2008年美國能源部(DOE)舉辦了照明設備製造商競賽,以推動發光二極體(LED)技術相關的創新——LED技術是照明領域自愛迪生(Edison)發明專利以來最大的進步。

當時,市場上只有少數LED燈泡可替代白熾燈泡,亟需重大技術改革才能加快照明市場上LED的普及。DOE競賽的宗旨是製造商需要促進和推動LED產品進步,自2008年以來,LED燈泡的成本已經下降了85%,如今Frost & Sullivan預計,到2020年LED的市場佔有率將超過80%。

LED的快速應用只是未來幾年在家用、商務和日常生活中人們將會看到的巨大照明變化之一。實際上,可連網的LED照明系統即將徹底改變人們的整體室內體驗。

據美國環境保護署(U.S. Environmental Protection Agency)統計,如今美國人幾乎有90%的時間待在室內,也就是說人們大部分時間都在人造光下。自電氣照明問世以來的前140年間,人們並未對燈具過於苛求,當需要時,才將其打開,僅此而已。

智慧LED作為燈具開啟了另一段歷程。當然,能效和較長的使用壽命是LED的明顯優勢,也在其市場接受度中發揮了很大作用。但燈具是極為先進的照明裝置,包括LED和整合射頻(RF)接收器的微控制器(MCU)。無線元件將燈彼此連接,形成一個更大的網路,提供除節能外更多的優勢。

隨著可連網照明系統的出現,過量的燈具將很快成為過去。人們將不再需要燈罩、壁燈及其他家用固定裝置去散射不必要的光線。LED尺寸小,可以利用不易察覺、不顯眼的方式將燈具整合到周圍的環境中——當燈熄滅時,幾乎都看不到它。

例如,床頭櫃表面發光,而不是使用檯燈。由於LED配備有無線連接技術和感測器,因此實際上如同在家安裝了個小型電腦網路。想像一下,半夜從床上下來喝杯水,無需稀裡嘩啦、睡眼惺忪地去打開床頭燈,走廊的燈會逐漸亮起,照亮道路。走進廚房時,走廊燈變暗而廚房燈漸漸亮起,提前照亮道路,使用者無需在黑暗中摸索開關。

家居體驗顯然從LED照明中受益匪淺。當然LED還帶來其他便捷之處,例如下班回家時燈自動亮起,或度假時燈按週期性打開和關閉。住宅使用者還可以從簡單的語音控制和分區自動化中獲益,例如,使用者可以對著燈泡講話,將Alexa的可用性擴展至每個房間。

或許居家連網照明最大的一個好處就是讓人好好睡一覺。可連網LED可在白天不斷調整以複製自然路徑,按照太陽的規律來調節色溫。當體內的生物時鐘能夠習慣模仿明暗/晝夜節律的自然光照訊號時,身體就可以根據一天中的時間進行調整。研究表示,在適當的時間得到適量的光線可使每晚的睡眠增加45分鐘,且較少受到干擾。無需設置鬧鐘,可以利用程式指令讓臥室燈在指定的喚醒時間臨近時逐漸變亮,燈光將開始抑制褪黑激素並準時將使用者喚醒。暴露於自然光會促進睡眠、提高生產率和改善情緒,自然光應用於醫療時,甚至會對病人恢復產生積極影響。在家中安裝合適的照明系統可防止對晝夜節律週期造成破壞,而這對人的整體健康也有著巨大的影響。

除了家居應用,許多產業也從可連網照明系統中獲益良多。室內種植是已經從連網照明系統中受益的新興產業,其收入是傳統戶外種植的4,000倍。透過為生產的特殊要求進行照明方案程式設計,種植人員可實現最大化產量且最小化能耗。LED不像傳統燈具產生那麼多熱量,所以可將其放置在靠近植物的地方以均勻覆蓋,室內農場所用的水電也比傳統農場少,且最大限度降低了除草劑、殺蟲劑或防腐劑的使用,因而越來越受到青睞。另一個優勢是能夠在離市場很近的地方建造室內種植設施,這樣可使產品運輸距離縮短,不僅可節約燃料且可提供更新鮮的產品。

20180717NT0P1 LED照明可以透過各種方式使室內農業受益。

在零售和商業環境中,由於整合了分析工具和雲端服務,定位服務和個性化信標能夠被實現。樓宇和零售環境中的高階燈具包括溫度和光感測器,其能夠動態調節驅動電流,並控制整個壽命週期中點亮燈所耗的能量,這一特性確保始終如一的亮度並保持了品質認知度,同時延長LED的壽命。外部或內部光感測器提供了透過採樣和測量環境光去收集日光的方式,這樣就產生了可變暗且可全天進行動態調整的日常照明,除了節能,模仿自然光迴圈還有益於提供舒適的體驗。

隨著越來越多的智慧LED部署到人們生活和工作的地方,這些新的大規模連網照明平台將極大地改善室內生活。LED照明技術具有節能、農業收益和重要的健康保障,以及其他眾多待開發的優勢,勢必會改變人們的室內體驗。

(參考原文:Smart LEDs will light the way for a healthier future,by Tom Pannell)