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              LED智能化兩大方向:農(nóng)業(yè)智能、Lifi

              2015/11/23 10:31:32 作者:漢口學(xué)院韓學(xué)才、童伊琳 來源:新興產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略智庫
              摘要:隨著工業(yè)4.0概念的出現(xiàn),生產(chǎn)制造的傳統(tǒng)思維正經(jīng)歷著前所未有的沖擊,工業(yè)化和信息化的高度融合和升級將是未來生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變的主旋律。作為具有龐大照明市場的LED行業(yè),在新的歷史形勢下,只有走LED智能化的道路才能越走越遠(yuǎn)。就目前而言,對于LED智能化的方向主要分為農(nóng)業(yè)智能化和光通訊智能化兩個方面。

                隨著工業(yè)4.0概念的出現(xiàn),生產(chǎn)制造的傳統(tǒng)思維正經(jīng)歷著前所未有的沖擊,工業(yè)化和信息化的高度融合和升級將是未來生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變的主旋律。作為具有龐大照明市場的LED行業(yè),在新的歷史形勢下,只有走LED智能化的道路才能越走越遠(yuǎn)。就目前而言,對于LED智能化的方向主要分為農(nóng)業(yè)智能化和光通訊智能化兩個方面。

                在互聯(lián)網(wǎng)概念還處在世界主流地位時,德國學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界于2013 年在漢諾威工業(yè)博覽會上第一次提出了“工業(yè)4.0 研究項目”,此概念的核心是信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems,CPS),整合各種數(shù)字信息、資源、產(chǎn)品和人,從而建立起高效快速靈活的信息化,數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。此概念一經(jīng)提出則從德國迅速傳播到歐洲,并開始影響世界。

                1、智能化LED照明的內(nèi)涵

                傳統(tǒng)的LED早在1962 年就已經(jīng)出現(xiàn),一開始LED產(chǎn)品只能發(fā)出低光度的紅光,而現(xiàn)在能發(fā)出的光已經(jīng)遍及可見光、紅外光以及紫外光;同時用途也從最初的指示燈、顯示板發(fā)展到顯示器、采光裝飾和照明。近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng),云計算等新技術(shù)的出現(xiàn),人們已經(jīng)不滿足于LED照明高亮度、低能耗、壽命長、功率小的這些基本的功能和所帶來的經(jīng)濟效益,而是更多的以LED與先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)相結(jié)合,從人體心理學(xué)、生理學(xué)和社會學(xué)出發(fā),考慮個體舒適度,光生物安全等改善學(xué)習(xí)、工作和生活的條件軟指標(biāo)和減少空氣污染保護環(huán)境的社會效益,即LED的智能化。

                而在工業(yè)4.0 的大背景下,結(jié)合近十幾年來傳統(tǒng)LED同質(zhì)化低端化出現(xiàn)嚴(yán)重產(chǎn)能過剩的問題,我們對于LED產(chǎn)品的發(fā)展和需求已經(jīng)不能僅僅的停留在照明的本身性能上,而是努力的與其他產(chǎn)業(yè)技術(shù)相結(jié)合,以期獲得具有復(fù)合功能的LED智能燈,從而對LED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能進(jìn)行分流。就目前為止,有兩個主要的分流方向,第一個是向農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域突破,第二個就是向光通訊領(lǐng)域發(fā)展。

                2、LED農(nóng)業(yè)智能化

                在農(nóng)業(yè)方面,我們知道光是植物生長發(fā)育最為重要的環(huán)境因素之一,對于植物的光合作用和生長發(fā)育新陳代謝都有著直接的調(diào)節(jié)作用。目前已知的環(huán)境因素,比如相對的潮濕、溫度、光強度和光質(zhì)量都對植物的生長和發(fā)展有著密切的影響。而在這些因素中,光質(zhì)量則直接影響植物干的生長,側(cè)分枝,葉擴展和色素的沉積等主要的生長指標(biāo)。而這些光質(zhì)量的集成,主要是通過持續(xù)強度的紅光,藍(lán)光,同時荷爾蒙信號的路徑對植物有著深刻的影響觸發(fā)生理學(xué)反應(yīng)從而對植物的生長和發(fā)展起著控制作用。

