照明與現(xiàn)代人類的生活有著密不可分的關系，隨著科學技術的發(fā)展，LED技術也在不斷發(fā)展，為我們的生活帶來各種便利，為我們提供各種各樣生活信息，造福著我們人類。照明設備走向多功能整合的趨勢，讓許多原本跟照明產業(yè)無關的科技業(yè)者，也成為照明產業(yè)的一份子。

LED驅動仍為智慧照明主要挑戰(zhàn)所在

臺灣英飛凌(Infineon)資深行銷經理張文貴(圖1)表示，智慧照明的市場需求在近幾年有非常明顯的成長，特別是在公共照明領域。隨著世界各大城市全力推動智慧城市計畫，更高能源效率、更多功能的路燈設備，已開始出現(xiàn)在世界各地。

舉例來說，英飛凌目前正跟英特爾(Intel)、eluminocity合作，在歐洲推動一個智慧路燈專案。該專案所使用的路燈上，便搭載了各種環(huán)境感測器與雷達系統(tǒng)，當路燈照亮的范圍內沒有人車經過時，可以動態(tài)調低照度，以節(jié)省能源。而且，該智慧路燈不僅只是省電而已，還搭載了警報、交通流量偵測、空氣品質偵測、停車管理等功能，甚至還能加掛電動車充電樁模組，讓路燈直接為電動車充電。

多功能整合是路燈設備的未來，因此，電源、感測元件與嵌入式安全元件，都將在這類應用產品中扮演更重要的角色。不過，也因為路燈設備必須在既定空間內整合更多功能，因此在LED驅動子系統(tǒng)方面，勢必要做得更小巧、更高效率，才能把寶貴的空間留給其他功能。為此，英飛凌推出XDP技術平臺與CoolMOS與CoolGaN兩大系列產品，來縮小LED驅動子系統(tǒng)占用的空間。

事實上，就電源設計的角度來看，照明系統(tǒng)不僅面臨著LED驅動必須小型化的挑戰(zhàn)，還面臨兩個互相矛盾的技術要求：為了減少虛功，各國政府的法規(guī)都要求路燈必須支援功率因素校正(PFC)，但PFC同時是造成LED頻閃的最主要原因，而頻閃若沒有適當?shù)姆乐螌Σ?，輕則讓人覺得不舒服，重則讓人的健康受到損害。因此，如何在省電與人眼的舒適度之間取得平衡，一直是LED照明的驅動電路設計者最傷腦筋的問題。

針對上述挑戰(zhàn)，國際電子電機工程師協(xié)會(IEEE)已訂立了IEEE Std 1789-2015標準，對LED驅動電流的調變做出建議，以便讓路燈等高亮度LED照明應用能在電源效率與人眼的舒適度之間取得比較好的平衡。英飛凌所提出的解決方案，可以很輕松地讓路燈開發(fā)者設計出符合相關規(guī)范的應用產品。

多元感測器為照明創(chuàng)造附加價值

感測器是智慧照明不可或缺的元素，其中又以環(huán)境光偵測為最常見的基本功能。藉由環(huán)境光感測，照明燈具得以判斷其所處環(huán)境的光照情況，進而自動調節(jié)亮度，把能源效益發(fā)揮到最大。但除了環(huán)境光感測外，由于燈具在室內環(huán)境中往往位在制高點，是感測各種室內環(huán)境參數(shù)的絕佳位置，因此在燈具上整合有機化合物感測器(VOC)、影像感測器等感測器，將是值得觀察的趨勢。

奧地利微電子(ams)臺灣區(qū)總經理李定翰指出，對智慧燈具來說，搭載環(huán)境光感測器是最自然的選擇。透過環(huán)境光感測器，燈具可以掌握室內的光照狀況，進而自動調節(jié)亮度，達到最佳的省電效益。不過，照度感測只是最基本的功能，未來環(huán)境光感測器支援色溫感測，將是一大發(fā)展趨勢。藉由整合色溫感應功能，LED燈具還可以視當時環(huán)境自然光的色溫動態(tài)調整，打造出更舒適的光照條件。事實上，色溫變化對人的生理時鐘運作會有很大的影響，因此這種功能未來必然會更加普及。

