灯光物语!

2021-06-11 09:35
新潮电子 2021年5期
关键词:全屋色温智能家居

全屋智能的第一步

“早上六点半,音乐开始响起、灯光开始慢慢亮起、窗帘慢慢拉开。这时,伴随美妙的音乐睁开双眼,看到有一盏施华洛世的水晶灯映入眼帘。在床上恢复一下,然后下床,去卫生间,这时背景音乐开始播放今天的新闻、天气预报。”以灯光为核心,实现声光电一体化,成为人们体验全屋智能的第一步。

相对于智能机器人、智能门锁等“网红级”智能家居产品,智能照明在的大众市场并不是特别敏感的话题,然而,全面渗透进入智能家居生活的智能灯光实际上可以说是全屋智能的第一步。

灯光照明原本就是现代社会是不可或缺元素,随着时代的进步,灯光不仅仅起到照明的作用,它还烘托出家庭装修的品位,以及生活的情调,能够在不同的情景下,变换不同的灯光,让环境变得更加的浪漫、温馨。原本就能影响人们心情的灯光,在AI的控制下能轻松地做到“懂”你,从而赋予家更多的情感元素。

成长迅猛的全屋智能灯光市场

从20世纪90年代开始,国外智能照明系统厂商开始在中国投资建厂。近几年,中国智能照明市场增长迅速。据数据统计,中国智能照明市场规模从2005年的19亿元增长至2017年的近150亿元,年增长率保持在25%左右。智研咨询发布的《2020-202 6年中国智能照明控制系统行业竞争格局及投资盈利分析报告》显示:2018年我国智能照明产业中控制系统规模为281. 2億元,占智能照明产业规模总量的72.61%;灯具及其他配件产品规模为106.1亿元,占比为27.39%。随着产业技术水平的进步以及下游应用市场的扩展,预计到2020年我国智能照明产业规模将增长至780.7亿元,其中智能照明控制系统规模有望增长至5 47.3亿元。未来,在智能家居的推动下,我国智能照明行业市场规模将加速扩大。智能照明控制系统本身的应用较为广泛,其应用功能的实现,主要是基于LED技术和无线技术以及总线技术等的支持,进而实现各类控制功能。而基于智能照明控制系统使用需求和要求的不断提高,未来其将会朝向绿色化、智慧化、远程化等方向发展。

新兴技术推动产业成熟

技术创新一直以来都是推动全球照明产业发展的核心动力,回首过往,19世纪末,美国爱迪生在1879年发明了碳丝白炽灯,人类正式进入电气照明时代;20世纪30年代,欧美研制出荧光灯后,光源进入低压气体放电时代;20世纪80年代,小功率高压钠灯和小功率金属卤化物灯的出现,让光源逐步进入小型化、节能化和电子化的新时代;20世纪末至今,氮化镓LED奠定了现代LED进入通用照明领域的基础。照明行业是20 世纪90 年代进入中国市场,但由于受到消费者的消费意识、市场环境、产品价格等的影响,导致其发展较为缓慢。但近些年,由于物联网技术、信息技术以及计算机技术的快速发展,智能化已经是当代科技的潮流,照明系统也不例外。

智能照明需要结合物联网技术、有线以及无线通信技术(比如WiFi、GPRS、NB-IOT 等)以及计算机的智能化信息处理功能(如数据采集、数据分析等),实现对照明设备的控制,而在全屋智能大趋势下,AI智能、大数据、边缘计算等新一代信息技术成为智能照明使用体验和能否落地的关键。

告别伪智能的灯光

早期智能灯光并没有人们想象的聪明,以飞利浦第一代Hue为例,其无非是通过中控实现对灯光的远程控制而已,而在智能家居跑马圈地的那几年,所谓的智能照明无非是让用户通过手机APP控制居室灯光开关或调节RGB色调,看似新奇的操作反而让灯光控制变得烦琐。随着人们对智能家居体验和认知的深入,主动反馈式智能灯光系统开始成为主流,智能灯光系统会根据检测到用户是否在家中而决定灯光的开启与关闭,更“聪明”一些的智能灯光系统则会根据时间、环境亮度及温度调节灯光状态。然而,这些智能照明技术的探索核心一直停留在灯控技术上,没有真正从提升用户体验的角度去实现照明的智能化。智能照明不仅涉及智能产品本身,还牵涉到传感器、人工智能,以及物联网等多个跨界领域。需要多个领域企业协同合作,才能充分调动并发挥智能家居整体优势。以蓝牙语音控制为例,阿里巴巴人工智能实验室基于天猫精灵1000多万的庞大用户,通过技术赋能、数据赋能、营销赋能、渠道赋能更好地服务智能照明行业合作,让更多的用户能以更自然、更符合人类交互习惯的语音同智能照明系统建立联系,最终让科技拥有温度。