                采用LED作為控制植物生長的人工光源的優(yōu)勢在于具有高的能量轉(zhuǎn)換效率、使用的是直流電源、產(chǎn)品體積小,壽命長、波長確定、光強度/質(zhì)量比可調(diào)和低的熱能輸出。一些農(nóng)作物已經(jīng)在被LED光照下進(jìn)行培養(yǎng)了,比如蝸居、辣椒、小麥、菠菜等。研究表明,紅光對植物光合作用的器官發(fā)展有著重要的作用,同時它還可以增加植物上淀粉的積累量。同時有報道,用遠(yuǎn)紅外輻照植物可以提高稻殼的抗氧化性。這表明特定的光照輻射可以增加食物中的營養(yǎng)成分。

                總的來說,從長遠(yuǎn)的角度去看,LED大有取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢?;贚ED的智能照明系統(tǒng)技術(shù)可以被廣泛的應(yīng)用于植物或動物的生物研究中;同時這種智能系統(tǒng)還可以比較精確的確定特定植物生長所需要光照的強度和質(zhì)量;另外智能系統(tǒng)還可以分析不同光脈沖條件下植物的生長情況影響??梢灶A(yù)見基于LED的農(nóng)業(yè)智能化系統(tǒng)將會是“工業(yè)4.0”在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的重要體現(xiàn)。

                3、LED光通訊智能化(LiFi)

                Lifi被認(rèn)為是一種在21世紀(jì)出現(xiàn)的新的光設(shè)備。設(shè)計這種設(shè)備的基本思想是可以通過LED的燈光對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。但通過LED光能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量還是相對較少的。目前,Lifi被稱為Wi-Fi的一個優(yōu)化的版本,它的優(yōu)勢在于可以通過無線通訊大量的降低成本。

                被譽為“Li-Fi 之父”的英國愛丁堡大學(xué)教授Harald Hass(哈拉爾德-哈斯)認(rèn)為Lifi技術(shù)的核心在于發(fā)光二極管的強度和潛力。他同時認(rèn)為這種技術(shù)可以改變我們上網(wǎng),視頻,收發(fā)郵件等等。由于社會發(fā)展對數(shù)據(jù)的傳輸是有廣泛的需求,所以lifi 技術(shù)的應(yīng)用可以擴展到那些Wifi 技術(shù)覆蓋不到的領(lǐng)域,比如醫(yī)學(xué)技術(shù),發(fā)動機等各種其它的行業(yè)。由于lifi 被認(rèn)為是有著最快速的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù),所以這項技術(shù)就很有可能取代目前研究所和公司中廣泛應(yīng)用的wifi,同時人們可以用lifi 技術(shù)擴展更多的特殊領(lǐng)域。

                4、結(jié)束語

                在工業(yè)4.0概念的影響下,LED傳統(tǒng)行業(yè)必然要向智能化的趨勢進(jìn)行轉(zhuǎn)變,其發(fā)展方向也必然是工業(yè)化和信息化的高度融合。21世紀(jì)被稱為“光的世紀(jì)”,而植物所具有的光合作用也是萬物生命的基礎(chǔ),憑借著LED人工照明系統(tǒng)高光效低能耗,同時兼顧信息化可調(diào)控的優(yōu)勢,LED農(nóng)業(yè)智能化將會推動農(nóng)業(yè)和生物行業(yè)的高速大發(fā)展。

                另一方面,在光通訊行業(yè),Lifi的概念開始漸漸受到人們關(guān)注,這不僅僅是因為其相比于無線電磁波更高效,更廣泛的應(yīng)用。當(dāng)越來越多的人和設(shè)備接入無線網(wǎng)中,在空氣中傳播的電磁波就會越來越阻塞,這使得人們獲得一個持續(xù)的高速的信號變得很困難。所以基于LED的lifi技術(shù)的出現(xiàn)可以克服目前無線網(wǎng)絡(luò)中的諸多限制,從而提供一個安全、高效、高速的光通訊環(huán)境。


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