無線技術推波助瀾 智慧照明蓬勃發展

各種應用的LED照明市場成長趨勢。資料來源：Strategies Unilimited

隨著LED照明日漸普及，加上無線傳輸技術的長足進展，過去幾年來智慧燈光控制開始受到市場關注。不僅是因為智慧燈光控制便利的功能，在節能意識高漲的今天，能透過各種環境感測自動調節燈光明亮度的控制機制，也開始受到歡迎，成為辦公和居家照明的一股新趨勢。

照明控制系統的能源效率進展仰賴於電子和感測器技術的演進，而無線技術的發展則進一步推動了照明控制的智慧化腳步。在所有的智慧照明候選技術中，LED是最受關注的一種。作為取代傳統照明的最具潛力替代方案，目前LED的效率平均已超過100lm/W，突破照明應用的門檻。

據工研院估計，2015年LED照明將有機會佔據全球照明市場的30%，總產值預估可達400億美元。而LED照明的普及化，包括LED光源和燈具成本的下降，是推動LED照明產業的關鍵。推動該市場成長的主要力道之一，是來自於世界各地愈來愈多國家的建築法規開始強制建築物提高能源效率，而在相同的時間點，各式LED和相關應用元件如調光整流器等價格開始降低，也加速了智慧照明的採用速度。

今年初，市場研究機構Strategies Unlimited發佈的一份報告展現了LED在照明市場的蓬勃發展現況。該機構指出，2012年LED照明已首次超越背光應用，成為LED最大的應用市場，據統計2012年全球LED照明市場規模已達到31.1億美元，超越排名第二、市場規模為30.6億美元的液晶面板背光市場。

隨著LED發光效率不斷提升，過去幾年來一直阻礙著LED照明普及化的性價比問題逐步獲得改善。包括Cree、Nichia、Osram和Epistar等大廠，無論在實驗室或實際商品化方面都獲得了長足進展。例如Cree的LED產品在實驗室已達到208lm/W (350mA)；Nichia的實驗室效率達249lm/W (20mA)，商品效率也有130lm/W (350m)。

發展LED照明技術的重點在於技術、成本和應用。以技術而言，目前量產產品的效率平均都可達到130lm/W以上，且預計2015年還將提升到200lm/W，但仍存在著大電流密度與熱效應的光效下降現象(droop)，以及需要不停改善的色彩穩定度和開發高效暖白色溫方案等需求。具體而言，推動LED照明的關鍵點在於開發出能廣為市場接受的最低每流明成本方案，從技術面來看，這就必須整合LED、元件、基板、生產與檢測等全方位技術。

Strategies Unlimited統計，在固態照明市場中，2012年更換燈泡的營收已從2011年的21億美元成長到25.8億美元，主要動力是來自於日本在地震和海嘯過後對節能的需求所引發的。在燈具領域，也從2011年的72億美元成長到2012年的92億美元，其中商業應用便占了23%。

而其他產品如家具照明、飛航照明、玩具和其他應用類別市場規模約為27.5億美元。整體而言，固態照明市場整體市場產值為145億美元，預估在2013到2017年之間將維持12%的年複合成長率，而在2017年固態照明燈具營收可望超過200億美元。

無線功能增加智慧照明吸引力

LED的成長潛力不僅讓所有燈具大廠加大投資力道，也吸引了許多新創公司競相投入。其中無線功能是智慧照明市場發展的一大助力。最近1~2年來，市場上陸續出現結合手機或平板應用程式來對家中燈光進行無線控制的智慧型LED照明解決方案，例如GreenWave Realitys開發的內建Wi-Fi LED燈，能讓使用者透過智慧手機或平板電腦的應用程式來控制燈泡開關，也能透過群組或單獨為LED燈泡來設定開關，並內建移動感測功能，為居家照明實現全面的智慧化。

