智能照明應用發展與趨勢

王子卓越

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智能照明應用發展與趨勢

王子卓越

（河南平頂山舞鋼市第一高級中學，河南 平頂山 462500）

燈是人類征服黑暗的一大發明，你能想象黑夜里沒有燈照明嗎？答案是不能，人們已經習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、電到現在琳瑯滿目的裝飾燈，照明工具經歷了無數次的變革。這既是照明的發展歷史，也是人類發展史的見證。而現在，燈不僅僅是照明工具，隨著燈的普及與發展，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。由于互聯網無處不在，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化為光的人造照明用具，出現于第二次世界工業革命，是美國科學家愛迪生通過1 000多次堅持不懈的試驗，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間亮燈的電燈出現了。之后，愛迪生又通過實驗發現可以鎢絲作為燈絲，其性能優于碳化的竹絲，這樣就有了我們現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用性，還要具有裝飾性的外觀。現代的燈具大致按場景分為家居照明、工業照明、商業照明、道路照明、景觀照明等。家居照明是源于最初的電的出現而發明的最早的白熾燈，之后逐漸有了熒光燈、節能燈、LED等；商業照明也是在白熾燈基礎上形成的，主要分為聚光、泛光，例如常見的LED顯示屏、街上的各色標牌、廣告燈、背景燈等；工業照明的燈源以氣體放電燈、熒光燈為主，同時根據應用現場具有防爆、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，而隨著社會的進步與科技的發展，燈具所具有的性能與功能也趨于多樣化。

1.2 照明的發展歷程

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生的，后者則是人為通過某種手段實現的。

我們的生活離不開燈光的照耀，在電燈出現之前，人們是怎么照明的呢？在遠古時期，人們最初對于燈的設計靈感是來源于燒烤獵物，人們發現動物脂肪可以燃燒，通過石頭盛放動物脂肪，第一盞燈就產生了；春秋時期，人們發現植物油也可以燃燒，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；隨后的夏商時期，人們逐漸掌握了冶煉技術，青銅燈逐漸開始盛行，之后植物油燈又被煤油燈取代，當然，在使用油燈照明的同時，人們并不滿足，公元前3世紀左右，人們發明了蜂蠟做成的蠟燭；在18世紀發明了石蠟做成的蠟燭，并開始用機器大量生產；直到19世紀末，愛迪生發明了電燈，從此人類走向用電照明的時代。

照明經歷了從火、油到電的發展歷程，是人類文明與科技不斷進步的真實寫照，也是人類追求美好生活不懈努力的結果。

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。在工業制造中，隨著生產力的進步，工業生產對于照明的要求也在逐步提高，而不同的生產制造需要不同的滿足生產條件的燈，想要提高生產效率，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、學習；而暖光可以制造一種較為溫馨自然的環境效果，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，也可以通過調節光照的明暗形成不同的光照效果。而我們每天無論工作、學習，或是購物、游玩，每個地方都會有燈為我們帶來光明，它已經是我們不可分割的一部分。

2.2 智能照明簡述

從愛迪生發明電燈距今已有一百多年的歷史，在短短的一百多年的時間，照明燈具與系統發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燈以及熒光燈出現以后，照明燈具與系統朝著自動化與智能化的方向發展。照明行業是20世紀90年代進入中國市場，但由于受到消費者的消費意識、市場環境、產品價格等的影響，導致其發展較為緩慢。但近些年，由于物聯網技術、信息技術以及計算機技術的快速發展，智能化已經是當代科技的潮流，照明系統也不例外。

智能照明是指結合物聯網技術、有線以及無線通訊技術（比如WiFi、GPRS、NB-IOT等）以及計算機的智能化信息處理功能（如數據采集、數據分析等），實現對照明設備的開、關、明暗度調節、定時開關、節能、檢測等功能。與傳統的照明相比，由于智能照明可以實現更為高效、安全、節能的效果，因此，智能照明在道路交通領域、家居、市政建設、公共領域設施中廣為應用。智能照明控制系統有許多的特性，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，或根據設定的程序定時控制，根據時序實現不同時間變換不同顏色的燈，或按照某一規律實現一組燈的明滅以及顏色變換。同時，某些燈具有紅外射線功能，我們可以手持遙控器對燈光進行控制或是通過結合物聯網技術實現遠程調控燈光。

