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當前LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，比以往任何時候都更為迅猛。我們正從傳統(tǒng)的獨立LED燈泡照明轉(zhuǎn)變到完全連接的數(shù)字LED系統(tǒng)，而這也改變了行業(yè)的發(fā)展。多年來，LED制造商專注于降低成本，而不是專注于提高產(chǎn)品質(zhì)量，但隨著連網(wǎng)照明、智能照明和以人為本的照明的出現(xiàn)，重點已經(jīng)重新轉(zhuǎn)移到質(zhì)量上。三星電子LED業(yè)務團隊首席工程師Kyeongik Min博士探討了LED行業(yè)如何通過更深入地了解當前市場趨勢，加快從獨立照明向全面聯(lián)網(wǎng)照明轉(zhuǎn)型。

許多像飛利浦和歐司朗這樣的公司在過去幾年中花費了大量時間引進了聯(lián)網(wǎng)照明解決方案，這些解決方案都被證明是LED照明發(fā)展的重點。與此同時，由于照明行業(yè)在“智能”領域內(nèi)的持續(xù)快速增長，其中的兩個因素更值得被重視。首先，行業(yè)必須朝向一個能夠涵蓋大多數(shù)照明控制協(xié)議的標準化、可互同操作的開放平臺邁進。其次，制造商不能忽視從傳統(tǒng)照明轉(zhuǎn)向數(shù)字照明的成本，并且盡可能地繼續(xù)提高效率。

這些因素之所以如此重要，是因為智能手機將成為主流控制器。我們一直在使用開關、傳感器和墻壁控制器對傳統(tǒng)照明進行控制，這些控制器已經(jīng)在早期階段針對傳統(tǒng)照明或低級數(shù)字照明進行了優(yōu)化。然而，人們越來越想要監(jiān)控遠程設備的狀態(tài)，并隨時隨地使用智能手機進行控制。

智能手機控制的重要性

智能手機和其他移動設備的重要性無疑將隨著時間的推移而愈發(fā)重要。這些技術已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪械目刂浦行?，使我們能夠通過社交媒體隨時隨地了解社會生活。而照明已成為我們能夠通過手中的移動設備進行控制的一部分。

智能手機如何連接到照明

有三種不同層次的連接(C1、C2和C3)，它們定義了智能手機如何連接照明。以下每個層面的解釋主要基于藍牙低功耗(BLE)技術，因為它具有巨大的潛力并且在整個行業(yè)都得到廣泛的認可。

但是，在討論這三層連接之前，我們必須重點考慮到傳統(tǒng)照明(C0)通常是采用三端雙向可控硅或0-10V調(diào)光器，它給每個燈具中的LED模塊驅(qū)動器提供控制信號。

在第一層(C1)中，可以在現(xiàn)有的驅(qū)動程序中添加一個專用控制器，該控制器帶有BLE設備的傳感器或C0頂部的開關，從而允許智能手機直接控制照明，而無需云服務器。在這種C1模式下，能夠允許多個智能手機進行控制，從而讓用戶能夠彼此共享照明控制。

第二層(C2)將云添加到組合中，這意味著用戶可以記錄下他們的照明數(shù)據(jù)，例如哪些燈在什么時候亮起，有多少個燈亮著，他們的能耗是多少。生成的數(shù)據(jù)可以通過訂閱輕松獲得。

對于第三層和最后層(C3)，可以添加Wi-Fi / BLE橋，從而讓人們能夠通過BLE mesh范圍內(nèi)的云來控制他們的照明。這種設置讓人們能夠在任何時候、任何地點、遠程地確定他們的照明狀態(tài)或配置設置，或者在智能空間中設置最理想的配置。

圖1：使用智能手機的三級照明控制

如何使智能手機成為智能照明的中樞

有幾個原因讓每一層智能手機三層連接在照明控制里都變得更加重要。第一個原因是協(xié)議的發(fā)展，即如前所述的藍牙，現(xiàn)在可以通過藍牙低功耗(BLE)來適應智能技術。BLE與ZigBee完全不同，ZigBee不支持使用智能手機進行直接控制，但它是當今許多物聯(lián)網(wǎng)活動的中心，特別是在終端節(jié)點上。然而，BLE可以支持網(wǎng)狀技術以及對物聯(lián)網(wǎng)應用的直接控制，這對于高密度終端應用(如智能家居)來說非常重要。