除了環(huán)境光感測之外，由于燈具在室內所處的位置往往在制高點上，又不會有死角遮蔽，因此在燈具上整合其他感測器，例如影像、有機化合物感測等功能，也是十分理想的選擇。舉例來說，在燈具上添加影像感測器，再搭配對應的軟體，就可以計算出室內空間有多少人、活動狀況又是如何;若在燈具上加裝有機化合物感測器，就能實現(xiàn)室內空氣品質的監(jiān)測，讓空調系統(tǒng)得以更智慧化地調節(jié)。

簡言之，未來智慧燈具很可能成為室內環(huán)境的感測器中樞(Sensor Hub)之一，特別是針對環(huán)境參數(shù)的感測，因為燈具所處的位置實在太理想，值得善用。而看好這個發(fā)展趨勢，奧地利微電子已備妥各種可以與智慧照明結合的感測解決方案，包含影像、溫/濕度、有機化合物、聲音甚至光譜，幾乎室內應用所需的各種物理量感測，奧地利微電子都有對應方案，且從元件、硬體開發(fā)工具到軟體工具都一應俱全。

李定翰表示，提供完整的工具跟開發(fā)平臺，對智慧照明應用的開發(fā)十分關鍵。照明產業(yè)跟電子產業(yè)的背景不同，工程師的專業(yè)領域也不一樣，若要降低照明廠商整合感測功能的難度，并加快產品上市時程，解決方案供應商必然要有相對完整的方案跟開發(fā)環(huán)境。提供完整的開發(fā)環(huán)境，是奧地利微電子相關產品線的重要發(fā)展策略。

搶食燈具聯(lián)網(wǎng)商機ZigBee暫居上風

至于在燈具聯(lián)網(wǎng)技術方面，雖然有許多無線通訊協(xié)定均可應用于智慧照明，但就市場現(xiàn)況來看，ZigBee仍是燈具聯(lián)網(wǎng)最常見的無線通訊協(xié)定。至于在有線技術方面，DALI與KNX這兩個標準則各有優(yōu)勢，其中DALI是專為燈具所設計的標準，至于KNX則是更泛用的建筑自動化協(xié)定，可以支援多種實體介面，包含無線通訊在內。

臺灣德國萊因(TüV)資訊與通信技術經理于凱群分析，雖然近年來有許多無線通訊協(xié)定標準均鎖定智慧家庭、智慧照明等消費性應用市場，但單以智慧照明來看，ZigBee還是目前最主流的無線通訊協(xié)定。因為ZigBee發(fā)展得早，技術相對成熟，加上本身可以支援網(wǎng)狀網(wǎng)路(Mesh Network)拓撲，因此不管是要增加新的節(jié)點，或是在某一節(jié)點設備損壞時改走其他路由，都可以很輕松地實現(xiàn)。

除了網(wǎng)路架構本身的優(yōu)勢外，ZigBee非常省電，也是其應用設計上的一大優(yōu)勢。以燈光的開關來說，目前已經有業(yè)者開發(fā)出完全不依賴電池，只要靠使用者按壓開關產生的細微能量，就可以收發(fā)ZigBee訊號的無線開關裝置。這種應用產品最大的賣點在于開關跟燈具的連接不需要實體纜線，因此開關可以放在任何地方，又不用鉆墻拉線。

至于近年才出現(xiàn)的LoRa、Sigfox等窄頻長距離通訊，其技術特性也可以用在智慧照明上，但比較有優(yōu)勢的應用在戶外照明或是大型場域，因為這類應用所需求的通訊距離，常常會超過ZigBee等短距無線技術的能力所及。

針對智慧照明所使用的各種有線/無線通訊協(xié)定標準，德國萊茵都有對應的技術資源，可滿足開發(fā)者對各種設計驗證及顧問咨詢的服務需求。雖然LED在生活中處處可見，但是LED也還有一些不足需要我們的設計人員擁有更加專業(yè)的知識儲備，這樣才能設計出更加符合生活所需的產品。