綜合分析后,給出合適的照明方案,并對照明回路進行精確地調整。
談光學設計
當中,光學設計是LED智能照明的關鍵技術之一,光學系統的功能是按預先設計要求,保障照明區域的光學參量合理分布。那些有特殊要求的環境,都需要進行專門的光學設計。
談驅動技術
驅動技術,是實現照明智能化的核心——電子技術。在LED照明里驅動是關鍵,驅動方式有多種,典型的有線性驅動和非線性驅動。LED智能照明——程控驅動電路。程控方式包括有1、可預先設置參數;2根據場景檢測實時調控……
談光源布局
元教授以幾個應用場景實例來講解光源布局的問題。在大廳燈光分布上,酒店大廳主要擔任的功能有:迎賓接待、服務臺登記手續、休息區洽談等等,因此大廳的布置關系到客人對酒店的整體印象,在燈光布置方面要形成良好的氣氛,給人以舒適的視覺感受。
在休息室燈光分布上,休息室作為客人進入會場前休息的場所,所以在燈具布置方面,主要采用整體照明,但是在某些區域還應加強局部照明,以滿足讀寫的需要。休息室內同時設有彩色射燈,必要場合中營造效果。
在會議室燈光分布上,比如在酒店會議流程里,會議室雖然控制區域集中,照明回路較少,但是由于會議進行的時需要頻繁地進行模式切換,這些都應該通過智能化系統實現。
LED照明融合VLC產品基本流程
VLC技術與照明之研發流程
總結
據了解,在VLC關鍵技術研究上,華中科技大學已完成了LED+VLC寬帶調制、上下行鏈路設計、光學收發、多入多出(MIMO)技術研發,4終端、1Gbps/100MbpsLED照明+VLC系統實驗樣機研發業已基本完成,技術研發處于國內領先,正研發工程樣機,已申請了國家發明專利2項。完成了酒店、會議室等環境的LED智能照明系統樣機研制。
元秀華教授認為,LED照明比傳統照明具有一系列優勢,市場前景巨大;VLC具有寬廣的市場,隨著技術改進,VLC將得到廣泛的應用;無線電、光纖通信不能應用的環境,必須依靠VLC。
另外,他更指出,LED照明+VLC市場規模巨大,率先研發VLC,將處于國內領先,率先占領市場。半導體照明是VLC的應用支撐平臺,VLC集成LED照明將形成巨大產業規模。LED照明集成VLC,是通信技術的發展方向,其產業前景不可限量。