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迎向LED智慧照明新時代
推升照明產品附加價值

【作者: 廖家宜】   2017年06月12日 星期一

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LED在照明市場已蔚為主流,根據TrendForce旗下綠能事業處LEDinside在過去公佈的報告便指出,2017全球LED照明市場規模將達到331億美元的產值,滲透率達到52%,未來市場還是具有一定的發展空間。之所以LED在照明市場成為主流,主要是因為其耗電量少、光衰速度慢,使用壽命比一般照明設備長而汰換率低,更能因此降低溫室氣體排放,這對現在全球無時無刻把節能減碳視為使命來說,是再好不過的選擇了。


因此,許多國家在推動節能政策下,首要的任務就是將路燈全面汰換成LED燈具,路燈「換新裝」的案例在世界各國快速增長,LEDinside也預估到了2018年全球LED路燈滲透率將來到65%。但隨著汰換潮結束,隨之而來的市場飽和,也讓相關產業開始思考,究竟該如何調整接下來的發展策略,以提升LED照明產品的附加價值?


迎合現今的主流趨勢則是一個很好的切入點,從物聯網、智慧城市到智慧家庭等,這些都將成為未來幾年內一門不退燒的「潮流」,LED照明亦可朝向與之相關技術進行整合,從傳統單一功能的照明產品,邁向多功能智慧化發展,智慧照明可望成為LED燈具替換時代過後的一片新藍海。


更人性化的「智慧照明」

與傳統LED照明不同的是,過去業界所關注的重點,大多停留在如何有效省電、節能的議題上或是傳統燈具的汰換,但在進入智慧照明階段,在結合各種物聯網相關技術,添加許多智慧化功能後,除了更省電之外,也逐漸朝向更多元、人性化的趨勢發展。


原先人們對於光只有照明的需求,但當走向智慧化的發展後,將可帶來更多選擇。台灣飛利浦照明行銷協理彭筱嵐表示,從考量環境到使用對象,每個行業、領域對「光照」的需求皆有所不同,因此飛利浦在協助業者建置智慧照明系統時,第一步會先釐清消費者與業主真正的需求是什麼?並根據其開發合適的智慧照明解決方案。


以智慧路燈舉例來說,因為屬於公共建設,又使用率高,安全、節能成了第一考量;如飯店、百貨、零售等室內商業場所,則強調使用者體驗,如何營造一個舒適的照明環境,讓顧客在購物或住宿時盡興而歸。又或者,像101這樣的指標性大樓,形象極為重要,美觀就成了其第一優先。而以職員為主要使用者的辦公大樓或工廠等場所,則多期望不讓員工感到疲憊,進而降低出錯率。



圖一 : 台灣飛利浦照明行銷協理彭筱嵐表示,過去LED照明所關注的重點多為省電節能,但進入智慧照明時代,將逐漸朝向更多元、人性化的趨勢發展。(Source:Philips)
圖一 : 台灣飛利浦照明行銷協理彭筱嵐表示,過去LED照明所關注的重點多為省電節能,但進入智慧照明時代,將逐漸朝向更多元、人性化的趨勢發展。(Source:Philips)

進入「光速」通訊時代

一旦冠上「智慧」兩個字,所以的想像都變成無限可能,智慧照明的應用甚至遠超乎一般我們所認知的「照明」用途。現在,有越來越多電子產品需要網路,而將來進入萬物連網的時代,網路塞車的現象只會日益嚴重,許多人因此在網速這件事上也感到相當無耐,但是在幾年前,或許還未曾有人想過,光除了照明,竟然也可以傳輸資料!自從愛丁堡大學Harald Haas教授喊出「Li-Fi」這項技術之後,立刻擦亮大眾的視野,相信再過幾年,網路塞車的現象將有望因此紓解。


Li-Fi基於可見光通訊技術,是一種全新的上網途徑,料想不到,LED燈泡除了省電之外,在Li-Fi中還可作為網路訊號的發射器,實現在光照的範圍內無線上網。不同於現已擁擠不堪的無線電波頻譜,Li-Fi採用的可見光頻譜具備更大頻寬,甚至擁有超越Wi-Fi百倍的傳輸速度!因而這項技術也被視為將為無線網路通訊技術帶來革命性的改變。一向禁止將手機等具電磁波產品帶上機的航空業者,未來若將Li-Fi應用在機上照明,那麼將來在飛機上通話、上網等,都不再是絕不可行的了。


結合可見光通訊技術,一盞隨處可見的LED燈具就這樣輕鬆緩解了大眾的網路龜速之苦,也提升使用網路的便利性,或許未來當你站在一盞路燈下,就可以下載一部電影了。當然,不只可見光通訊技術,現在LED照明也開始加入各種無線通訊模組,如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等皆為主流。LEDinside則認為,因智慧照明節能效率比普通照明更高,加上成本不斷降低,其市場規模將逐年增長,並預估ZigBee有望於2019年將有61%的市場佔有率。


