數位控制技術 開創智慧家庭照明新市場

新穎的智慧照明系統，不僅可依據使用者需求預設家庭照明情境，也可透過感測器輔助主動調校光源因應用戶需求。Goldee

LED照明光源有省電、效率高、易整合等多項優點，但實際上LED照明應用卻在調光方面變化較少，控制電路也相對複雜、成本高，但隨著線性驅動方案、數位調光、照明控制閘道器等周邊應用越來越成熟，整合具智能應用、情境調光的智能照明應用已經不是遙不可及的夢想…

隨著LED照明光源發展日趨成熟，相關元件與終端產品的價位不斷下滑，使用者對於LED照明應用產品接受度正持續增加，不只吸引更多廠商競相投入開發光源產品，也將產品研發觸角進一步延伸至LED智慧照明應用市場。尤其在LED光源的線性驅動、光電結構整合設計、數位調光設計等相關方案逐步到位，銜接低功耗無線傳輸技術、Wi-Fi無線通訊技術等成熟方案整合，發展適用家庭、建築與公眾照明應用的智慧照明產品，已經不是困難的事，也為投入LED照明應用的業者開闢新的產品出海口。

銜接智慧電網 延伸智慧照明應用

尤其搭上智慧電網(Smart Grid)議題，智慧照明(Smart Lighting)也可作為智能電網的應用服務延伸，透過智慧化能源應用管理銜接智慧家庭周邊應用，發展兼具實用性與堅顧節能環保的應用環境。對比於傳統照明應用環境，如傳統燈具白熾燈球泡燈、螢光燈具，傳統光源的能源使用效率低落，銜接智能閘道器還需透過複雜的D/A轉換，這將導致智能光源控制閘道器的料件成本大幅提高，驅動傳統燈具的高負載電路與元件也會產生耗損，導入智慧照明的實用度有限。

相反地，LED照明應用光源就不同了，LED的驅動電路相對單純，在技術整合可以輕易結合通訊、自動化控制、環境感測應用功能，在技術開發難度方面相對較低，驅動電路整合也會較傳統燈具設計方案更為簡潔實用，另搭上便捷的智慧型手機、平板電腦App控制終端整合，已成為近來發展智慧照明應用的主流選用方案。

智慧照明標準仍有待確立

但比較可惜的是，智慧照明應用目前在燈具標準、控制網通平台等並無標準可循，即便是近來美國電器製造商協會(National Electrical Manufacturers Association；NEMA)及國際電工委員會(International Electrotechnical Commission；IEC)等標準組織已投入智慧照明燈具系統標準制定，但技術架構、功能/安全要求等規範雛型仍有待持續努力，雖可在通訊與自動控制相關功能引導產業相關技術朝共同目標邁進，替智慧照明產業與網通產業帶來新商機，但實際上仍需時間醞釀。

而在智慧照明相關規範規劃方面，目前以NEMA動作較快，不只是針對燈具系統因應的智慧照明應用思考，連帶智慧照明所需的照明控制軟體、安全與功能性和無線通訊連接介面等逐步進行相關規範研議，避免業者各自發展無法跨平台系統的智能照明應用，讓開發產品也能有完善的驗證與相容標準。除NEMA積極擴展智慧照明規範外，IEC也對應成立針對智能照明市場需求的TC34小組委員會，進行新一代智能燈具系統的應用標準，初步已完成定義智慧照明系統的測試驗證、應用範圍、能源採集(Energy Harvesting)等應用技術規範整合。

燈具機構空間有限 增加開發智慧照明產品難度

而在發展智能照明，第一步是要在傳統燈具的有限機構空間內，不只置入光源、驅動器、無線網通模組，還要設置天線模組，對於燈具的機構空間利用率要求相當高，尤其是當智慧照明的系統載板面積極為有限下，如何改善驅動器與數位電路間的穩定不干擾設計，同時又可在有限空間整合於同一燈體，將會是發展智慧照明最大的挑戰。

另一方面，在LED燈具的機構空間利用優化方面，LED驅動與LED封裝技術已有大幅度的躍進，目前主流LED E27球泡燈設計，已有相當多的LED球泡燈採取LED封裝、基板、驅動器整合設計方案，也就是俗稱的光電一體化整合方案，另搭配DOB(Driver on Board)和COB(Chip on Board)封裝技術，讓基本的LED照明光源可在極小空間下完成整體照明電路與光源材料設置，騰出來的機構空間即可用於智慧控制電路、無線網通電路、感測電路等整合模組的優化方面即便LED燈具在光電一體化趨勢下，已經可把光源與驅動縮減在單片結構上，但智慧照明系統仍需追加通訊電路、感測電路、自動化啟閉與調光電路，這部分技術整合考驗開發業者的技術實力。

延續相容傳統燈具策略 發展智慧照明終端產品

而發展智慧照明，其實與先前推展LED節能照明一樣，需延續依附在與傳統燈具相容的方向進行，才能讓產品在終端銷售不會碰到消費者還需添購專屬燈具的成本問題，而相容傳統燈具就必須在燈內機構盡可能最小化設計，而同時為了維護LED光源原有的高使用壽命優勢，電子電路、網通電路的使用壽命也需要達到接近於LED發光元件的壽命水準，才不會因為控制或是網通元件故障，導致LED智慧燈具的壽命過短問題。

而投入智慧照明的業者中，已有不少業者發展出獨特有趣的整合應用方案，例如Philips推出的Hue智慧燈具，其實就是採用光電一體化設計方案，在燈具部分還整合調光電子迴路、無線網路控制功能，並可結合Zigbee無線技術應用，Philips還為Hue開發的專屬的智慧型手機App，讓使用者也可利用手上的智慧型手機遠端遙控燈具啟閉、調光、燈色變化等，其中佔成本物料清單最高者，仍是Hue的驅動電子電路，可見發展智慧照明的關鍵仍在驅動電子電路的成本壓縮與功能整合方面。

無線網通方案各有利弊 多技術整合成趨勢

另在可與智慧照明銜接、整合的網通技術，目前即有相當多方案可選擇，比較值得注意的是電力線網路(Power Line Communication；PLC)通訊方案因為終端的網路連接部分元件整合於燈具難度較高，因此在這波智慧照明發展中屬於較少見的發展方案，反而是低功耗、無線化的網通技術成為智慧照明當紅的網通技術方案。尤其是無線通訊方案，技術優勢即在無線化通訊環境，這對使用者而言即免除了室內配線與連接需求，遙控設備可以利用智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦取代，就如同智慧照明方案極完整的Hue產品，用戶控制端即可選平板電腦、智慧型手機、桌上型電腦等不同裝置進行遠端調控燈具表現。

在眾多無線網通技術中，仍以具超低功耗表現、支援節點數量高的ZigBee無線技術最為熱門，此外Wi-Fi無線通訊技術也是眾廠商關注的通訊技術方案，因為Wi-Fi無線技術已在智慧型裝置、電腦產品中使用相當廣泛，不只是控制器因用量極大在成本也相對低廉，另外對遠端的遙控終端來說，使用Wi-Fi無線技術也可在不添購網通連接介面下，使用現有的無線模組即可享受智慧照明應用。而有鑒於ZigBee與Wi-Fi技術均獲得不同發展智慧照明應用產品青睞，甚至多的是廠商直接將兩種技術整合在單一燈具中，因此也吸引網通業者進而投入開發ZigBee+Wi-Fi雙通訊模組的整合型無線網通方案，藉由雙無線介面整合燈具，替終端產品擴展更多、更便捷的應用情境。