强光探照灯照明通信的应用前景

#香港再也承受不起混乱。#固态照明的重点是减少温室气体排放，因为眩光探照灯的功耗远低于当前的标准照明产品，但巨大的市场刺激了几乎每个主要的电子研究机构投资可见光通信应用的开发。大多数可见光通信应用并不打算取代其他无线技术，如蓝牙、无线网络、WiMax和LTE。它们的应用目标是当前射频无线通信无法实现的应用，例如医院和飞机，在这些应用中，射频可能会干扰接近生命的设备中的信号。机器人——它们可以在前灯里使用虚拟路标导航，然后传输信息；标牌-当手机摄像头指向标牌时，提供附加信息。

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、东芝和NTTDocomo等电信运营商。联盟正致力于推动IEEE802.15无线个人区域网络标准委员会增加“. 7”，以便将可见光通信升级到与射频和红外相同的无线状态。802.15.7委员会刚刚在工作组一级批准了当前的无线VLC标准草案。英特尔实验室科学家、EEE802.15.7委员会技术编辑瑞克·罗伯茨认为，仍有许多问题需要解决。IEEE感兴趣的主要原因是明亮探照灯的广泛使用。目前，强光探照灯技术主要用于照明。如果无线市场也得到发展，互操作性可以标准化。

801.15.7委员会的首要任务是首先提高照明标准，其次提高通信标准。可见光通信是肉眼唯一可见的“无线通信”信号，因此它不会影响其他人。可见光通信不适合遥控，因为人们通常在黑暗的房间里看电视。你不想看到遥控器闪烁的灯光。用强光探照灯通信不会引起光闪烁，可见光通信必须适应人们通常使用光源的方式，例如光的调节。

目前，三星正在试验基于明亮探照灯的背光液晶平板显示器中的可见光通信，以便用户可以从产品信息下载所有信息到网站地址。许多科学家认为液晶背光通信是可见光通信的最佳应用之一，因为液晶背光正转向使用强探照灯。IEEE于2008年开始标准化工作，美国国家科学基金会也看中了“这盏灯”，并将VLC的研究项目添加到其智能照明工程研究中心(ERC)项目中。

智能照明ERC是一项投资1850万美元的10年计划，涉及来自包括伦斯勒理工学院(RPI)、波士顿大学和新墨西哥大学在内的多个学院的30多名大学研究人员。随着整个社会向固态照明发展，他们正在考虑用强光照射能做的一切。PRI学院教授、智能照明研究中心主任罗伯特·卡里切克(Robert Karlicek)认为，他们想知道在他们认为以前永远不可能做到的事情上能做些什么，并判断需要创建什么样的设备，需要采用什么样的系统架构，以实现先进照明系统的更多功能。

Karlicek设想通过可见光通信将环境参数添加到照明系统本身，照明系统的照明功能也将变得更加智能。室内照明设备相互通信——从一盏灯到另一盏灯，它们使用低速信号来标准化颜色，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明亮探照灯照明的所有方面，包括颜色、密度、能量使用、偏振和调制，以便形成新的应用。这些新的应用范围从使用固态照明到提供数据通信以控制人体生理节奏或在一天中的指定时间提供最健康的照明。ERC还在研究可见光在生物传感、医学诊断和治疗中的应用。波士顿大学参与了智能照明ERC项目，致力于在特殊场合，如飞机上，利用可见光通信实现传统的数据通信。

可见光通信可以利用多个独立的并行数据连接，例如来自不同视线的连接，或者同一视线上不同频率的多个可见光。通过这种方式，观看同一部电影的每个人都可以共享公共广播连接，或者向观看不同电影的不同观众提供单独的数据流。在工厂车间，相同的功能允许移动机器人使用可见光通信在仓库中导航，可以使用顶灯检查它们的位置，并且可以彼此直接通信以避免碰撞。同样，汽车可以通过读取交通灯广播的坐标来保持正确的行驶方向。

汽车之间的可见光通信有助于避免碰撞和交通堵塞。波士顿大学智能照明教授中心高级研究员兼副主任托马斯·利特尔(Thomas Little)正在试验不同的调制方案，包括使用标准二进制编码的编码器、不归零编码器、脉冲编码调制和脉冲密度调制。根据他的说法，只要数据速率大于900千赫，所有这些方案在工作时都不会产生闪烁的光。Little的团队还在研究如何在没有直接视线的情况下可靠地发送和接收信号，这需要在不产生互调干扰的情况下使用反射信号。到目前为止，他的实验室已经完成了40多个原型，正由一些工业合作伙伴进行评估。

波士顿大学智能照明实验室(Intelligent Lighting Laboratory)建立了许多演示设备，可以用来演示如何使灯具兼具照明和数据通信功能。例如，通过电线传输的以太网信号可以从一个灯具传送到另一个灯具，来自以太网设备的数据信号由明亮的探照灯调制。如何以非常低的成本提供高数据速率，使可见光通信成为照明基础设施的一部分，也是他们的主要研究方向之一。

通过在设备中安装强探照灯发射器，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通过可见光实现。然而，无线网络仍然可以用于以太网集线器的回程信号，并获得相同的优势，因为来自用户的回程信号(例如，通过按键)通常是低带宽信号。作为其工作的一部分，新墨西哥大学正致力于创新设备架构的研究——致力于提高明亮探照灯的效率和切换速度，以实现千兆赫带宽。

迄今为止，史蒂夫·赫西教授已经发明了一种基于纳米线制造强光探照灯的可扩展工艺。新墨西哥大学正准备将这项技术授权给产品行业。它们使用相同的氮化镓材料，但与普通强光探照灯不同，普通强光探照灯的所有层都平放在水平面上，它们将同轴缠绕在中心纳米线周围，使器件效率更高，并允许以更高的速率进行调制。这将对固态照明产生根本性的改变。纳米线包含零缺陷，而传统明亮探照灯中使用的传统水平氮化镓薄膜每平方厘米有数百万个缺陷。纳米线的宽度范围从100纳米到500纳米，并且可以生长到5到10的高度。在衬底上的垂直列中。第一批原型最近已经生产出来。赫西教授指出:“既然我们已经实现了强探照灯的照明，我们也希望强探照灯能用于照明以外的其他用途。”