智慧照明应用正萌芽 定位系统蕴藏庞大商机

产业智慧化已是不可逆的时代潮流,在照明产业,智慧照明则跃居主流发展趋势。以LED灯为例,在2014年之前,照明业者研发首要目标为增强功率,但功率到达每瓦100流明后,向上提升的速度已趋缓,研发首要目标则转为拓展应用层面,并着重于智慧照明相关领域。

根据统计,在2016年,LED灯的渗透率约为31%,到了2019年,LED灯渗透率预估约可达49%,已可与传统照明分庭抗礼,产值约为726亿美元,其中智慧照明产值预估约为87亿美元,比率仅约12%,还有颇大的成长空间。

目前,智慧照明应用于商用市场、家用市场的比率,分别为62%、26%,在数年内,家用市场的比率将缓步提升,预估到了2019年,两者的比率将调整为50%、32%,消长态势甚为显明。

其实,智慧照明早已随处可见,人们并不陌生。例如,手机可透过数位控制,控制灯炮亮度、明灭,而若干空间的照明设备运用红外线侦测,当有人进入时,立即自动开启;所有人都离开时则自动关闭。

不过,真正的智慧照明根本无须人为控制,便可精准感知周遭情境、讯号变化,自动进行合宜的调整。甚至,不同人进入装置智慧照明的空间,可根据其状态,释放不同的光线。因此,当下智慧照明技术仍属萌芽期,距离智慧照明的境界仍颇为遥远。

近年来,愈来愈多国际大厂投入智慧照明技术、应用研发。由于智慧照明为新创领域,且采用诸多ICT零组件,参与者除了照明厂商,还包括众多ICT大厂,竞争益发激烈,而在全球智慧照明产业供应链,台系厂商还能借硬体设备卡位,在封装端较具优势,但在照明端,则仍居于弱势。

台系厂商的另一弱势,在于较不擅长营造、想像、开发智慧照明的新应用。在可见的未来,台系厂商应固守、强化既有优势,并补足弱势,当大有可为,智慧照明亦可望成为照明产业、ICT产业的新利基。

智慧照明也可划归为物联网的一环,随着物联网声势高涨,受关注程度亦与日俱增。

室内定位应用展望佳

根据物联网的定义,万物皆可彼此以网路相互联结,根据新一代的网路协定IPV6,可以提供2的128次方个网址,号称万物即使微小如一粒沙,皆有其网址。智慧照明给合物联网,让LED灯泡有其网址,并可形成网路,其功能远多、远大于传统照明。

除了照明,智慧照明还可应用于通讯、定位。在无线通讯尚未普及的年代,轮船靠岸时,船员得不断透过手动方式以灯光打摩斯密码,向港埠人员传递讯息,即可称为可见光通讯,现代可见光通讯则可以借助电子电路的帮忙,速度比传统方式快上1亿倍,即在相同时间内,可传递1亿倍以上的讯息量。

以智慧照明进行通讯,并不必开、关LED灯,只要灯泡亮度稍有变化感应器便可感应,在技术上,仅需控制电流强弱,技术并不困难。目前因智慧照明未普遍应用于通讯,调光、通讯功能分属2个晶片,日后将可望整合为1,对体积、成本影响甚微。

只是,在无线通讯上,智慧照明竞争者颇众,例如WiFi,容易遭到既有技术的排挤,后来居上甚为不易。所以,针对智慧照明的延伸应用,台工研院优先选择定位,特别是室内定位,并已与彰化基督教医院等医院进行合作,研发室内定位系统。

室外定位已颇为普及,精准度亦日益提升,渗透率最高者为GPS,但室内定位却才刚起步,且精准度不佳。最常被应用于室内定位的技术,当是WiFi,但其精准度仅到5至10公尺;智慧照明可进行室内定位的原理,在于每颗灯泡皆有地址,其精准度将可提升至1公尺内,大幅降低误差机率。

助医疗院所优化服务

台工研院在经济部科技专案支持下,与彰化基督教医院共同研发“智能医院护理交班VLC定位系统”,协助护理师缩减交班时间。先前,彰化基督教医院护理师每次交班时,因为各种仪器坐落于不同位置,光是盘点仪器,大约得花上数十分钟,长此以往,耗费的时间相当可观,更令护理师身心俱疲。

为了让护理师交班更顺畅,彰化基督教医院尝试多种解决方案。今年,彰化基督教医院装置“智能医院护理交班VLC定位系统”,并在医院各个角落安装LED灯,以LED灯进行仪器定位,护理师在交班时,只要在护理站浏览电子排班表介面,即可知仪器是否在定位,最快可将交班时间,缩短至2分钟。