以人为本的智能照明

智能照明不仅要做到: 光是我们“眼之所见”,还要是我们“心之所想,情之所想”。

智能照明的核心是在正确的时间,正确的地点给照明的目标提供正确的照明,包括合适的照度,合适的色温合适的颜色合适的照明时长,手段是照明开关,调光,调色等。在给人提供照明时,不仅需要关注照明的视觉效应,更多的关于照明的非视觉效应,比如光生物安全,光调节人的生理 节律,光调节人的情绪,也就是应该更多的关注人的健康,包括舒适,生理和情绪等,这就是“以人为本的照明”。

相对传统光视觉而言,智能灯光的核心价值在于实现非视觉效应。光不仅仅影响到人类皮质醇和内分泌激素的分泌,甚至还影响到孩子们的注意力,睡眠质量和考试成绩等,所以光照明越来越成为一个多交叉学科的研究。

想要智能照明实现如此复杂的效果,必须要融合AI、大数据、边缘计算等前沿技术,不仅要采集、分析用户偏好,更要主动调节照明效果以调节用户心理甚至生理反应。

节能环保的附加值

梦幻的灯光变化、奇妙的控制体验,全屋整体智能可调光系统带给我们惊喜的同时,会耗费更多电力吗?实际上,除智能化发展趋势外,节能环保一直都是智能照明系统的一大特色。智能照明控制系统作为智能家居系统中减少能耗最多的一个系统,占到了整个系统里的60%~70%,而实现智能照明控制一般都可以节约20~40的电能,不仅减轻了供电压力,也延长了光源的寿命,因为光源的损坏的主要原因是电网过压所导致的,而智能照明控制系统采用的软启动方式,能够有效地控制电网冲击电压和浪涌电压,使灯丝免受热冲击,从而使光源寿命延长2~4倍,这对于大量使用光源和安装的区域更具有特殊的意义。因此,智能照明系统作为与日常生活中最为紧密相关的产品,自然而然地就扮演着智能家居系统中的重要角色,许多家庭用户的全屋智能建设,都是因为智能照明控制系统而开始的。

庞大的智能照明系统

智能照明系统同智能加入融合在一起后,在智能化方向上更多强调“无感”,让家居光线的转换成为一件自然而言的事情,但其“智能”的背后,往往有着若干个子系统的支撑。智能照明系统是整个智能家居的基础部分,其特别适用于大面积住房,其以电磁感应方式将供电系统的输入电压予以优化,采用AC-AC直接變换技术调整电压,输给照明负载的电压为灯具设计电压的最佳值,这样既节省用电,智能照明控制系统又延长灯具的寿命,同时也保证了照明标准要求的三重目的。物联网智能照明系统的开关方式非常多,能够选择多种工具,包括有电脑、手机、遥控器、ipad等等。另外智能照明系统的功能也非常多,包括有灯光调节、智能调光、延时控制、场景设置等等。目前智能照明在国外有不少的应用,例如在日本的医院,基本的都是使用的智能照明系统,通过它,就能够实现昼夜节律的照明,还能够实现节能。

不得不思考的连接问题

设备与设备的连接、照明设备与控制设备的连接可以说是全屋整体智能灯光调节的基石,连接是走向智能的照明的第一步,在物联网万物互联的时代,连接的技术非常多。既有基于总线的有线技术,也有短距离的无线连接技术,甚至跨越几公里的广域网无线技术。

在智能家居照明的应用场景,需要考虑整体家居设备的全连接、操作方便和安全,更多的要考虑组网节节点多,组网复杂,有些节点比如传感器、遥控器等还必须支持低功耗, 除人们熟悉的WiFi连接标准外,ZigBee、蓝牙等多种传输模式各有优劣,混乱的标准需要消费者从一开始就未全屋智能可调灯光系统选择相应的传输标准阵营。

除了当下无线连接方式较多外,在智能楼宇的应用场景,由于智能照明系统一般需要和楼宇自动化系统联动,在楼宇自动化中的基于总线的连接方式已经大量应用,比如KnX、BAcnet或Dynet,可以利用这些总线技术来控制照明,在选择无线阵营的时候,同样需要考虑楼宇总线控制所采用的技术规范。

电器配件难言随意

除了用于连接的通信标准需要注意外,消费者家里在安装、使用全屋整体智能可灯光系统时,从基础的布线设计到灯泡、灯带、开关面板等元器件的选用,都应格外重视。以智能开关面板为例,其通过内部电路板的IOT芯片连接控制网络,使用继电器控制灯光回路,相当于给传统的开关面板增加了网络控制大脑,用户同样需要留意其通信协议阵营,很多支持Homekit的美国的开关产品是直接使用WiFi网络的,这些细节需要消费者在选购时多加留意。同时,LED灯带的预留位置与插座也是用户在装修时就该考虑到的问题,而对于想要多个灯光的场景组合,或是跟传感器搭配控制灯光以实现智能场景联动的用户,在选择LED灯泡乃至品牌生态的时候就应该多加考虑。

