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工商時報【高明哲】
產業智慧化已是不可逆的時代潮流,在照明產業,智慧照明則躍居主流發展趨勢。以LED燈為例,在2014年之前,照明業者研發首要目標為增強功率,但功率到達每瓦100流明後,向上提升的速度已趨緩,研發首要目標則轉為拓展應用層面,並著重於智慧照明相關領域。
根據統計,在2016年,LED燈的滲透率約為31%,到了2019年,LED燈滲透率預估約可達49%,已可與傳統照明分庭抗禮,產值約為726億美元,其中智慧照明產值預估約為87億美元,比率僅約12%,還有頗大的成長空間。
目前,智慧照明應用於商用市場、家用市場的比率,分別為62%、26%,在數年內,家用市場的比率將緩步提升,預估到了2019年,兩者的比率將調整為50%、32%,消長態勢甚為顯明。
其實,智慧照明早已隨處可見,人們並不陌生。例如,手機可透過數位控制,控制燈炮亮度、明滅,而若干空間的照明設備運用紅外線偵測,當有人進入時,立即自動開啟;所有人都離開時則自動關閉。
不過,真正的智慧照明根本無須人為控制,便可精準感知周遭情境、訊號變化,自動進行合宜的調整。甚至,不同人進入裝置智慧照明的空間,可根據其狀態,釋放不同的光線。因此,當下智慧照明技術仍屬萌芽期,距離智慧照明臺北市信義區幼兒美語老師的境界仍頗為遙遠。
近年來,愈來愈多國際大廠投入智慧照明技術、應用研發。由於智慧照明為新創領域,且採用諸多ICT零組件,參與者除了照明廠商,還包括眾多ICT大廠,競爭益發激烈,而在全球智慧照明產業供應鏈,台灣廠商還能藉硬體設備卡位,在封裝端較具優勢,但在照明端,則仍居於弱勢。
台灣廠商的另一弱勢,在於較不擅長營造、想像、開發智慧照明的新應用。在可見的未來,台灣應固守、強化既有優勢,並補足弱勢,當大有可為,智慧照明亦可望成為照明產業、ICT產業的新利基。
智慧照明也可劃歸為物聯網的一環,隨著物聯網聲勢高漲,受關注程度亦與日俱增。
室內定位應用展望佳高雄市仁武區寶寶手冊換贈品
根據物聯網的定義,萬物皆可彼此以網路相互聯結,根據新一代的網路協定IPV6,可以提供2的128次方個網址,號稱萬物即使微小如一粒沙,皆有其網址。智慧照明給合物聯網,讓LED燈泡有其網址,並可形成網路,其功能遠多、遠大於傳統照明。
除了照明,智慧照明還可應用於通訊、定位。在無線通訊尚未臺中市大里區媽媽免費贈品普及的年代,輪船靠岸時,船員得不斷透過手動方式以燈光打摩斯密碼,向港埠人員傳遞訊息,即可稱為可見光通訊,現代可見光通訊則可以借助電子電路的幫忙,速度比傳統方式快上1億倍,即在相同時間內,可傳遞1億倍以上的訊息量。
以智慧照明進行通訊,並不必開、關LED燈,只要燈泡亮度稍有變化感應器便可感應,在技術上,僅需控制電流強弱,技術並不困難。目前因智慧照明未普遍應用於通訊,調光、通訊功能分屬2個晶片,日後將可望整合為1,對體積、成本影響甚微。
只是,在無線通訊上,智慧照明競爭者頗眾,例如WiFi,容易遭到既有技術的排擠,後來居上甚為不易。所以,針對智慧照明的延伸應用,工研院優先選擇定位,特別是室內定位,並已與彰化基督教醫院等醫院進行合作,研發室內定位系統。
室外定位已頗為普及,精準度亦日益提升,滲透率最高者為GPS,但室內定位卻才剛起步,且精準度不佳。最常被應用於室內定位的技術,當是WiFi,但其精準度僅到5至10公尺;智慧照明可進行室內定位的原理,在於每顆燈泡皆有地址,其精準度將可提升至1公尺內,大幅降低誤差機率。
助醫療院所優化服務
工研院在經濟部科技專案支持下,與彰化基督教醫院共同研發「智能醫院護理交班VLC定位系統」,協助護理師縮減交班時間。先前,彰化基督教醫院護理師每次交班時,因為各種儀器坐落於不同位置,光是盤點儀器,大約得花上數十分鐘,長此以往,耗費的時間相當可觀,更令護理師身心俱疲。
為了讓護理師交班更順暢,彰化基督教醫院嘗試多種解決方案。今年,彰化基督教醫院裝置「智能醫院護理交班VLC定位系統」,並在醫院各個角落安裝LED燈,以LED燈進行儀器定位,護理師在交班時,只要在護理站瀏覽電子排班表介面,即可知儀器是否在定位,最快可將交班時間,縮短至2分鐘。