照明技術大廠恩智浦(NXP)的GreenChip iSSL無線解決方案整合了無線IP連接功能，包含針對緊湊型螢光燈所設計的GreenChip iCFL，和針對LED燈所設計的GreenChip iSSL，其RF收發器和無線微控制器相容於2.4GHz IEEE 802.15.4標準，提供JenNet-IP網路層軟體為基礎的低功耗IP無線連接功能，待機功耗低至50mW，而其超低功耗待機電源控制器，空載功耗為10mW。

另一個例子是飛利浦(Philips)的Hue智慧LED燈泡。這款可用手機控制的199美元燈泡去年在蘋果專賣店(Apple Store)上架，在看似簡單的燈泡外形中整合了彩色LED晶粒、驅動器、微控制器、AC-DC電壓轉換器、無線收發器和ZigBee晶片，由於擁有無線控制功能，因此也能讓平板電腦或智慧型手機使用者在全球任何一個角落連接到居家照明系統來控制燈泡，包括色彩及亮度在內。

現階段的無線智慧照明方案多以支援ZigBee和Wi-Fi為主。ZigBee聯盟在去年推出了專為智慧照明制定的ZigBee Light Link標準，該標準甫問世之際便贏得了德州儀器(TI)、飛思卡爾(Freescale)、恩智浦半導體(NXP)等晶片大廠的支持，並已推出了相應的晶片級解決方案，協助製造商透過ZigBee將所有照明燈具、感測器、遙控器和開關結合在同一個網路內，以簡化照明網路的建置和使用。

顯而易見，無線智慧照明正在開啟一個廣大的市場，除了上述已經實際推出商品的企業以外，還有幾家新興企6業正崛起於智慧照明市場，如Daintree Networks、Lutron Electronics Company，以及Adura Technologies。這波發展趨勢將為包含感測器、驅動器、控制器和各式各樣零組件在內的電子市場擘劃出極具潛力的未來。

穿越成本障礙  智慧照明仍有長路要走

隨著微型電子裝置的成本不斷降低，越來越多感測器和控制器可以直接嵌入在燈具中，一個房間或一所住宅內的固定裝置都可以透過數量最少的設備、配線和成本彼此進行無線通訊，打造更加智慧的室內智慧照明應用。不過，儘管這類應用發展潛力十足，但分析師指出，現階段占主導地位的應用仍然是以大型中央控制系統為主的商業和工業等應用，離真正步入大規模消費性應用還需要幾年時間。

MarketsandMarkets預估，到2018年全球智慧照明市場規模可望達到67.5億美元，自2013至2018年的平均年複合成長率則達36%。MarketsandMarkets定義的整體智慧照明市場包含：元件(感測器、控制器、晶片組及其他零組件)；照明類型(LED、螢光燈、緊湊型螢光燈、高強度氣體放電燈)；以及應用(商業、工業、公共場所、政府單位、住宅)。

據MarketsandMarkets估計，目前智慧照明的最大宗市場仍然是商業和工業建築，以及公共建築和政府機關，這兩大應用市場在2013年仍將佔據整體智慧照明市場的90%。

在智慧照明發展的初期階段，業界重心都放在如何改善發光效率和降低元件成本上。但真正的智慧照明不僅僅是改變照明材質和形態，它是融合了通訊、感測、雲端運算和物聯網等技術的全新生態系統。儘管已經出現了能讓使用者藉助蜂巢式網路和Wi-Fi在全球各地控制家中燈光的系統，但實際採用數量仍然不多，事實上在家中裝置智慧照明系統的成本本身就是它進入一般家庭的阻礙。

因此，智慧照明目前是以商業和公共建築應用為最大宗。在商業大樓中，透過智慧照明系統來控制節能的LED燈，將可顯著地展現出智慧照明的節能優勢，在未來幾年內進一步將綠色、智慧照明的理念拓展到一般消費族群之中。

整體而言，在標準組織、晶片大廠和燈具廠商的投入下，未來無線智慧照明的發展相當看好。作為智慧聯網中的一環，無線智慧照明系統將能為每一個照明設備賦予無線IP，讓使用者透過手中的任何裝置遠端進行控制，這樣的應用模式在消費市場將形成極大吸引力，一旦成本達到消費者可接受程度，未來無線智慧照明前景將不可限量。