無線通訊也非智慧照明應用中唯一的通訊方式,相比無線,有線的通訊技術在穩定度、安全性、抗干擾性的選擇上依然是首選,如KNX、DALI、C-bus等技術。而傳統觀念裡,燈一定要用電線連接,但現在也可以用網路線的方式連接,採用電子訊號的方式來驅動電壓,這就是應用於LED燈具中的PoE(Power over Ethernet,乙太網供電)技術,這項技術亦可讓安裝於天花板上的每一盞燈具擁有專屬的IP位址,同是,光就具備了精確定位和導航的功能,而精準度甚至在50公分以內。此外,連接乙太網路,也可降低傳統電源在天花板佈接220伏電線的危險性。


照明大廠飛利浦便將這項技術導入荷蘭德勤大樓與法國家樂福。有「移動大樓」之稱的德勤大樓,是全球最先進的智慧辦公室,透過使用PoE照明系統結合可見光通訊(VLC),員工可透過智慧手機控制座位上方燈具的色溫及亮度變化,且每個使用者在調燈同時也不會有鄰座互相干擾的問題。而在家樂福的應用當中,則用以在賣場中用以偵測顧客位置、傳送顧客所需的商品資訊和優惠訊息等,讓購物省時又省力。



圖二 : 有「移動大樓」之稱的德勤大樓導入飛利浦PoE照明系統,讓員工在照明需求上有更多人性化選擇。(Source:OVG Real Estate)
圖二 : 有「移動大樓」之稱的德勤大樓導入飛利浦PoE照明系統,讓員工在照明需求上有更多人性化選擇。(Source:OVG Real Estate)

裝載感測器推升節能效益

「當傳統燈具汰換成LED燈具後,約可節省50%至70%的用電量,若再運用智慧化的方式善加管理與使用的話,又可再節省10%至20%的用電量。」彭筱嵐這麼說。


在智慧照明系統中,LED燈具還可搭配各種類型的感測器組成一智慧控制系統,發揮出節能的最大價值。搭載感測器的好處是能讓照明設備在「對的時間」做出合適的反應,以掌握LED照明設備的最佳使用時機。


例如,裝載光敏感測器的LED燈具,可感測外在光源的明亮變化,藉此控制燈具的開關並調整明亮。最顯著的例子是智慧路燈,由於四季晝夜各有不同時長,傳統路燈的開啟與關閉由台電根據中央氣象局發布的日落日出時刻表定時控制,但部分區域可能因巷道狹窄、採光不足等原因,導致「提前天黑」。


光敏感測器則可隨時偵測天氣概況,在晴雨晝夜的不同變化下,依據感測外在光源的結果,讓智慧路燈自動啟動或關閉,這會比定時開關更符合路人的用燈需求,也更符合節能的需求,使光照較充足的地區,減少路燈的使用機率,而光照不足的地區則可提前點燈。


照明基於人類需求而生,因此照明設備的使用更與人類的行為模式息息相關。現今照明系統更趨近於人性化,如可感測是否有人經過,而讓照明設備自動開啟或關閉,這個概念與光敏感測類似,皆是讓照明設備能夠自行決定開關的適當時機,避免在無人使用的情形下,持續開啟造成耗電。尤其這對辦公大樓或工廠等,對照明需有龐大用電量需求的場域來說,能夠自動感應人流對節省營運成本帶來不小的助益。


對人流的感測,則可藉由裝載雷達與能偵測人體體溫的紅外線感測器。不過兩者之間在使用上仍有所差異,英飛凌資深行銷經理張文貴表示,相對雷達,紅外線的感測範圍較受限,也易受到溫度的干擾,而雷達則較不受外在環境因素干擾,且感測範圍更大。但最終仍須依據不同場合的應用做使用選擇,例如會議室因範圍通常不會太大,因此使用紅外線感測即可,而如高度夠高、範圍夠大的倉儲應用,則較適合雷達感測。不過張文貴強調,若要做到極佳的辨識率,光靠單一感測器是無法做到最精準的判斷,他認為,未來智慧照明的感測技術,應會走向多種感測方式整合的趨勢。



圖三 : LED燈具搭載感測器的好處是能讓照明設備在「對的時間」做出合適的反應。(Source:Continental)
圖三 : LED燈具搭載感測器的好處是能讓照明設備在「對的時間」做出合適的反應。(Source:Continental)

規模化效應尚未成形

智慧路燈可以說是目前智慧照明的應用當中,發展較為快速的項目。而若從應用面來看,像智慧路燈這樣的公共建設通常會因為在各城市政府的帶領下率先起步,成為最先導入LED智慧照明系統的領域,以作為建設智慧城市的示範場域。