2.3 智能照明的特點與優勢

傳統照明一般是手動控制能源開關，這種方式的燈具布線復雜、光源光亮固化、功率消耗大，且手動開關存在很大的安全隱患，也不符合國家倡導的綠色環保節能的理念，遠遠不能適應社會發展的需要。而智能照明采用智能照明控制系統，使照明按照預先設定的照明模式進行工作，這樣就可以實現燈光的半自動化或自動化工作，所以相比于傳統的照明，智能照明有很大的優勢。

2.3.1 實現智能化控制

由于不同的照明區域以及現場對照明質量的要求不同，需要控制照度來實現多點控制。采用智能照明系統，可以通過預先設定的多種狀態按照預先設定的時間進行自如切換。例如現在興起的智能路燈照明系統，可以根據晴天、陰天、雨雪天、黃昏、晚上等多個場景設置路燈的開關，根據路燈所在的位置及區域設定開關一組燈的明滅狀態，并根據四季季節的早晚光線差異調節同一時間燈光的明暗程度，甚至現在一些企業結合智能充電樁與數據采集功能于智能路燈中，實現照明的同時，采集周圍環境的空氣質量、溫濕度以及實現電動車輛的充電。

2.3.2 改善工作環境，延長使用壽命

傳統照明中，因日光燈配有鎮流器，導致經常以較低的頻率閃動，長時間在這種燈光下工作，會導致人眼睛疲勞，難以集中注意力，工作效率降低。而智能照明系統中的燈具克服了燈光的頻閃缺陷，啟動穩定，適當地降低了燈具的工作壓力，可以為人們提供舒心的工作環境，且這種燈具具有較長的使用壽命，其壽命比之傳統燈延長了2～4倍。

2.3.3 節能

智能照明可以對燈具進行智能調光，例如室外光線較強時，燈光照度自動調暗，室外光線較暗時，室內照度則自動調亮，使之無論在什么場合什么天氣，室內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，并關掉不需要的燈具，同時，采用按照時間設置工作狀態的方式，最大限度地節約了能源。一般智能照明可以節約20%～40%的電能，不但降低了用戶的電費支出，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，這樣既便于集中化管理，又安裝便捷，工作人員可遠程集中監測燈的運行狀態，這樣一旦有異常狀況可以及時處理。智能照明由于其安全、高效，管理方便，開始走入千家萬戶。

3 照明的發展趨勢

智能照明是物聯網的重要組成部分，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，但目前智能照明的使用越來越廣泛，同時，照明也朝著越來越智能化、綠色化以及功能多樣化發展。隨著技術的發展，照明系統會隨著時間、環境實現自動化控制的同時，也將結合物聯網通信技術，多元化的服務于人類，對人的信息、環境信息、照明的運行信息進行收集，或是結合傳感器、顯示屏、充電樁、視頻監控等，多種功能結合，建設多功能路燈系統。

想象一下，如果整個城市照明網絡系統都有了這些功能，這樣隨時隨地地可以了解周圍的環境情況，可以隨時調節自己的出行計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合智能路燈、傳感器、智能環境和智能交通，實現人來燈亮，人走燈滅，其環境傳感器可實現對環境的監控，同時，采集道路的車輛運行路況，將擁堵的畫面及時傳遞給交通部門，實現交通優化；而荷蘭的阿姆斯特丹建設了世界上第一條能夠發光的智能公路，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10 h的照明，同時，設有隨著汽車開進而逐漸亮起、汽車駛離后而熄滅的節能燈具，而其設有的電動汽車感應帶，可以在汽車行駛過程中為汽車充電。

在智慧城市的建設中，節能、環保是永恒的主題，照明系統是其中的重中之重，智能、環保以及功能多樣化是照明不可避免的趨勢。

4 結束語

在正確的時間、正確的地點給照明對象以正確的照明，同時，提供正確的色溫、照明時長以及合適的照度，這是智能照明的核心。智能照明有著遠大的市場前景，推進智能照明會帶來巨大的經濟效益與社會效益。當然，我國現在的智能照明的普及范圍還不夠廣，但相信隨著技術的進步與提高，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〕