因此，像DALI、ZigBee和藍牙等技術，它們作為聯(lián)網(wǎng)照明網(wǎng)絡、傳感器網(wǎng)絡和無線電話網(wǎng)絡的核心連接方法，都已經(jīng)開始標準化。所以大多數(shù)即將推出的解決方案都將基于標準化的硬件和固件進行，以便數(shù)字照明行業(yè)的所有參與者都可以參與開發(fā)可行的端對端解決方案。2017年下半年，大多數(shù)新型智能照明產(chǎn)品將基于DALI 2.0、ZigBee 3.0和藍牙5.0協(xié)議推出。

智能手機能夠成為照明控制中心的第二個原因是因為移動網(wǎng)絡的改進和流行，這些移動網(wǎng)絡已經(jīng)從2G進步到3G、4G和LTE，當然還有不斷改進的Wi-Fi網(wǎng)絡。這些改進確保智能手機可以輕松連接到云端，以便用戶可以在任何地點實時控制照明。

在使用信息服務的安全性和靈活性方面，智能手機控制將針對個性化的按需服務(例如醫(yī)療保健服務)進行更廣泛的開發(fā)，通過密碼或生物識別技術可以確保信息安全，同時支付過程將變得更容易和高保障。

智能照明的演進

要洞悉智能照明行業(yè)發(fā)展的下一步，需要了解一些歷史背景。

三層連通協(xié)議適用于第二代數(shù)字照明中，這一技術將在未來的12個月內(nèi)實現(xiàn)。第一代連通協(xié)議開始于十年前，主要的照明制造商和控制系統(tǒng)公司開發(fā)了一些專有的解決方案，通過有線或無線連接的集中控制來達到更加節(jié)能。這些第一代解決方案的主要目的是建立一個專注于“聯(lián)網(wǎng)”照明的照明網(wǎng)絡。而作為數(shù)字照明的第一代，這些解決方案本身就是不可擴展的，且不能與先進的傳感器網(wǎng)絡、下一代電話網(wǎng)絡、PAN(個人局域網(wǎng))和BAN(人體局域網(wǎng))等不斷發(fā)展的網(wǎng)絡技術進行交互操作。

第二代解決方案的目的自然是使通信協(xié)議標準化，減少目前主流智能設備——智能手機調(diào)試和配對的痛苦。此外，傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(SAN)的融合也為增強網(wǎng)絡創(chuàng)造了另一個有價值的方法。如前所述，ZigBee和藍牙智能技術是推動新一代數(shù)字照明的關鍵解決方案。

然而，數(shù)字照明的最終目標是開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)的中樞，為PAN / BANs提供額外的網(wǎng)絡功能——第三代智能照明。如前所述，這種趨勢還將導致智能照明網(wǎng)絡基礎設施的轉(zhuǎn)變，以便接受像醫(yī)療保健這樣的個性化服務。第三代數(shù)字照明將需要為每個節(jié)點和端到端的安全架構提供一個IP地址，以便通過硬件、固件和軟件保護個人數(shù)據(jù)。以人為本的照明，其本質(zhì)來源于光的物理和生物學特性，并能夠通過與CCT可調(diào)諧和顏色可調(diào)的LED技術相結合，實現(xiàn)進一步的增強。

圖2：數(shù)字照明轉(zhuǎn)型

開放平臺是成功的關鍵

讓一切都成為現(xiàn)實的答案，并不是由LED制造商構建完整的專有連接照明解決方案，因為其中的研發(fā)成本以及消費者的購買成本都過高。換句話說，當前聯(lián)網(wǎng)照明能夠帶來的好處與它的成本成正比。因此，為了降低成本，LED行業(yè)必須著眼于一個簡單、開放的平臺標準，在這個標準上制造商可以建立自己的智能照明解決方案。照明設備制造商可以根據(jù)開放標準平臺自由設計LED照明系統(tǒng)，然后酌情提升新安裝的系統(tǒng)，這些將能夠更為節(jié)約成本以及增加無縫集成的機會。此外，以人為本的照明應該建立在同一平臺上，允許在PAN和BAN中進行更復雜的頻譜控制和添加額外的網(wǎng)絡設備。

