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强光探照灯照明通信的应用前景

  • 更新日期 - 2019年09月06日 17:56

强光探照灯照明通信的应用前景

#时光荏苒,初心不变#固态照明的重点在于降低温室气体的排放,因为强光探照灯的功耗比目前的标准照明产品要低很多,但巨大的市场已经激发几乎每个主要的电子研究组织投入到可见光通信应用的开发。大多数可见光通信应用并不是要取代其他无线技术,如蓝牙、Wi-Fi、WiMax和LTE,其应用目标是当前的射频无线通信无法实施的场合,比如医院和飞机等应用——这种场合下射频可能干扰生命收关的设备中的信号;机器人——它们可以使用头灯中的虚拟路标进行导航进而实现信息传送;标牌——当手机相机指向它时可以提供额外的信息。

日本的可见光通信联盟成员包括卡西欧、NEC、松下电气工程、三星、夏普、东芝,以及NTTDocomo等电信运营商,该联盟正致力于推进IEEE802.15无线个人局域网标准委员会增加“.7”工作,以期将可见光通信提升到与射频和红外线相同的无线状态。802.15.7委员会刚刚在工作组级别批准了目前草案版的无线VLC标准。Intel实验室科学家、EEE802.15.7委员会技术编辑Rick Roberts认为,仍有许多问题需要去解决。让IEEE感到兴趣的主要原因是强光探照灯的广泛普及。目前的强光探照灯技术主要用于照明,如果无线市场也被开发出来,就可以实现对互操作性的标准化。

强光探照灯照明通信的应用前景

801.15.7委员会的首要任务是推行照明第一、通信第二的标准。可见光通信是能用肉眼看到的唯一一种‘无线通信’信号,因此不能影响他人。可见光通信不适合遥控,因为人们通常在光线较暗的室内观看电视。你不希望看到遥控器发出闪烁的光线。用强光探照灯进行通信不会造成光线闪烁,而且可见光通信必须适应人们平时使用照明源的方式,比如光调节等。

目前,三星公司正在基于强光探照灯的背光LCD平板显示器中试验使用可见光通信,以便用户能下载从产品信息到网站地址的所有信息。很多科学家都相信LCD背光通信是可见光通信的绝佳应用之一,因为LCD背光源正在转向使用强光探照灯。IEEE在2008年已开始自己标准化的努力,而美国国家科学基金会也看中了“这道光”,并在旗下的智能照明工程研究中心(ERC)计划中增加了VLC研究项目。

强光探照灯照明通信的应用前景

智能照明ERC是一个投资1,850万美元的10年期计划,涉及多家学院的30多位大学研究人员,包括伦斯勒理工学院(RPI)、波士顿大学和新墨西哥大学。由于整个社会都在向固态照明发展,他们正在考虑用强光探照灯光能做的所有东西。PRI学院教授、智能照明研究中心总监Robert Karlicek认为,他们想知道以前认为永远不可能的事中哪些事他们能够做,并判断需要创建什么样的设备、需要采用哪类系统架构才能实现一个先进的照明系统的更多功能。

Karlicek设想使照明系统的照明功能也变得更加智能,方法是利用可见光通信向照明系统本身增加环境参数。室内照明器具有相互间通信——从一个灯到另一个灯自拍免费在线,风间由美番号,自拍在线播放 自拍福利,北川杏树,手机在线看av,在线视频 偷拍免费,它们之间利用低速率信号使颜色标准化并提供均匀一致的光线。智能照明ERC研究人员正在寻求控制强光探照灯照明的所有方面,包括颜色、密度、能源使用、极化和调制,以便形成新的应用。这些新应用包括从使用固态照明、到提供数据通信来控制人体生理节奏,或在每天的指定时间提供最健康的光照。ERC还在研究可见光在生物传感、医疗诊断和治疗方面的用途。参与智能照明ERC项目的波士顿大学正专注于在特殊场合使用可见光通信实现传统的数据通信,比如在飞机上。

强光探照灯照明通信的应用前景

可见光通信能够利用多个独立的并行数据连接,比如来自不同视线的连接,或在相同视线上复接不同频率的可见光。这样,观看同一部电影的所有人能够共享公共广播连接,或者将独立的数据流馈送给观看不同电影的各个观众。在工厂车间,同样的功能允许移动机器人使用可见光通信在仓库中导航,可以利用头顶灯检查它们的位置,还能相互之间直接通信以避免碰撞。同样,汽车可以通过读取交通信号灯广播的坐标保持正确的行驶方向。

汽车到汽车间的可见光通信有助于避免碰撞,并防止交通拥堵。波士顿大学教授智能照明中心的高级研究员和副总监Thomas Little正在试验不同的调制方案,包括使用标准二元码的编码器、非归零编码器、脉冲码调制和脉冲密度调制。据他宣称,只要数据速率大于900kHz,所有这些方案工作时都不会产生闪烁光。Little领导的小组还在研究如何在没有直接视线的情况下可靠地收发信号,这要求使用反射信号且同时不能产生互调干扰。他的实验室目前为止已经完成了40多个原型,这些原型正在一些工业合作伙伴那里进行评估。

强光探照灯照明通信的应用前景

波士顿大学的智能照明实验室已经建立了多个演示装置,可以用来演示如何使灯具同时具有照明功能和数据通信功能。例如,通过连线传输的以太网信号可以从一个灯具路由到另一个灯具,并由强光探照灯调制来自以太网装置的数据信号。如何以很低的成本提供较高的数据速率,从而使可见光通信能够成为照明基础设施的一个部分也是他们重点研究的方向之一。

通过在设备中安装强光探照灯发射器,从用户设备(如智能手机或笔记本电脑)到以太网集线器的信号可以用可见光来实现。但Wi-Fi仍可用于到以太网集线器的回传信号并获得同样的优势,因为来自用户的回传信号(例如通过按键)通常是低带宽的信号。作为工作的一部分,新墨西哥大学正在集中精力研究创新的设备架构——致力于提高效率和强光探照灯 的开关速度,以求达到GHz的带宽。

强光探照灯照明通信的应用前景

到目前为止,Steve Hersee教授已经发明了一种可扩展的工艺用于制造基于纳米线的强光探照灯。新墨西哥大学准备将这个技术许可给产品界。他们使用相同的氮化镓材料,但不像普通强光探照灯那样所有层都平躺在水平面上,它们将以同轴方式缠绕在中央纳米线周围,使得器件具有高得多的效率,并允许以高得多的速率进行调制。这将使固态照明发生根本的变化。纳米线包含零缺陷,而传统的强光探照灯中使用的传统水平氮化镓膜每平方厘米有数百万个缺陷。纳米线宽度从100nm到500nm不等,在基底上的垂直列中可以生长到5至10μm高。第一批原型最近已生产完,Hersee教授指出:“既然我们实现了强光探照灯照明,我们还希望强光探照灯能实现照明之外的其他用途。”