顧及醫院並非每個空間,都如護理站般全天候亮燈;彰化基督教醫院特在各個房間門口,裝設LED燈,透過「智能醫院護理交班VLC定位系統」,便可確認儀器的移動軌跡,縱使若干空間熄燈,亦可順利完成儀器盤點、護理師交班,更不必開燈盤點。
導覽應用再升級
除了醫療院所,工研院亦積極推動與其他產業,合力研發智慧照明的新應用,以期降低所需人力、物力,或提高服務品質,預計合作的下一個產業,將是博物館、美術館。
博物館、美術館專業的導覽人員,不少已被低價語音導覽機具所取代。人們參訪博物館、美術館,多半會租借一個語音導覽機具,當走到某個陳列品、藝術品前,只要戴起語音導覽機具的耳機,便會聽到其語音簡介與相關資訊。
工研院正嘗試以平板電腦取代語音導覽機具,以圖像、影像資料取代語音資料,讓參訪者印象更為深刻。未來,高雄市前金區美語補習班推薦博物館、美術館若裝置智慧照明定位系統,且在每件陳列品、藝術品裝設LED燈,參訪者在陳列品、藝術品駐足時,平板電腦將自動播放以其為主題的圖像、影像資料。
此外,因為室外定位多採GPS,系統、介面皆與智慧照明定位系統不同,工研院已著手整合兩者,讓室外定位、室內定位彼此可無縫接軌,方便使用者自由行動,不必使用兩套定位系統。
可能有人會問,如果在路燈裝置智慧照明定位系統,是否就可進行室外定位,不必再費力整合2種定位系統。此提議著眼於路燈終將全面替換為LED燈,立意良善,但執行困難重重,瓶頸包括路燈高度遠高於室內燈,易受到日光等背景光的干擾,且建置成本遠高於使用GPS,不符經濟效益。
智慧照明定位系統蘊藏龐大商機,國際大廠如韓國三星已搶進,開發其新應用。三星現正嘗試在量販店布建智慧照明定位系統,並在手推車上裝置感應介面,希望讓使用手推車的消費者,可在茫茫商品中,快速找到欲購商品的確切位置,節省可觀的時間、體力,並有助於紓解尖峰時間高雄市阿蓮區全美語補習班的擁擠人潮。
只是,在量販店布建智慧照明定位系統,若想精準定位每件商品,技術仍有待提升。因為,現在智慧照明定位系統技術有效範圍約為2.5公尺,但量販店地板與天花板的距離,大多為5公尺;如何突破訊號強度不足的障礙,讓所有商品都可精準地被定位,不至於有所闕漏,仍是一大挑臺中市神岡區寶寶手冊贈品2016戰。
「光治療」接受度高
除了照明、通訊、定位,智慧照明的另一功能,則是應用於保健、治療,又被稱為人因照明,或「光治療」。昔日,照明技術方向為明亮,未來,方向則是讓使用者感覺舒適,並可促進其健康,關於人因照明,工研院特著力於情緒障礙治療、睡眠障礙治療、骨質疏鬆症治療等領域,未來希望可同時切入商用、家用市場。
以光進行治療,自古有之,如嬰兒黃疸,曬太陽、照射燈光即可痊癒。早年,人們只知其然,不知其所以然,經科學家研究,發現藍光是黃疸的天敵。當下,罹患黃疸症的嬰兒不必再以強光照射,以適量的藍光照射,即有相同的療效,也不再需要忍受強光照射所產生的不舒適感。
情緒障礙、睡眠障礙、骨質疏鬆症等3種疾病,都是昔知透過日照可以舒緩病情,但目前尚不知何種光線為治病關鍵。工研院研發重點即在於透過科學的方法,找出可療癒此3種疾病的光線,以此調整LED燈,「光治療」的最大優點在於,療程與待在室內無異,且可在醫師指導下,自行在家實施,病友接受度頗高。
情緒障礙起因甚為繁雜,病友數更有增無減,在美國,其用藥量更已躍居眾多疾病的次席;另外,長年缺乏充足日照的北歐國家,罹病率也遠高於其他國家。飛利浦已針對北歐市場,推出與陽光相近的白光燈泡,嘗試提供新的治療選項。
差異化照明將成趨勢
除了向醫療院所推廣人因照明,工研院也積極研發居家可用的產品,從醫療市場跨足保健市場。人因照明進一步延伸,則是研發差異化的老人照明、辦公室照明。以老人照明為例,老人眼睛感光度較差,需要較明亮的照明環境,若亮度與年輕人托育津貼使用的照明相同,勢必將造成諸多不便。
在醫療院所建置智慧照明定位系統,或施行人因照明,都可視為醫療服務智慧化的一環,亦是傳統醫院轉型為智慧醫院的必經之路,隨著少子化、高齡化浪潮來襲,其將是解決醫院人力短缺的根本辦法。
國際大廠都積極投入研發智慧照明新應用,主戰場除了醫院,未來也將鎖定學校及家用,可確定的是,在數年之後,智慧照明新應用將如雨後春筍般湧現,成為照明產業、ICT產業前進與獲利的新引擎!(本文作者為工研院電光系統所副所長)
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