迎向LED智能照明新时代 推升照明产品附加价值

2017-06-13 20:50:11来源: EEWORLD 关键字:LED  智能照明

电子网LED在照明市场已蔚为主流,根据TrendForce旗下绿能事业处LEDinside在过去公布的报告便指出,2017全球LED照明市场规模将达到331亿美元的产值,渗透率达到52%,未来市场还是具有一定的发展空间。之所以LED在照明市场成为主流,主要是因为其耗电量少、光衰速度慢,使用寿命比一般照明设备长而汰换率低,更能因此降低温室气体排放,这对现在全球无时无刻把节能减碳视为使命来说,是再好不过的选择了。

因此,许多国家在推动节能政策下,首要的任务就是将路灯全面汰换成LED灯具,路灯「换新装」的案例在世界各国快速增长,LEDinside也预估到了2018年全球LED路灯渗透率将来到65%。但随着汰换潮结束,随之而来的市场饱和,也让相关产业开始思考,究竟该如何调整接下来的发展策略,以提升LED照明产品的附加价值?

迎合现今的主流趋势则是一个很好的切入点,从物联网、智能城市到智能家庭等,这些都将成为未来几年内一门不退烧的「潮流」,LED照明亦可朝向与之相关技术进行整合,从传统单一功能的照明产品,迈向多功能智能化发展,智能照明可望成为LED灯具替换时代过后的一片新蓝海。

更人性化的「智能照明」

与传统LED照明不同的是,过去业界所关注的重点,大多停留在如何有效省电、节能的议题上或是传统灯具的汰换,但在进入智能照明阶段,在结合各种物联网相关技术,添加许多智能化功能后,除了更省电之外,也逐渐朝向更多元、人性化的趋势发展。

原先人们对于光只有照明的需求,但当走向智能化的发展后,将可带来更多选择。 台湾飞利浦照明营销协理彭筱岚表示,从考虑环境到使用对象,每个行业、领域对「光照」的需求皆有所不同,因此飞利浦在协助业者建置智能照明系统时,第一步会先厘清消费者与业主真正的需求是什么? 并根据其开发合适的智能照明解决方案。

以智能路灯举例来说,因为属于公共建设,又使用率高,安全、节能成了第一考虑;如饭店、百货、零售等室内商业场所,则强调用户体验,如何营造一个舒适的照明环境,让顾客在购物或住宿时尽兴而归。 又或者,像101这样的指针性大楼,形象极为重要,美观就成了其第一优先。 而以职员为主要用户的办公大楼或工厂等场所,则多期望不让员工感到疲惫,进而降低出错率。

进入「光速」通讯时代

一旦冠上「智能」两个字,所以的想象都变成无限可能,智能照明的应用甚至远超乎一般我们所认知的「照明」用途。 现在,有越来越多电子产品需要网络,而将来进入万物连网的时代,网络塞车的现象只会日益严重,许多人因此在网速这件事上也感到相当无耐,但是在几年前,或许还未曾有人想过,光除了照明,竟然也可以传输数据! 自从爱丁堡大学Harald Haas教授喊出「Li-Fi」这项技术之后,立刻擦亮大众的视野,相信再过几年,网络塞车的现象将有望因此纾解。

Li-Fi基于可见光通讯技术,是一种全新的上网途径,料想不到,LED灯泡除了省电之外,在Li-Fi中还可作为网络讯号的发射器,实现在光照的范围内无线上网。 不同于现已拥挤不堪的无线电波频谱,Li-Fi采用的可见光频谱具备更大带宽,甚至拥有超越Wi-Fi百倍的传输速度! 因而这项技术也被视为将为无线网络通讯技术带来革命性的改变。 一向禁止将手机等具电磁波产品带上机的航空业者,未来若将Li-Fi应用在机上照明,那么将来在飞机上通话、上网等,都不再是绝不可行的了。

结合可见光通讯技术,一盏随处可见的LED灯具就这样轻松缓解了大众的网络龟速之苦,也提升使用网络的便利性,或许未来当你站在一盏路灯下,就可以下载一部电影了。 当然,不只可见光通讯技术,现在LED照明也开始加入各种无线通信模块,如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等皆为主流。 LEDinside则认为,因智能照明节能效率比普通照明更高,加上成本不断降低,其市场规模将逐年增长,并预估ZigBee有望于2019年将有61%的市场占有率。

