LED智能照明控制演變及企業(yè)轉(zhuǎn)型關(guān)鍵與潛力剖析

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2017-08-31

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在過(guò)去二十年中，LED從傳統(tǒng)的獨(dú)立燈泡照明應(yīng)用發(fā)展到整體照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸發(fā)展到數(shù)字LED系統(tǒng)，包括聯(lián)網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)照明、智能照明和以人為本的照明（HCL）。由于LED是固態(tài)照明（SSL）來(lái)源，因此這種演變雖然令人難以置信，但一切皆有可能。然而，面對(duì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，電工照明，LED和LED模塊商品化，放緩了LED照明技術(shù)的進(jìn)步。多年來(lái)，車間照明，LED行業(yè)的重點(diǎn)是成本優(yōu)于設(shè)計(jì)，但現(xiàn)在的行業(yè)巨頭們已經(jīng)更加重視開發(fā)更先進(jìn)的LED照明設(shè)計(jì)。那現(xiàn)有LED照明企業(yè)將討論如何加速這些以技術(shù)為重點(diǎn)的轉(zhuǎn)型，如何更深入地了解當(dāng)前的市場(chǎng)問(wèn)題，以充分發(fā)揮智能照明和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的潛力呢？

最近很多照明公司都在推自己的照明解決方案。領(lǐng)先的LED照明廠商通過(guò)展示最好的解決方案，證明在某些領(lǐng)先的應(yīng)用中具有顯著的價(jià)值， led質(zhì)量，辦公照明，以鞏固自己領(lǐng)先的LED市場(chǎng)地位。然而，由于照明行業(yè)持續(xù)快速增長(zhǎng)，對(duì)絕大多數(shù)連網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，開放平臺(tái)的互操作性標(biāo)準(zhǔn)化至關(guān)重要。此外，必須進(jìn)一步降低從傳統(tǒng)照明到數(shù)字照明的轉(zhuǎn)型成本。

照明控制的演變

數(shù)字照明的未來(lái)正在三個(gè)階段的轉(zhuǎn)型中成形（圖1）。轉(zhuǎn)變的形式為網(wǎng)絡(luò)照明、智能照明或HCL（也稱為健康照明）。截至2015年，這些轉(zhuǎn)型的領(lǐng)域似乎非常明顯，但現(xiàn)在有很大的重疊。

圖1. 數(shù)字照明轉(zhuǎn)變的年表顯示出應(yīng)用重疊

在過(guò)去十年中，主要的照明制造商和控制系統(tǒng)公司已經(jīng)開發(fā)了幾種專有解決方案，通過(guò)集中控制，CE認(rèn)證，基于有線或無(wú)線連接技術(shù)來(lái)增加節(jié)能。第一代解決方案的主要目的是建立一個(gè)照明網(wǎng)絡(luò)，專注于連接照明產(chǎn)品。雖然這種簡(jiǎn)單的方法將持續(xù)一段時(shí)間，但由于燈具制造商普遍不愿意采用專有的解決方案來(lái)進(jìn)行數(shù)字照明轉(zhuǎn)換，所以這個(gè)方法不會(huì)受到歡迎。這些解決方案不適用于大規(guī)模，而且隨著不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，比如先進(jìn)傳感器網(wǎng)絡(luò)、下一代電話網(wǎng)絡(luò)以及PAN（個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）/ BAN（身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）等，互操作性也未充分顯現(xiàn)。

基于開放平臺(tái)，使用智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，讓中小型照明制造商和控制系統(tǒng)公司能夠最大限度地實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的互操作性，主要通過(guò)無(wú)線技術(shù)。第二代解決方案的目的在于規(guī)范通信協(xié)議，減少智能手機(jī)作為主要智能設(shè)備和用戶界面時(shí)調(diào)試和配對(duì)的痛苦。此外，傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)（SAN）的融合為增強(qiáng)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造了另一個(gè)有價(jià)值的方法。ZigBee和藍(lán)牙智能技術(shù)就是推動(dòng)新一代數(shù)字照明的關(guān)鍵解決方案。

數(shù)字照明的最終目標(biāo)是為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)一個(gè)集線器，為PAN / BAN提供額外的網(wǎng)絡(luò)功能。在數(shù)字照明的初期（2005年左右），智能設(shè)備的數(shù)量等于全球人口的數(shù)量。但現(xiàn)在，幾乎每個(gè)人都有幾個(gè)移動(dòng)設(shè)備，到2020年，平均用戶在工作地點(diǎn)和家庭將有幾個(gè)智能設(shè)備。這種趨勢(shì)也導(dǎo)致智能照明網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生轉(zhuǎn)變。 第三代數(shù)字照明需要為每個(gè)節(jié)點(diǎn)提供IP（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）地址，以及端到端的安全架構(gòu)，可以通過(guò)硬件、固件和/或軟件來(lái)保護(hù)個(gè)人數(shù)據(jù)。

