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技术与市场具备 智能照明点亮商机

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智能照明的商机逐渐成型,各大厂商纷纷推出相关解决方案。NXP
智能照明的商机逐渐成型,各大厂商纷纷推出相关解决方案。NXP

智能照明是家庭物联网架构中的重要应用,就技术面来看,各厂商都已推出相关产品,市场部份,欧美地区的接受度也远超厂商预期,由此可发现,智能照明商机已然成型。

随着物联网与节能议题的发烧,智能照明这几年的趋势越来越明显,智能照明主要是整合照明设备与传感装置,并透过通讯技术链接能源管理平台,让室内的灯光可依人体、环境需求,自动调整亮度与光色,提供舒适的环境,让照明系统更具智能,同时也可收能源节约之效。

从市场面来看,在各大厂商的积极推动下,目前智能照明的供给已开始启动,包括飞利浦(Phillips)、松下(Panasonic)、欧司朗(OSRAM)等灯具大厂都动作频频,其中飞利浦推出的hue个人联网智能照明已在欧美市场获得好评。

hue是与移动设备结合,透过App控制灯具,与过去只有黄白两色的省电灯泡不同,hue在灯泡内建RGB三色LED,可变化出超过1万6千种颜色,hue的安装也相当简单,其通讯方式则采用自动化系统常用的Zigbee,只要将hue安装灯座上,并与手持式装置配对,即可使用其App操作管理灯具。

另外日系大厂松下电器与欧系的欧司朗也都在智能照明领域推出相关产品,松下电器的吸顶灯诉求操作简单、灯泡可随室内情境改变颜色,欧司朗的Lightify也是与其他厂商类似。仔细观察目前市场的主流作法几乎一样,节能与颜色考量下,都采用LED作为发光源,通讯方式以低耗电量的Zigbee为主,操作界面则都连接到智能手机、平板等手持式装置,利用App操控。

市场已启动  兼容性仍是关键

供给面已启动,研究单位也看好市场未来的发展。LEDinside在2015年的报告中就预估,2015年全球智能照明市场规模将超过30亿美元,2019年将超过87亿美元,在所有应用中,家庭无疑被视为未来的最大市场,不过由于传统照明技术过于成熟,其性价比仍非智能照明能超越,因此工业、商业建筑、政府机关与公共建筑物会是此技术的初期目标,主因在于工业与商业建筑对节能的需求远高于一般家庭,智能照明可随时调整光量,达到节能目标,至于政府机关与公共建筑,则是为扶植产业,公家机关多会率先采用市场尚未成熟的技术,除了扩大市场,也有应用示范的功能。

至于家用市场,除了智能与线上控制功能外,更重要的是兼容性,原因在于一般房屋的使用年限多都在50年以上,家用设备不可能一刀切的立即全面更换新系统,都是逐步汰换,因此新旧共存会是家中照明系统替换的必然阶段,也因此智能照明设计必须要兼容传统灯具,如此方能提升消费者的更换意愿,同时降低安装成本。

另外由于照明设备有其空间限制,因此其内部机构的后端必须大量整合以缩小体积,目前LED驱动芯片商与封装业者已将整合驱动电路与光源的光电一体化,作为LED灯具应用的重点设计,并积极开发新型态LED驱动IC与DOB、COB等微型化解决方案。

以飞利浦的hue为例,其非驱动电路的LED光源与散热机构,只占BOM表的15%,整合通讯与控制方案的驱动电路,则高达75%,由此可看出驱动电路设计,将成为智能照明的未来设计重心。

通讯标准陆续成型

在通讯标准部份,智能照明后端的控制系统透过通讯技术连接各灯泡,用以控制室内的灯光,而无线通讯则是目前多数智能照明厂商的主流选择,依照IEEE的分类,无线通讯可分为无线区域网络(WLAN)与无线个人区域网络(WPAN),这两者各有其特点,WLAN的传输速率快,不过耗电高,WPAN则正好相反,传输慢但功耗低。

传输技术的选择,目前在市面上较常见的通讯技术有KNX、BACnet、LonWorks和ZigBee,其中KNX常用于欧洲的建筑管理系统,用来控制建筑管理装置如照明、保全、能源管理等,该协定的会员多达200家以上;BACnet则是美国针对智能建筑及控制系统应用所设计的通讯协定,可用在暖通空调系统(HVAC)、照明系统及门禁系统等;LonWorks则是由Echelon所开发的网络控制平台,已知和飞利浦有合作关系,并须要加载控制芯片才能使用。

至于通讯协定与作法,智能照明与物联网相同,每个灯泡都有其位址(IP),此一作法为2011年半导体大厂恩智浦(NXP)开发出来,用以简化多种设备连接和双向无线通讯功能的流程,强化6LoWPAN IP标准,并以开源授权方式,提供更低功耗的JenNet-IP无线连接软件,将可利用网络设备或手持装置进行线上监控、管理和控制每个灯泡,此一标准定名为「数码可定址照明界面」(DALI),后来被飞利浦、Tridonic、欧司朗等欧系灯具大厂纳入,成为欧规标准。

除欧洲外,美国电器制造商协会(NEMA)与国际电工委员会(IEC)等标准组织也都相继投入研拟新一代智能照明灯具系统标准,其中又以NEMA协会进展最快,除灯具系统外,NEMA的标准还将一并纳入智能照明控制软件、连接界面和功能性安全等考量,以建立智能照明共通平台,加速扩大市场规模,同时也避免消费者全面换装智能照明系统而垫高成本。

NEMA标准一向扮演照明产品进入北美市场的把关者,且欧洲、日本等国家也多以此做为该国标准的依据,足见其影响力不容小觑,现阶段,该协会正广泛涉足建筑、公共设施、路灯?交通号志及家庭的智能照明灯具及互通机制研究,将成为串连照明与ICT产业的重要推手。

除了NEMA以外,IEC也已成立TC34小组委员会,研拟新一代灯具系统标准,尽管目前该小组还停留在定义智能照明系统的初步阶段,但包括测试验证方法、应用覆盖范围,甚至是能源采集等周边应用技术都已纳入小组会议排程,可望成为全球重要的智能照明标准参考来源,对相关解决方案商用化将有极大的助益。

随着两大国际标准组织开始勾勒智能照明愿景,包括国际照明大厂、LED灯源、封装与驱动电路解决方案供应商,以及通讯芯片业者皆已竞相加码投资,将使整个智能照明产业链活络起来,并促进照明技术不断翻新。

整合BEMS  提升附加功能

从智能照明的发展现况来看,可以发现目前推出智能照明解决方案的厂商都以单独的灯具产品为主,仍少有整合建筑能源管理系统(BEMS)的方案推出,主要原因在于投入智能照明者主要为硬件厂商,一般而言,BEMS平台为系统整合商所自行开发出的系统,智能照明厂商所研发出的相关管理软件,必须与BEMS容易介接,方能凸显其附加价值。

再回到智能照明本身,照明是灯具的基本功能,智能化则是其附加价值,智能化延伸的距离,也就代表灯具附加价值的多寡。可以从智能手机、平板电脑控制室内灯光仍不算是智能化;灯光可自动判断室内状况调整亮度,可说是智能化的初步;与室内电器全面串连,营造出最合适的人体环境与最佳化用电,将会是智能照明的最高附加价值。

因此台湾有意投入此领域的厂商应该思考,产品可以为消费者带来什麽附加价值?让使用者感受到智能照明和传统照明所带来的差别,才会提升消费者的使用意愿,进而扩张市场。