圖3：C1控制的分步方法的無縫選項

圖4：啟用BLE的解決方案和BLE-ZigBee組合解決方案

圖5：具有明確市場相關性的分步解決方案

圖6：支持不同通信標準的面向未來產(chǎn)品的示例：在這種情況下，三星的SLM系列支持DALI2.0 / BLE5.0 / ZigBee3.0

在開放平臺上，制造商應考慮嘗試一些無縫智能照明的案例，從而減少決策者的顧慮和阻礙，并加速智能照明的廣泛采用，如圖3所示。在美國，LED照明廠商可以安裝可調(diào)光驅(qū)動器來改善LED照明，或者繼續(xù)使用傳統(tǒng)的Triac或0-10V調(diào)光器。在現(xiàn)有LED照明系統(tǒng)的基礎上，可以添加一個具有BLE的調(diào)光器或者智能調(diào)光器來替代Triac / 0-10V調(diào)光器。這將使智能手機在住宅空間中能夠更加靈活地使用遙控技術。類似地，同樣的技術也可以應用于開關和傳感器，將大多數(shù)現(xiàn)有組件轉(zhuǎn)換為智能組件，如果需要的話，可以保留一些原有設計。使用向后兼容的智能驅(qū)動程序，現(xiàn)有控制器可以匹配新的CCT可調(diào)驅(qū)動程序。此外，LED模塊，驅(qū)動器和控制器可以合并成單板(或稱為“S引擎”的智能引擎)，從而使成本降低到可接受的水平。

無縫連接的分步控制法將會是基于支持BLE的解決方案，或適用于BLE-ZigBee相組合的解決方案。通過使用BLE-ZigBee組合單片解決方案(2017年下半年可用)，廠商可以輕松采用簡單、經(jīng)濟高效的方法。

總的來說，照明制造商選擇布局數(shù)字照明的優(yōu)勢十分明顯。為了更直觀地說明這一點，智能數(shù)字照明的每個步驟的主要優(yōu)勢如圖5所示。將藍牙添加到現(xiàn)有的Triac / 0-10V架構將會增加成本，但這比將智能功能添加到現(xiàn)有的調(diào)光器中更便宜。同時還能節(jié)省更多能耗——將BLE添加到開關和傳感器，能夠在維護代碼合規(guī)性的同時，分析使用更加智能的控件的條件。

此外，能夠在任何家用電器上同時啟用多個手機控制這一優(yōu)勢，使得最開始的投資購買變得更具成本效益，特別是當控制設備處于遠程控制模式時尤其明顯。

除了上述分步控制方案之外，新的多面解決方案將支持最新的控制標準DALI 2.0、BLE 5.0(mesh)和ZigBee 3.0。此外，2ch 0-10V調(diào)光可用于白色可調(diào)諧應用，同時添加了能夠改善能源管理電能計量功能。

結語

本文對以智能和以人為中心的照明解決方案的驅(qū)動力進行了仔細的評估，同時還討論了如何突破潛在的障礙，加速它們被市場接受。將藍牙智能方法(或藍牙低功耗)與優(yōu)化的網(wǎng)格和無縫端到端控制選項結合，這可能是通過智能照明讓連接照明過渡到以人為中心的照明的最有效方式。為此，基于標準化DALI，ZigBee和BLE協(xié)議的無縫解決方案目前似乎是最好和最有希望的方法。

鼓勵照明制造商采用這種方法是推行智能照明時代的關鍵。LED照明的早期數(shù)字化將通過無縫的方式，在今年率先實現(xiàn)。此外，2017年5月之前的DALI，ZigBee和藍牙標準化計劃將與這一重要轉(zhuǎn)變保持一致，下一代的端到端解決方案有望在今年下半年加速照明從智能型到人性化的轉(zhuǎn)型。