灯光色温有讲究

智能化并非完全将控制权下放,搭建之外,普通消费者更多还是需要从应用端了解全屋灯光布局原理,进而更好地掌控或同家中智能照明系统进行沟通。

一个空间给人的感觉与空间的光线和色调密切相关,不同的色温能够带来多样的感受,对色温的微末整足以改变整个空间的氛围,在灯光的各种规格参数中,色温可以说是极为重要的存在。色温(单位:k)是照明光学用于定义光源颜色的物理量,通常分为暖光、中性光和冷光。人们进行不同活动或者面对不同的场景,需要不同色温的灯光。3200k-5000k光色呈暖白光,更明亮大气,偏冷的色温会提高大脑的兴奋度,在书房、厨房宜采用4000k中性光,有助于提高注意力。

2700k-3200k光色呈黄色,带来温暖舒适之感。在卧室、餐厅宜采用3000k暖光,有助于帮助放松身心,提升幸福感。明白色温的意义和影响后,用户在主动且带有偏好调节全屋灯光时,才能更准确地同智能灯光系统沟通,以获得想要的灯光效果。

场景也需差异化对待

色温的应用并非独立存在,不同色温的光线本身具有应用偏向性,而在不同的使用场景下,与环境匹配的色温才能更好地发挥效果。以玄关为例,面积不大但功能多样,比如装饰效果、储物收纳、打造隐秘空间等。因此,玄关照明除了灯具风格要与客厅整体一致,还要考虑玄关的使用功能需求。玄关顶部一般用筒灯作为整体空间的基础照明。但人的活动或储物柜会遮挡顶部光线,形成暗区、照度不均影响视线。因此换鞋区上方、玄关柜台区可分别采用射灯、柜下感应灯或灯带进行局部重点照明。

玄关若安装化妆镜,则可在镜后用一圈灯带照明,光线垂直面部,清除阴影,勾勒调性的同时均匀照亮,便于整理妆容。这样一来,单单一个玄关就涉及筒灯、射灯、LED灯带、橱下感应灯等多种规格灯具。同理,走道、餐厅、卧室、书房等环境,在使用各种灯光组合以及色温调节时,也需要做到差异化和针对性。当然,更多时候负责装修的方案商会给出相应的建议,用户更多需要根据自身偏好进行调整即可。

此外,在根据应用情景选择相应的灯具组合时,更需要考虑家中其他智能家居设备阵营,进而发挥更好的联动效果。

技术推动生态融合

使用场景差异化以及全屋智能的发展,让智能家居产品融合成为刚需和必然。在智能家居照明中,智能照明可以他其他智能家居系统比如安防系统,娱乐系统(音箱,电视等)进行语音互动,应用AI技术,让系统更加智能,可以让人、照明,家居设备(家电)之间有无缝的互动,让人的生活更加便利,更加丰富,更加安全。边缘计算技术的运用,让智能家居不同类型的产品间交互与信息处理变得更加高效。智能家居网关是家居智能化的心脏,通过它实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能,它是边缘计算的重要载体。在智能家居不同产品的互动场景中,边缘计算也将充当网管或中控系统,通过云计算与边缘计算的协同,来实现设备之间的互联互通、场景控制等需求。用户可以选择智能化主动服务的家庭生活,或自己定制家居业务的编排,由智能网关统一进行管理控制。在用户的授权下,云边协同的智能家居系统将主动学习用户的生活使用习惯,不断优化智能模型,更好地为用户提供智能化服务:客厅、卧室、卫浴、厨房内的家居根据用户的定制化需求,结合晨起、离家、下午归家、休闲、入睡等不同场景,自动智能帮助用户完成一系列的家庭事务。

早晨,卧室可以自动音乐唤醒、开窗、卫浴自动准备洗漱用具,厨房开始自动烤面包;离家时会自动关闭空调等电器,会根据天气选择是否关闭窗户等;下午归家时,安全开门并激活回家模式,自动开灯、推荐食谱、烹饪教学、自动下单购买日常需要等;晚饭后机器人自动打扫卫生、自动開启电视并切换至相应节目等;睡觉前会自动检查并关闭门窗和电器。

