智能照明應(yīng)用發(fā)展與趨勢

王子卓越

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智能照明應(yīng)用發(fā)展與趨勢

王子卓越

（河南平頂山舞鋼市第一高級中學(xué)，河南 平頂山 462500）

燈是人類征服黑暗的一大發(fā)明，你能想象黑夜里沒有燈照明嗎？答案是不能，人們已經(jīng)習(xí)慣了在燈光的陪伴下度過黑暗，迎來黎明。從古至今，燈一直是光明的代名詞，驅(qū)逐黑暗，帶來希望，人們寄予了燈很多美好的愿望。不同的年代，有不同的燈，從早期的燧人氏磚木取火，到后期的油、電到現(xiàn)在琳瑯滿目的裝飾燈，照明工具經(jīng)歷了無數(shù)次的變革。這既是照明的發(fā)展歷史，也是人類發(fā)展史的見證。而現(xiàn)在，燈不僅僅是照明工具，隨著燈的普及與發(fā)展，對燈的使用性能要求也越來越高。從2013年智能硬件開始興起，智能照明開始慢慢涌現(xiàn)。由于互聯(lián)網(wǎng)無處不在，智能照明將不再是空話。

電燈；智能照明；智能化；工業(yè)革命

1 電燈與照明簡述

1.1 電燈概述

電燈是通過將電能轉(zhuǎn)化為光的人造照明用具，出現(xiàn)于第二次世界工業(yè)革命，是美國科學(xué)家愛迪生通過1 000多次堅(jiān)持不懈的試驗(yàn)，在1 600多種材料中找到了耐熱的材料——竹絲，就這樣世界上第一盞可以長時(shí)間亮燈的電燈出現(xiàn)了。之后，愛迪生又通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可以鎢絲作為燈絲，其性能優(yōu)于碳化的竹絲，這樣就有了我們現(xiàn)在比較常見的鎢絲電燈。

早期的燈具樣式比較簡單，功能也比較單一，而目前的燈具集合外形與功能于一體，既要具有相對某些場景的實(shí)用性，還要具有裝飾性的外觀?，F(xiàn)代的燈具大致按場景分為家居照明、工業(yè)照明、商業(yè)照明、道路照明、景觀照明等。家居照明是源于最初的電的出現(xiàn)而發(fā)明的最早的白熾燈，之后逐漸有了熒光燈、節(jié)能燈、LED等；商業(yè)照明也是在白熾燈基礎(chǔ)上形成的，主要分為聚光、泛光，例如常見的LED顯示屏、街上的各色標(biāo)牌、廣告燈、背景燈等；工業(yè)照明的燈源以氣體放電燈、熒光燈為主，同時(shí)根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場具有防爆、防水、防塵等特性；道路照明燈則要在照明的同時(shí)考慮到安全照明范圍以及燈光的透霧性；而景觀照明并不需要太高的照度，只要考慮到其美觀性與節(jié)能性。

電燈的照明涉及到我們生活的方方面面，是我們的日常消耗品，而隨著社會的進(jìn)步與科技的發(fā)展，燈具所具有的性能與功能也趨于多樣化。

1.2 照明的發(fā)展歷程

日出而明，日落而黑，我們的祖先都是利用自然光的天然照明。照明是為了創(chuàng)造良好的可見度，更加方便人類的生活，它是一種利用各種光源（自然光、火把、燈具等）照亮人們工作或生活場所的一種措施。而照明又分為天然采光和人工照明，前者主要利用太陽和天空光產(chǎn)生的，后者則是人為通過某種手段實(shí)現(xiàn)的。

我們的生活離不開燈光的照耀，在電燈出現(xiàn)之前，人們是怎么照明的呢？在遠(yuǎn)古時(shí)期，人們最初對于燈的設(shè)計(jì)靈感是來源于燒烤獵物，人們發(fā)現(xiàn)動物脂肪可以燃燒，通過石頭盛放動物脂肪，第一盞燈就產(chǎn)生了；春秋時(shí)期，人們發(fā)現(xiàn)植物油也可以燃燒，就將豆脂放在陶制的器皿里，再放上一條燈芯就可以燃燒了，這也是后期煤油燈的雛形；隨后的夏商時(shí)期，人們逐漸掌握了冶煉技術(shù)，青銅燈逐漸開始盛行，之后植物油燈又被煤油燈取代，當(dāng)然，在使用油燈照明的同時(shí)，人們并不滿足，公元前3世紀(jì)左右，人們發(fā)明了蜂蠟做成的蠟燭；在18世紀(jì)發(fā)明了石蠟做成的蠟燭，并開始用機(jī)器大量生產(chǎn)；直到19世紀(jì)末，愛迪生發(fā)明了電燈，從此人類走向用電照明的時(shí)代。

