在效率和质量方面，发光二极管(LED)是当今照明技术的MVP。一组中国研究人员正在使用最近的LED改进作为跳板，以启动更加互连的照明网络。
(资料图)
在他们于2022年9月30日发表在《智能与融合网络》上的研究中，他们提出了与物联网接口的光联网的概念，以通过提供信息服务来改善人类的健康和福祉。
“随着人们在室内度过的时间越来越多，通过将信息技术与通信技术相结合，提供一个提供智能照明和信息服务的照明网络是绝对必要的，”清华大学电子工程系教授宋健说。
由于LED是基于硅的，它可以促进照明网络与不同电子和智能控制机制的低成本深度集成。除了照明控制，来自信息和通信技术(ICT)领域的研究人员已经证明了一种称为可见光通信(VLC)的可行性，它通过调制LED光强度来传输信息。这种通信形式可以同时支持定位、数据传输甚至光学治疗等信息服务，而不会造成眼睛疲劳或损伤。
“ICT和人类科学相关领域的快速发展促使我们提出将光联网(IoL)作为平台的想法并开发其关键功能，”Song说。
为了将IoL与泛在照明网络相结合，研究人员将传感器、通信模块和智能处理单元结合到单个LED灯中，形成一个“节点”，并采用电力线通信(PLC)和5G无线通信等电信技术作为手段联网。
由专门设计的传感节点组成的IoL传感器网络可以收集光强度、颜色、有害气体水平、移动物体等信息。
这种类型的IoL的应用包括“智能”疗养院，出于安全和安保原因可以定位住户，或者可以及时检测到厨房煤气泄漏。光强度或颜色的自动调节可以根据用户喜好定制舒适的环境或作为进行光学治疗的手段。
为了有效且高效地适应这些功能，研究人员开发了算法并进行了硬件实验，以展示高速数据传输的系统性能。这包括试验实时光束对准VLC设计，该设计可以根据用户的位置快速调整发射光源的方向。
研究人员研究了不同约束下的资源优化，例如通信和定位服务分配不同的频率和功率，以及通信和照明以满足包括强度和均匀性在内的各种照明要求。
清华大学电子工程系教授杨辉表示：“由于照明网络将执行通信和定位服务，因此优化功率分配至关重要。”
为了支持视频传输和实时定位等应用，研究人员正在探索能够适应基站严格的定时要求并最大限度地减少延迟的调度算法。
先前的研究表明，光可用于治疗某些皮肤病或神经退行性疾病，显示了非侵入性光学治疗的可能性。团队通过设计一个以LED灯闪烁频率进行光频闪照射的实验来探索这种可能性。
清华大学电子工程系教授王晓飞说：“我们调查的初步结果通过皮肤电活动信号和其他方法证实了光刺激与人体反应之间的关系。”“这表明IoL平台可以通过智能和自动控制光源的闪烁频率来调节人类情绪和大脑活动。”
根据这项研究，在未来的步骤中，研究人员计划将个别技术整合到护理设施等环境中，这可以在资源限制下受益于智能传感、通信和优化。
灯光与环境的结合创造了一个高度交互、复杂和动态的系统，对个体来说差异巨大、多样性很大，”同济大学建筑与城市规划学院教授洛溪浩说。“实时感知的优势、瞬时响应和IoL支持的无缝信息互连肯定可以在将以人为中心的照明概念变为现实方面发挥重要作用。”