无线通信也非智能照明应用中唯一的通讯方式,相比无线,有线的通讯技术在稳定度、安全性、抗干扰性的选择上依然是首选,如KNX、DALI、C-bus等技术。 而传统观念里,灯一定要用电线连接,但现在也可以用网络线的方式连接,采用电子讯号的方式来驱动电压,这就是应用于LED灯具中的PoE(Power over Ethernet,以太网供电)技术,这项技术亦可让安装于天花板上的每一盏灯具拥有专属的IP地址,同是,光就具备了精确定位和导航的功能,而精准度甚至在50公分以内。 此外,连接以太网络,也可降低传统电源在天花板布接220伏电线的危险性。

照明大厂飞利浦便将这项技术导入荷兰德勤大楼与法国家乐福。 有「移动大楼」之称的德勤大楼,是全球最先进的智能办公室,透过使用PoE照明系统结合可见光通讯(VLC),员工可透过智能手机控制座位上方灯具的色温及亮度变化,且每个用户在调灯同时也不会有邻座互相干扰的问题。 而在家乐福的应用当中,则用以在卖场中用以侦测顾客位置、传送顾客所需的商品信息和优惠讯息等,让购物省时又省力。

装载传感器推升节能效益

「当传统灯具汰换成LED灯具后,约可节省50%至70%的用电量,若再运用智能化的方式善加管理与使用的话,又可再节省10%至20%的用电量。 」彭筱岚这么说。

在智能照明系统中,LED灯具还可搭配各种类型的传感器组成一智能控制系统,发挥出节能的最大价值。 搭载传感器的好处是能让照明设备在「对的时间」做出合适的反应,以掌握LED照明设备的最佳使用时机。

例如,装载光敏传感器的LED灯具,可感测外在光源的明亮变化,藉此控制灯具的开关并调整明亮。 最显著的例子是智能路灯,由于四季昼夜各有不同时长,传统路灯的开启与关闭由台电根据中央气象局发布的日落日出时刻表定时控制,但部分区域可能因巷道狭窄、采光不足等原因,导致「提前天黑」。

光敏传感器则可随时侦测天气概况,在晴雨昼夜的不同变化下,依据感测外在光源的结果,让智能路灯自动启动或关闭,这会比定时开关更符合路人的用灯需求,也更符合节能的需求,使光照较充足的地区,减少路灯的使用机率,而光照不足的地区则可提前点灯。

照明基于人类需求而生,因此照明设备的使用更与人类的行为模式息息相关。 现今照明系统更趋近于人性化,如可感测是否有人经过,而让照明设备自动开启或关闭,这个概念与光敏感测类似,皆是让照明设备能够自行决定开关的适当时机,避免在无人使用的情形下,持续开启造成耗电。 尤其这对办公大楼或工厂等,对照明需有庞大用电量需求的场域来说,能够自动感应人流对节省营运成本带来不小的帮助。

对人流的感测,则可藉由装载雷达与能侦测人体体温的红外线传感器。 不过两者之间在使用上仍有所差异,英飞凌资深营销经理张文贵表示,相对雷达,红外线的感测范围较受限,也易受到温度的干扰,而雷达则较不受外在环境因素干扰,且感测范围更大。 但最终仍须依据不同场合的应用做使用选择,例如会议室因范围通常不会太大,因此使用红外线感测即可,而如高度够高、范围够大的仓储应用,则较适合雷达感测。 不过张文贵强调,若要做到极佳的辨识率,光靠单一传感器是无法做到最精准的判断,他认为,未来智能照明的感测技术,应会走向多种感测方式整合的趋势。

规模化效应尚未成形

智能路灯可以说是目前智能照明的应用当中,发展较为快速的项目。 而若从应用面来看,像智能路灯这样的公共建设通常会因为在各城市政府的带领下率先起步,成为最先导入LED智能照明系统的领域,以作为建设智能城市的示范场域。

