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    2. 發布時間:2018-01-31   分類目錄:新聞中心|    調整大?。?16px  14px  12px

       

      為了擺脫價格戰泥淖,照明產業近年來積極朝智慧照明發展,并試圖透過整合聯網、環境感測等功能,讓照明設備具備更多附加價值。照明設備走向多功能整合,也為科技產業帶來新的機會。

      照明與現代人類的生活有著密不可分的關系,幾乎每個人類活動的場域都可以看到照明設備。不過,由于不同場域有不同的應用需求,因此在某些特殊領域,照明設備已經不只是用來照亮環境,還得扮演環境感測或通訊節點的角色。照明設備走向多功能整合的趨勢,讓許多原本跟照明產業無關的科技業者,也成為照明產業的一份子。

      LED驅動仍為智慧照明主要挑戰所在

      臺灣英飛凌(Infineon)資深行銷經理張文貴(圖1)表示,智慧照明的市場需求在近幾年有非常明顯的成長,特別是在公共照明領域。隨著世界各大城市全力推動智慧城市計畫,更高能源效率、更多功能的路燈設備,已開始出現在世界各地。

      舉例來說,英飛凌目前正跟英特爾(Intel)、eluminocity合作,在歐洲推動一個智慧路燈專案。該專案所使用的路燈上,便搭載了各種環境感測器與雷達系統,當路燈照亮的范圍內沒有人車經過時,可以動態調低照度,以節省能源。而且,該智慧路燈不僅只是省電而已,還搭載了警報、交通流量偵測、空氣品質偵測、停車管理等功能,甚至還能加掛電動車充電樁模組,讓路燈直接為電動車充電。

      多功能整合是路燈設備的未來,因此,電源、感測元件與嵌入式安全元件,都將在這類應用產品中扮演更重要的角色。不過,也因為路燈設備必須在既定空間內整合更多功能,因此在LED驅動子系統方面,勢必要做得更小巧、更高效率,才能把寶貴的空間留給其他功能。為此,英飛凌推出XDP技術平臺與CoolMOS與CoolGaN兩大系列產品,來縮小LED驅動子系統占用的空間。

      事實上,就電源設計的角度來看,照明系統不僅面臨著LED驅動必須小型化的挑戰,還面臨兩個互相矛盾的技術要求:為了減少虛功,各國政府的法規都要求路燈必須支援功率因素校正(PFC),但PFC同時是造成LED頻閃的最主要原因,而頻閃若沒有適當的防治對策,輕則讓人覺得不舒服,重則讓人的健康受到損害。因此,如何在省電與人眼的舒適度之間取得平衡,一直是LED照明的驅動電路設計者最傷腦筋的問題。

      針對上述挑戰,國際電子電機工程師協會(IEEE)已訂立了IEEE Std 1789-2015標準,對LED驅動電流的調變做出建議,以便讓路燈等高亮度LED照明應用能在電源效率與人眼的舒適度之間取得比較好的平衡。英飛凌所提出的解決方案,可以很輕松地讓路燈開發者設計出符合相關規范的應用產品。

      多元感測器為照明創造附加價值

      感測器是智慧照明不可或缺的元素,其中又以環境光偵測為最常見的基本功能。藉由環境光感測,照明燈具得以判斷其所處環境的光照情況,進而自動調節亮度,把能源效益發揮到最大。但除了環境光感測外,由于燈具在室內環境中往往位在制高點,是感測各種室內環境參數的絕佳位置,因此在燈具上整合有機化合物感測器(VOC)、影像感測器等感測器,將是值得觀察的趨勢。

      奧地利微電子(ams)臺灣區總經理李定翰指出,對智慧燈具來說,搭載環境光感測器是最自然的選擇。透過環境光感測器,燈具可以掌握室內的光照狀況,進而自動調節亮度,達到最佳的省電效益。

      不過,照度感測只是最基本的功能,未來環境光感測器支援色溫感測,將是一大發展趨勢。藉由整合色溫感應功能,LED燈具還可以視當時環境自然光的色溫動態調整,打造出更舒適的光照條件。事實上,色溫變化對人的生理時鐘運作會有很大的影響,因此這種功能未來必然會更加普及。

      除了環境光感測之外,由于燈具在室內所處的位置往往在制高點上,又不會有死角遮蔽,因此在燈具上整合其他感測器,例如影像、有機化合物感測等功能,也是十分理想的選擇。舉例來說,在燈具上添加影像感測器,再搭配對應的軟體,就可以計算出室內空間有多少人、活動狀況又是如何;若在燈具上加裝有機化合物感測器,就能實現室內空氣品質的監測,讓空調系統得以更智慧化地調節。

      簡言之,未來智慧燈具很可能成為室內環境的感測器中樞(Sensor Hub)之一,特別是針對環境參數的感測,因為燈具所處的位置實在太理想,值得善用。而看好這個發展趨勢,奧地利微電子已備妥各種可以與智慧照明結合的感測解決方案,包含影像、溫/濕度、有機化合物、聲音甚至光譜,幾乎室內應用所需的各種物理量感測,奧地利微電子都有對應方案,且從元件、硬體開發工具到軟體工具都一應俱全。

      李定翰表示,提供完整的工具跟開發平臺,對智慧照明應用的開發十分關鍵。照明產業跟電子產業的背景不同,工程師的專業領域也不一樣,若要降低照明廠商整合感測功能的難度,并加快產品上市時程,解決方案供應商必然要有相對完整的方案跟開發環境。提供完整的開發環境,是奧地利微電子相關產品線的重要發展策略。

      搶食燈具聯網商機ZigBee暫居上風

      至于在燈具聯網技術方面,雖然有許多無線通訊協定均可應用于智慧照明,但就市場現況來看,ZigBee仍是燈具聯網最常見的無線通訊協定。至于在有線技術方面,DALI與KNX這兩個標準則各有優勢,其中DALI是專為燈具所設計的標準,至于KNX則是更泛用的建筑自動化協定,可以支援多種實體介面,包含無線通訊在內。

      臺灣德國萊因(TüV)資訊與通信技術經理于凱群分析,雖然近年來有許多無線通訊協定標準均鎖定智慧家庭、智慧照明等消費性應用市場,但單以智慧照明來看,ZigBee還是目前最主流的無線通訊協定。因為ZigBee發展得早,技術相對成熟,加上本身可以支援網狀網路(Mesh Network)拓撲,因此不管是要增加新的節點,或是在某一節點設備損壞時改走其他路由,都可以很輕松地實現。

      除了網路架構本身的優勢外,ZigBee非常省電,也是其應用設計上的一大優勢。以燈光的開關來說,目前已經有業者開發出完全不依賴電池,只要靠使用者按壓開關產生的細微能量,就可以收發ZigBee訊號的無線開關裝置。這種應用產品最大的賣點在于開關跟燈具的連接不需要實體纜線,因此開關可以放在任何地方,又不用鉆墻拉線。

      至于近年才出現的LoRa、Sigfox等窄頻長距離通訊,其技術特性也可以用在智慧照明上,但比較有優勢的應用在戶外照明或是大型場域,因為這類應用所需求的通訊距離,常常會超過ZigBee等短距無線技術的能力所及。

      針對智慧照明所使用的各種有線/無線通訊協定標準,德國萊茵都有對應的技術資源,可滿足開發者對各種設計驗證及顧問咨詢的服務需求。

        

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