顾及医院并非每个空间,都如护理站般全天候亮灯;彰化基督教医院特在各个房间门口,装设LED灯,透过“智能医院护理交班VLC定位系统”,便可确认仪器的移动轨迹,纵使若干空间熄灯,亦可顺利完成仪器盘点、护理师交班,更不必开灯盘点。

导览应用再升级

除了医疗院所,台工研院亦积极推动与其他产业,合力研发智慧照明的新应用,以期降低所需人力、物力,或提高服务品质,预计合作的下一个产业,将是博物馆、美术馆。

博物馆、美术馆专业的导览人员,不少已被低价语音导览机具所取代。人们参访博物馆、美术馆,多半会租借一个语音导览机具,当走到某个陈列品、艺术品前,只要戴起语音导览机具的耳机,便会听到其语音简介与相关资讯。

台工研院正尝试以平板电脑取代语音导览机具,以图像、影像资料取代语音资料,让参访者印象更为深刻。未来,博物馆、美术馆若装置智慧照明定位系统,且在每件陈列品、艺术品装设LED灯,参访者在陈列品、艺术品驻足时,平板电脑将自动播放以其为主题的图像、影像资料。

此外,因为室外定位多采GPS,系统、介面皆与智慧照明定位系统不同,台工研院已着手整合两者,让室外定位、室内定位彼此可无缝接轨,方便使用者自由行动,不必使用两套定位系统。

可能有人会问,如果在路灯装置智慧照明定位系统,是否就可进行室外定位,不必再费力整合2种定位系统。此提议着眼于路灯终将全面替换为LED灯,立意良善,但执行困难重重,瓶颈包括路灯高度远高于室内灯,易受到日光等背景光的干扰,且建置成本远高于使用GPS,不符经济效益。

智慧照明定位系统蕴藏庞大商机,国际大厂如韩国三星已抢进,开发其新应用。三星现正尝试在量贩店布建智慧照明定位系统,并在手推车上装置感应介面,希望让使用手推车的消费者,可在茫茫商品中,快速找到欲购商品的确切位置,节省可观的时间、体力,并有助于纾解尖峰时间的拥挤人潮。

只是,在量贩店布建智慧照明定位系统,若想精准定位每件商品,技术仍有待提升。因为,现在智慧照明定位系统技术有效范围约为2.5公尺,但量贩店地板与天花板的距离,大多为5公尺;如何突破讯号强度不足的障碍,让所有商品都可精准地被定位,不至于有所阙漏,仍是一大挑战。

“光治疗”接受度高

除了照明、通讯、定位,智慧照明的另一功能,则是应用于保健、治疗,又被称为人因照明,或“光治疗”。昔日,照明技术方向为明亮,未来,方向则是让使用者感觉舒适,并可促进其健康,关于人因照明,工研院特着力于情绪障碍治疗、睡眠障碍治疗、骨质疏松症治疗等领域,未来希望可同时切入商用、家用市场。

以光进行治疗,自古有之,如婴儿黄疸,晒太阳、照射灯光即可痊愈。早年,人们只知其然,不知其所以然,经科学家研究,发现蓝光是黄疸的天敌。当下,罹患黄疸症的婴儿不必再以强光照射,以适量的蓝光照射,即有相同的疗效,也不再需要忍受强光照射所产生的不舒适感。

情绪障碍、睡眠障碍、骨质疏松症等3种疾病,都是昔知透过日照可以舒缓病情,但目前尚不知何种光线为治病关键。台工研院研发重点即在于透过科学的方法,找出可疗愈此3种疾病的光线,以此调整LED灯,“光治疗”的最大优点在于,疗程与待在室内无异,且可在医师指导下,自行在家实施,病友接受度颇高。

情绪障碍起因甚为繁杂,病友数更有增无减,在美国,其用药量更已跃居众多疾病的次席;另外,长年缺乏充足日照的北欧国家,罹病率也远高于其他国家。飞利浦已针对北欧市场,推出与阳光相近的白光灯泡,尝试提供新的治疗选项。

差异化照明将成趋势

除了向医疗院所推广人因照明,台工研院也积极研发居家可用的产品,从医疗市场跨足保健市场。人因照明进一步延伸,则是研发差异化的老人照明、办公室照明。以老人照明为例,老人眼睛感光度较差,需要较明亮的照明环境,若亮度与年轻人使用的照明相同,势必将造成诸多不便。

在医疗院所建置智慧照明定位系统,或施行人因照明,都可视为医疗服务智慧化的一环,亦是传统医院转型为智慧医院的必经之路,随着少子化、高龄化浪潮来袭,其将是解决医院人力短缺的根本办法。

国际大厂都积极投入研发智慧照明新应用,主战场除了医院,未来也将锁定学校及家用,可确定的是,在数年之后,智慧照明新应用将如雨后春笋般涌现,成为照明产业、ICT产业前进与获利的新引擎!

 

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