照明經(jīng)歷了從火、油到電的發(fā)展歷程，是人類文明與科技不斷進(jìn)步的真實(shí)寫照，也是人類追求美好生活不懈努力的結(jié)果。

2 智能照明

2.1 照明的重要性

照明對于人類的重要性是無庸置疑的，我們的日常生活離不開照明。在工業(yè)制造中，隨著生產(chǎn)力的進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)對于照明的要求也在逐步提高，而不同的生產(chǎn)制造需要不同的滿足生產(chǎn)條件的燈，想要提高生產(chǎn)效率，一種適合且好的照明工具就顯得尤為重要。例如在大型倉庫或生產(chǎn)車間等一些高度比較高的廠房，需要光源集中、高度照射較大的深照型燈具，配光范圍比較寬，照射面積比較廣的廣照型燈具就適用于會議室、教室等地照明。

燈具的色溫會影響人的心情，冷光比較明亮潔凈，給人一種較為清晰明亮的感覺，適用于工作、學(xué)習(xí)；而暖光可以制造一種較為溫馨自然的環(huán)境效果，帶著陽光的效果，給人一種溫馨舒適的效果。同樣，照明的明暗度，即照度，也可以通過調(diào)節(jié)光照的明暗形成不同的光照效果。而我們每天無論工作、學(xué)習(xí)，或是購物、游玩，每個(gè)地方都會有燈為我們帶來光明，它已經(jīng)是我們不可分割的一部分。

2.2 智能照明簡述

從愛迪生發(fā)明電燈距今已有一百多年的歷史，在短短的一百多年的時(shí)間，照明燈具與系統(tǒng)發(fā)生了翻天覆地的變化。如今，照明燈具的靈活性和精度越來越高，使用越來越廣泛，尤其在LED燈以及熒光燈出現(xiàn)以后，照明燈具與系統(tǒng)朝著自動化與智能化的方向發(fā)展。照明行業(yè)是20世紀(jì)90年代進(jìn)入中國市場，但由于受到消費(fèi)者的消費(fèi)意識、市場環(huán)境、產(chǎn)品價(jià)格等的影響，導(dǎo)致其發(fā)展較為緩慢。但近些年，由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，智能化已經(jīng)是當(dāng)代科技的潮流，照明系統(tǒng)也不例外。

智能照明是指結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、有線以及無線通訊技術(shù)（比如WiFi、GPRS、NB-IOT等）以及計(jì)算機(jī)的智能化信息處理功能（如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等），實(shí)現(xiàn)對照明設(shè)備的開、關(guān)、明暗度調(diào)節(jié)、定時(shí)開關(guān)、節(jié)能、檢測等功能。與傳統(tǒng)的照明相比，由于智能照明可以實(shí)現(xiàn)更為高效、安全、節(jié)能的效果，因此，智能照明在道路交通領(lǐng)域、家居、市政建設(shè)、公共領(lǐng)域設(shè)施中廣為應(yīng)用。智能照明控制系統(tǒng)有許多的特性，比如它可以隨著不同的場景而更換不同類型的燈光，甚至是燈光的淡入和淡出都能得到完美切換，或根據(jù)設(shè)定的程序定時(shí)控制，根據(jù)時(shí)序?qū)崿F(xiàn)不同時(shí)間變換不同顏色的燈，或按照某一規(guī)律實(shí)現(xiàn)一組燈的明滅以及顏色變換。同時(shí)，某些燈具有紅外射線功能，我們可以手持遙控器對燈光進(jìn)行控制或是通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控?zé)艄狻?/p>

2.3 智能照明的特點(diǎn)與優(yōu)勢

傳統(tǒng)照明一般是手動控制能源開關(guān)，這種方式的燈具布線復(fù)雜、光源光亮固化、功率消耗大，且手動開關(guān)存在很大的安全隱患，也不符合國家倡導(dǎo)的綠色環(huán)保節(jié)能的理念，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)社會發(fā)展的需要。而智能照明采用智能照明控制系統(tǒng)，使照明按照預(yù)先設(shè)定的照明模式進(jìn)行工作，這樣就可以實(shí)現(xiàn)燈光的半自動化或自動化工作，所以相比于傳統(tǒng)的照明，智能照明有很大的優(yōu)勢。

2.3.1 實(shí)現(xiàn)智能化控制

由于不同的照明區(qū)域以及現(xiàn)場對照明質(zhì)量的要求不同，需要控制照度來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制。采用智能照明系統(tǒng)，可以通過預(yù)先設(shè)定的多種狀態(tài)按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行自如切換。例如現(xiàn)在興起的智能路燈照明系統(tǒng)，可以根據(jù)晴天、陰天、雨雪天、黃昏、晚上等多個(gè)場景設(shè)置路燈的開關(guān)，根據(jù)路燈所在的位置及區(qū)域設(shè)定開關(guān)一組燈的明滅狀態(tài)，并根據(jù)四季季節(jié)的早晚光線差異調(diào)節(jié)同一時(shí)間燈光的明暗程度，甚至現(xiàn)在一些企業(yè)結(jié)合智能充電樁與數(shù)據(jù)采集功能于智能路燈中，實(shí)現(xiàn)照明的同時(shí)，采集周圍環(huán)境的空氣質(zhì)量、溫濕度以及實(shí)現(xiàn)電動車輛的充電。