智能手機(jī)控制對(duì)照明的影響

隨著時(shí)間的推移，智能手機(jī)和相關(guān)電子設(shè)備技術(shù)的重要性將會(huì)愈發(fā)明顯。這些技術(shù)將成為大量信息共享的中心，從而提高用戶意識(shí)并改善網(wǎng)絡(luò)通信。當(dāng)我們控制照明時(shí)，我們通常會(huì)使用開關(guān)、傳感器和墻壁控制器。在早期階段，這些開關(guān)、傳感器和墻壁控制器就針對(duì)傳統(tǒng)照明或低級(jí)數(shù)字照明進(jìn)行過(guò)優(yōu)化。然而，人們?cè)絹?lái)越想監(jiān)控遠(yuǎn)程設(shè)備的狀態(tài)，并且遠(yuǎn)程使用智能手機(jī)進(jìn)行控制。

第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到能適應(yīng)智能技術(shù)，比如低耗電藍(lán)牙（BLE）。藍(lán)牙與ZigBee技術(shù)截然不同，ZigBee不支持使用智能手機(jī)進(jìn)行直接控制。雖然BLE支持網(wǎng)格技術(shù)以及對(duì)IoT應(yīng)用程序的直接控制，但ZigBee不會(huì)。這種控制對(duì)于諸如智能家居的高密度端節(jié)點(diǎn)應(yīng)用很重要，裝修照明，因此BLE將很快被標(biāo)準(zhǔn)化。

第三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是，工程照明，智能手機(jī)可以通過(guò)3G、4G、LTE數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi成為云端的接入點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)近即時(shí)數(shù)據(jù)分析和大量使用遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)服務(wù)。在使用信息服務(wù)的安全性和靈活性方面，智能手機(jī)控制將根據(jù)需求更加廣泛地開發(fā)，使支付過(guò)程更容易和更安全。

同樣重要的是，我們需要分享空間和資產(chǎn)，包括建筑物使用者所使用的照明。 在智能家居中，家庭成員無(wú)論在哪里，節(jié)能與環(huán)保，無(wú)論在直接范圍內(nèi)還是需要遠(yuǎn)程控制，都能很容易地控制家用電器和安全設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，藍(lán)牙連接配對(duì)需要更加方便。

智能手機(jī)控制照明的分級(jí)

現(xiàn)在來(lái)看看智能手機(jī)控制照明的層次結(jié)構(gòu)。本文討論主要基于BLE技術(shù)，因?yàn)锽LE技術(shù)具有巨大的潛力，以及在整個(gè)行業(yè)中接受度很高。

如果是聯(lián)網(wǎng)照明，住宅或商業(yè)樓中的燈通常由三端雙向可控硅或0-10V調(diào)光器控制，將控制信號(hào)提供給每個(gè)燈具中的LED模塊驅(qū)動(dòng)器。

智能手機(jī)控制通常可以分為三個(gè)層次：C1，C2和C3，在大多數(shù)情況下，C0是目前在用的傳統(tǒng)控制方案（圖2）。可以選擇現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)程序添加一個(gè)專用控制器，在C0頂部裝上BLE傳感器或開關(guān)，這樣可以直接控制，無(wú)需云服務(wù)器。在C1模式下，多個(gè)智能手機(jī)控制可以讓用戶與其他人一起分享照明控制。

圖2.使用智能手機(jī)進(jìn)行三級(jí)照明控制

為了進(jìn)一步控制燈光并與云端同步，C2解決方案可以將所有控制數(shù)據(jù)和感測(cè)到的數(shù)據(jù)報(bào)告給云端，并記錄云端提供的所有分析數(shù)據(jù)。生成的數(shù)據(jù)可以通過(guò)訂閱輕松地獲得。

為了隨時(shí)隨地控制智能設(shè)備，可以快速添加Wi-Fi/BLE橋，通過(guò)BLE網(wǎng)格范圍內(nèi)的云添加至控制照明上。在許多情況下，消費(fèi)者外出時(shí)希望控制照明或電器以確認(rèn)其狀態(tài)，或遠(yuǎn)程觀察狀態(tài)，或在智能空間中設(shè)置最理想的配置，這可以在C3控制模式下完成。

智能照明時(shí)代繁榮的先決條件

將行業(yè)從傳統(tǒng)照明完全轉(zhuǎn)到數(shù)字照明面臨幾個(gè)重大挑戰(zhàn)。事實(shí)上，有人說(shuō)大多數(shù)照明項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)智能照明的時(shí)機(jī)是從現(xiàn)在開始到2018年初。

考慮到LED的成本降低，LED普及率不斷提高，加速?gòu)膫鹘y(tǒng)照明到網(wǎng)絡(luò)照明或智能照明的開放平臺(tái)過(guò)渡非常有意義。但是，作為專有解決方案的網(wǎng)絡(luò)照明由于成本高而未受到終端用戶的歡迎。

因此，戶外照明，有必要解決智能照明時(shí)代實(shí)現(xiàn)高度繁榮的關(guān)鍵先決條件。行業(yè)需要一個(gè)基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的開放平臺(tái)。它需要一個(gè)可接受的成本，節(jié)能與環(huán)保，以及具有廣泛的用戶利益。