冷门赛道的刚需

由于新冠疫情的前所未有的影响,让杀菌灯从小众市场一跃腾空超车变为大众青睐。无论是传统式紫外的还是现代式UV-C LED,目前都是“爆款灯”,凡和杀菌相关的光源厂都是满负荷生产,堪比今年春节期间的口罩,抢都来不及。把杀菌灯用在家居上,因UV-C LED的诞生并在性能上有了明显的提升,还是大有用武之地,如在微环境上的门把手、鞋箱、衣柜等。即使用在大环境中,也可在系统中设置“人在灯灭”等。除紫外线杀菌外,植物照明同样是全屋整体智能可调光有望爆发的冷门赛道。植物照明在国内的应用大多数是植物工厂的方式,而在国外,植物照明已经走进家庭生活。家庭式的植物种植装置将种植与照明相结合,能够模拟的太阳光量,为植物提供生长所需的光照与能量。当下,人们对灯光健康的关注,催生全屋整体智能可调灯光向功能化发展,大众对室内灯光关注焦点也在不断变化,从“讲亮度、讲色温、讲显指”的老三讲,演化为“讲全光谱光、讲纯LED光、讲对褪黑素有影响的光”的新三讲,而这样的需求变化能有效推动全屋智能可调光的应用落地。

人工智能成刚需

100多年前,爱迪生发明灯泡,天黑要亮灯就成了像人们需要“空气”“水”一样。到如今人工智能赋予了这一刚需更丰富的内容和可能性。从基础照明,到加载娱乐场景感应、虚拟场景构建,到监测室外的光照条件,进而激活、关闭、调整室内的光照功耗,甚至实现单点供暖等。“人工智能+”为照明行业带来越来越多新的玩法。

人工智能最大的亮点之一在于会记录使用者的使用习惯,并做出后期调整。智能照明加入人工智能这一元素,照明设备便能根据使用者的使用习惯营造合适的光环境。同时,通过自我学习,可以实现根据使用者心情、心理及行为提供不同的情景化照明。

目前,语音识别、图像识别、自然语言处理等技术的快速迭代,都为智能照明提供了技术上的重大支持。而在执行决策上,人工智能提供了机器自我学习自主决策的实现路径。这将使得个人身份识别、用户数据收集、产品联动在潜移默化中变成现实,未来家居生活场景将提供千人千面,家庭成员的个性化服务。

“跨界”玩智能的LED企业

全屋整体智能可调灯光需要复杂而多样化的产品来支撑,无论是房屋灯光改造还是全新装修,都意味着其将开启一个庞大的市场,而在这场变革中,除消费终端市场的刚需外,显然少不了上游企业的推动。在LED智能化的过程中,欧司朗、木林森、鸿雁电器、鸿利光电、瑞丰光电等传统企业纷纷同小米、苹果、亚马逊等互联网科技企业合作,以求在智能化浪潮中打开新的成长空间。以欧司朗为例,随着人工智能技术参与,智能手机需要更多感应器,欧司朗借此进入智能设备领域。用不可见的LED光,可实现人脸识别、量血压。事实上,随着LED灯普及到一定程度,照明行业的增速放缓。照明企业纷纷“跨界”到智慧城市、光联网、移动出行、智能手机、健康照明等智能领域,把照明融入物联网,挖掘光的新价值,而在这场“跨界”运动中,除了互联网科技企业,地产巨头同样是绕不开的存在。

绕不开的地产巨头

相对于麻烦的后期灯光升级或五花八门的第三方施工,由房地产上同照明厂商携手,用前装的方式推动全屋整体智能可调光的落地显然更为便利。房地产巨头的进入不仅在于可快速推动智能照明在住宅部分的运营,更重要的是可借此快速推送智能照明在商务楼、酒店等场景的应用。近年智能照明行业淘汰了很多落后产能,与房地产、金融、互联网企业等深度融合是未来趋势,但目前国内智能照明品牌还不多见,未来前景广阔,同时也还有很长的路要走。

智慧城市才是未来

相对全屋整体智能可调灯光在住宅领域的稳步推进,其背后的智能照明其实在智慧城市领域的推进更具影响力。

在智慧城市领域,亚太地区占了全球智慧城市市场的50%,中国又占了亚太地区智慧城市市场的50%。顾纳说,只要掌握了LED灯的技术,就可以控制照明、管理能源、识别人脸、收集数据,帮助实现智能楼宇的照明、能源、安防等功能。

在城市道路应用场景,更多关注连接的长距离、可靠性和安全性,可以使用电力载波PLc或短距离RF进行本地连接,在控制柜或网关进行汇聚,再借助运营商的通信网络进行远程连接。2017年后,LPWAn技术的发展,尤其是NB-IoT技术的在中国的蓬勃发展,使路灯的连接变得更加方便。NB-IoT由于使用国家许可的专用频段,由运营商来建设可靠的网络,会成为道路照明连接的首选,其他的LPWAn技术比如LoRa,si g f ox,UnB,ZEt A等会成为有益的补充。5G的mMtc的完善或许能一统户外道路照明连接的江湖。

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