虽然公共领域是最先起步的应用场所,但是商业与工业领域则将是智能照明最大的应用场域,如商场建物、工厂等,因为其点灯时间长,用电量庞大,碍于用电政策的规范以及营运成本的考虑,而藉由智能化的控制来达到节能省电的效果。 以一个台湾最常见的例子举例,像是便利商店的分布密度极高,部分店家甚至二十四小时营业,光是用电量就让店家吃不消,假设导入具备感测功能的照明设备,若侦测到某区无人光顾,就可以关闭或减弱灯源以节省用电量。

而在欧美地区,一来因为当地维修人力成本高昂,因此业主更倾向用智能照明系统降低管理上的不便,并减轻成本负担。 二来,则是因为欧美等国家往往对于节能减碳的重视与推动更为落实,因此该地区在智能照明领域的发展也相对比其他地区来得更迅速。

不过,即使落实智能照明的概念在许多国家都已逐渐成形,但根据相关数据显示,目前智能照明市场的渗透率仍低于2%,即便人人都熟知将照明系统智能化可带来何优势,但现今规模化效应仍尚未形成。 而LEDinside则是指出,随着未来技术逐渐成熟,产品形式越趋多样化,智能照明的概念普及后,市场将会呈现大幅成长,预计2020年可达到134.27亿美元产值,前景仍值得期待。

突破智能家庭照明发展瓶颈

在智能家庭照明方面,飞利浦的智能灯泡Hue是较具有代表性的产品。 用户可透过行动装置的App对灯具进行远程控制,也能因应情境、氛围、情绪等需求营造个人化的照明应用。 这类的智能灯泡在使用时让人充满期待与新鲜感,但在推广时也会遭遇一些难题。

商业与工业的场域,目前看来智能照明只待时机成熟,发展前景可观,但惟走入家庭市场这一块则显得步调缓慢。 设想一下,若家里安装一颗智能灯炮,你会拿它来做什么呢? 用APP远程控制、调光调色、符合个人需求变换各种模式... 这些功能目前市场上推出的智能灯炮几乎都做得到,但问题是,真的有必要如此吗?

举例来说,走过去按墙上的开关,跟拿出手机、找到APP并开启、接着再操作灯具开关,两者比较之下,似乎传统作法更省时省力,但真正要细想的是,智能灯泡的价值应不只是如此。

这也是消费者目前普遍遇到的瓶颈,「消费者还未意识到究竟智能灯泡摆在家里还可以拿来做什么! 」彭筱岚认为,智能照明不会只是单一个灯具与一个开关如此简单,而是需和其他家居设备链接组成一智能控制系统,整体运作才能实现真正智能化的意义,否则消费者最终仍会对一颗充满「智能」却无用武之地的灯泡失去兴趣。 智能照明于智能家庭的发展,更需要的是如何从各方面去建构一套完整的系统,如整合窗帘、空调、影音设备等,而非各自为政。

此外,业界也分析,消费者对于智能照明产品的接受度仍偏低,也因受限于非统一的标准,消费者无法直接将买来的智能照明产品「直接」安装使用,或是整合不同品牌的产品,这易降低消费者的使用意愿。 且相比传统LED灯具,智能照明产品价格不斐,同样易使消费者怯步。 若要让智能照明走进家家户户中,在应用成本以及便捷的使用平台等因素,将会是其必须重视的问题。

而目前从通讯协议、控制平台等都还未统一,光是通讯协议就有KNX、BACnet、DALI、ZigBee等不同种类,如何建立共同标准,也是当今智能照明的重大挑战。 尤其智能照明并非单一业者可自行成事,而是结合包括LED照明业者、系统商、软件服务商、家居设备、资通讯企业甚至政府不同部门等,因此在跨界整合的路上并没有想象中那么容易,彼此间若缺乏共享机制,也有可能因此成为发展瓶颈之一。

不过彭筱岚提出了不一样的看法,从另一种角度来分析,她倒是认为,现阶段可不用拘泥于标准的统一。 进一步解释,由于智能照明尚在起步阶段,若在此时就先采取生硬的规范和标准,反而会限制住软硬件的发展。 更何况,未来技术不断演进,任何一项新技术的诞生,也可能会接连影响标准的变动。

关键字:LED  智能照明

编辑:王磊 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/article_2017061312245.html
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现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

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