雖然公共領域是最先起步的應用場所,但是商業與工業領域則將是智慧照明最大的應用場域,如商場建物、工廠等,因為其點燈時間長,用電量龐大,礙於用電政策的規範以及營運成本的考量,而藉由智慧化的控制來達到節能省電的效果。以一個台灣最常見的例子舉例,像是便利商店的分布密度極高,部分店家甚至二十四小時營業,光是用電量就讓店家吃不消,假設導入具備感測功能的照明設備,若偵測到某區無人光顧,就可以關閉或減弱燈源以節省用電量。


而在歐美地區,一來因為當地維修人力成本高昂,因此業主更傾向用智慧照明系統降低管理上的不便,並減輕成本負擔。二來,則是因為歐美等國家往往對於節能減碳的重視與推動更為落實,因此該地區在智慧照明領域的發展也相對比其他地區來得更迅速。


不過,即使落實智慧照明的概念在許多國家都已逐漸成形,但根據相關資料顯示,目前智慧照明市場的滲透率仍低於2%,即便人人都熟知將照明系統智慧化可帶來何優勢,但現今規模化效應仍尚未形成。而LEDinside則是指出,隨著未來技術逐漸成熟,產品形式越趨多樣化,智慧照明的概念普及後,市場將會呈現大幅成長,預計2020年可達到134.27億美元產值,前景仍值得期待。



圖四 : 智慧路燈可以說是目前智慧照明的應用當中,發展較為快速的項目。(Source:PCWorld)
圖四 : 智慧路燈可以說是目前智慧照明的應用當中,發展較為快速的項目。(Source:PCWorld)

突破智慧家庭照明發展瓶頸

在智慧家庭照明方面,飛利浦的智慧燈泡Hue是較具有代表性的產品。使用者可透過行動裝置的App對燈具進行遠端控制,也能因應情境、氛圍、情緒等需求營造個人化的照明應用。這類的智慧燈泡在使用時讓人充滿期待與新鮮感,但在推廣時也會遭遇一些難題。


商業與工業的場域,目前看來智慧照明只待時機成熟,發展前景可觀,但惟走入家庭市場這一塊則顯得步調緩慢。設想一下,若家裡安裝一顆智慧燈炮,你會拿它來做什麼呢?用APP遠端控制、調光調色、符合個人需求變換各種模式…這些功能目前市場上推出的智慧燈炮幾乎都做得到,但問題是,真的有必要如此嗎?


舉例來說,走過去按牆上的開關,跟拿出手機、找到APP並開啟、接著再操作燈具開關,兩者比較之下,似乎傳統作法更省時省力,但真正要細想的是,智慧燈泡的價值應不只是如此。


這也是消費者目前普遍遇到的瓶頸,「消費者還未意識到究竟智慧燈泡擺在家裡還可以拿來做什麼!」彭筱嵐認為,智慧照明不會只是單一個燈具與一個開關如此簡單,而是需和其他家居設備連結組成一智慧控制系統,整體運作才能實現真正智慧化的意義,否則消費者最終仍會對一顆充滿「智慧」卻無用武之地的燈泡失去興趣。智慧照明於智慧家庭的發展,更需要的是如何從各方面去建構一套完整的系統,如整合窗簾、空調、影音設備等,而非各自為政。


此外,業界也分析,消費者對於智慧照明產品的接受度仍偏低,也因受限於非統一的標準,消費者無法直接將買來的智慧照明產品「直接」安裝使用,或是整合不同品牌的產品,這易降低消費者的使用意願。且相比傳統LED燈具,智慧照明產品價格不斐,同樣易使消費者怯步。若要讓智慧照明走進家家戶戶中,在應用成本以及便捷的使用平台等因素,將會是其必須重視的問題。


而目前從通訊協定、控制平台等都還未統一,光是通訊協定就有KNX、BACnet、DALI、ZigBee等不同種類,如何建立共同標準,也是當今智慧照明的重大挑戰。尤其智慧照明並非單一業者可自行成事,而是結合包括LED照明業者、系統商、軟體服務商、家居設備、資通訊企業甚至政府不同部門等,因此在跨界整合的路上並沒有想像中那麼容易,彼此間若缺乏共享機制,也有可能因此成為發展瓶頸之一。


不過彭筱嵐提出了不一樣的看法,從另一種角度來分析,她倒是認為,現階段可不用拘泥於標準的統一。進一步解釋,由於智慧照明尚在起步階段,若在此時就先採取生硬的規範和標準,反而會限制住軟硬體的發展。更何況,未來技術不斷演進,任何一項新技術的誕生,也可能會接連影響標準的變動。



圖五 : 在智慧家庭照明方面,飛利浦的智慧燈泡Hue是較具有代表性的產品。(Source:Chicago Dwellers)
圖五 : 在智慧家庭照明方面,飛利浦的智慧燈泡Hue是較具有代表性的產品。(Source:Chicago Dwellers)

**刊頭圖(Source:Telensa)


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