2.3.2 改善工作環(huán)境，延長使用壽命

傳統(tǒng)照明中，因日光燈配有鎮(zhèn)流器，導(dǎo)致經(jīng)常以較低的頻率閃動，長時(shí)間在這種燈光下工作，會導(dǎo)致人眼睛疲勞，難以集中注意力，工作效率降低。而智能照明系統(tǒng)中的燈具克服了燈光的頻閃缺陷，啟動穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)亟档土藷艟叩墓ぷ鲏毫?，可以為人們提供舒心的工作環(huán)境，且這種燈具具有較長的使用壽命，其壽命比之傳統(tǒng)燈延長了2～4倍。

2.3.3 節(jié)能

智能照明可以對燈具進(jìn)行智能調(diào)光，例如室外光線較強(qiáng)時(shí)，燈光照度自動調(diào)暗，室外光線較暗時(shí)，室內(nèi)照度則自動調(diào)亮，使之無論在什么場合什么天氣，室內(nèi)的照度維持在某一恒定值附近，充分利用自然光的光照條件，并關(guān)掉不需要的燈具，同時(shí)，采用按照時(shí)間設(shè)置工作狀態(tài)的方式，最大限度地節(jié)約了能源。一般智能照明可以節(jié)約20%～40%的電能，不但降低了用戶的電費(fèi)支出，也減輕了供電壓力。

2.3.4 安裝便捷，集中化管理

智能照明采用總線式系統(tǒng)，這樣既便于集中化管理，又安裝便捷，工作人員可遠(yuǎn)程集中監(jiān)測燈的運(yùn)行狀態(tài)，這樣一旦有異常狀況可以及時(shí)處理。智能照明由于其安全、高效，管理方便，開始走入千家萬戶。

3 照明的發(fā)展趨勢

智能照明是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，在過去10年間，我們提到智能照明還只是局限在較小的范圍內(nèi)，但目前智能照明的使用越來越廣泛，同時(shí)，照明也朝著越來越智能化、綠色化以及功能多樣化發(fā)展。隨著技術(shù)的發(fā)展，照明系統(tǒng)會隨著時(shí)間、環(huán)境實(shí)現(xiàn)自動化控制的同時(shí)，也將結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，多元化的服務(wù)于人類，對人的信息、環(huán)境信息、照明的運(yùn)行信息進(jìn)行收集，或是結(jié)合傳感器、顯示屏、充電樁、視頻監(jiān)控等，多種功能結(jié)合，建設(shè)多功能路燈系統(tǒng)。

想象一下，如果整個(gè)城市照明網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都有了這些功能，這樣隨時(shí)隨地地可以了解周圍的環(huán)境情況，可以隨時(shí)調(diào)節(jié)自己的出行計(jì)劃或找到便捷充電樁，會為生活帶來很大的便利。例如德國漢堡通過結(jié)合智能路燈、傳感器、智能環(huán)境和智能交通，實(shí)現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅，其環(huán)境傳感器可實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)控，同時(shí)，采集道路的車輛運(yùn)行路況，將擁堵的畫面及時(shí)傳遞給交通部門，實(shí)現(xiàn)交通優(yōu)化；而荷蘭的阿姆斯特丹建設(shè)了世界上第一條能夠發(fā)光的智能公路，通過在公路上涂一種夜光漆材料，白天吸收日光，在晚上能提供長達(dá)10 h的照明，同時(shí)，設(shè)有隨著汽車開進(jìn)而逐漸亮起、汽車駛離后而熄滅的節(jié)能燈具，而其設(shè)有的電動汽車感應(yīng)帶，可以在汽車行駛過程中為汽車充電。

在智慧城市的建設(shè)中，節(jié)能、環(huán)保是永恒的主題，照明系統(tǒng)是其中的重中之重，智能、環(huán)保以及功能多樣化是照明不可避免的趨勢。

4 結(jié)束語

在正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)給照明對象以正確的照明，同時(shí)，提供正確的色溫、照明時(shí)長以及合適的照度，這是智能照明的核心。智能照明有著遠(yuǎn)大的市場前景，推進(jìn)智能照明會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。當(dāng)然，我國現(xiàn)在的智能照明的普及范圍還不夠廣，但相信隨著技術(shù)的進(jìn)步與提高，智能照明會為我們帶來更多的便利。

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2095－6835（2018）24－0150－02

U491.53

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.150

〔編輯：張思楠〕