时代变迁,Wi-Fi服务已不敷使用。为改善这个问题,德国物理学家哈斯(Herald Haas)发明了全新的资料传输方式——Li-Fi,以光波取代传统的无线电波传输,更号称比传统Wi-Fi快上10倍!

爱用网络的大马人,不论是到哪里,最常问的一句话就是:“你们这里有没有Wi-Fi?”为了绑住消费者,从百货公司到餐厅、咖啡店,提供Wi-Fi上网几乎成为基本服务,但你知道下一代传输方式是什么吗?答案可能就在抬头可见的LED灯具里!

讲起LED大家第一印象就是“省电灯泡”,但是价格并不便宜,不过,随著技术与制程的进步,LED已进入“大爆发”时代。

台湾工研院电光研究所副所长高明哲就举例,2014年,照明占所有LED产值的32%,但预估到2018年,LED应用在照明的产值将达到一半以上。

“照明将是推动LED发展的最大动力!”高明哲说,2004年1000流明(亮度单位)的成本卖250美元(约1045令吉),到了2015年,同样的亮度价格只要4美元(约17令吉),可见,便宜又省电的LED将成为下一世代重要的照明工具!

聪明的科学家看见了这个趋势,也赋予LED各式应用领域,其中Li-Fi(LED Wi-Fi)将可能改变现在的无线传输方式。“简单来说,LED传输就像在家里拿遥控器开关电视一样!”台湾工研院资通所光通讯网络技术部经理徐达儒这么形容。他说,如果未来LED传输可以真实应用在生活上,每颗LED灯泡就是一座无线基地台。

徐达儒解释,Li-Fi的传输原理很简单,就是利用控制光线的明灭来传输资讯。“就像军队所使用的摩斯密码一般,控制光线的明灭程度就像是发出密码,到了接收端解读密码后就是所要呈现的资讯。”

LED光源具有指向性,相当适合做为传输工具。目前台湾工研院已将通讯模组极小化,可装置在LED灯座(蓝色部分)上。
LED光源具有指向性,相当适合做为传输工具。目前台湾工研院已将通讯模组极小化,可装置在LED灯座(蓝色部分)上。

照明颜色与亮度个人化

高明哲说,红、绿光的LED很早就被使用,特别是一些电子设备,但多被做为“指示灯”,直到日本科学家中村修二成功量产了高亮度蓝光LED,才凑齐红绿蓝三原色,让蓝光LED可与荧光粉搭配混色成白光做为光源,而这个重要的发明也获得诺贝尔奖肯定。

他补充,也因为LED色彩包含红黄蓝绿等颜色,让LED扩大了应用范围,可以利用在各种照明情境,但科技始终来自人性,工研院看到了更进一步的应用,特别设置了“人因照明实验室”,就是想探讨不同颜色的LED光谱对人体会有什么影响。

“这就像人类看到太阳光就会自然醒来,下山后就想准备睡觉。我们希望可以利用LED光源来模拟大自然光谱,创造个人化的环境照明。”高明哲指出,就像调色一样,LED的亮暗之间可以有不同的组合,找出各种最佳的组合就是人因实验室的重要工作。

高明哲举例,工研院与新东阳合作,在清水服务区就设置了一个体验区,灯光会随著睡眠深度进行18段灯光调整。刚进入环境时是白光,当进入睡眠时自动调为黄光然后慢慢变暗,进入舒适睡眠;最后30分钟快到时,灯光会慢慢变亮,搭配音乐慢慢苏醒,可在短时间内达到快速舒解身心的压力。

对于LED的未来,全世界也都在努力发掘。现在工研院已经发展出microLED,做为荧幕发光体,不仅亮度更好、颜色饱和度更佳,但耗电率只有原来的1/10。目前正在进行量产化的测试,未来可望取代现行的显示器。

正因为具有调配性,LED对工程师而言就是一个大宝藏,应用范围可说是无远弗届!

潜水也能使用

徐达儒指出,Li-Fi与Wi-Fi最大的不同处,在于Li-Fi光谱的频宽几乎是Wi-Fi一万倍,所以未来利用Li-Fi,传输速度有机会大幅提升。“而且Li-Fi定位的精准度可以缩短到20公分内,对于室内定位来说,也是一项利器。”

现在Li-Fi已经应用在水底通讯与医院。徐达儒表示,水底通讯以往都要靠手势,无线通讯因为容易被水分子吸收,难以传输讯号,但LED在水里光源不易被吸收,现在日本已经应用在水族馆解说,或是潜水夫之间的语音沟通。

“Li-Fi有没有可能淘汰Wi-Fi呢?”徐达儒倒是不这么认为。他强调,Li-Fi只是提供了另一种传输方式,就像以医院来说,精密的医疗设备最怕无线电波干扰,这时Li-Fi就提供了解决之道;但出了医院后,Wi-Fi的使用上就较无限制,不会因为光源被遮避或墙壁阻挡,影响到上网功能。

徐达儒认为,随著LED照明灯具的普遍,加上节能省碳、使用寿命长,这些都是Li-Fi的优势,他相信未来的传输革命中,Li-Fi有机会扮演关键角色!

LED还可以用在…

光疗面膜

LED红光波段可刺激皮肤的纤维母细胞,增生胶原蛋白,台湾工研院就将LED光源,利用“微透镜阵列”与特殊的导光膜,让LED红光能均匀的洒落在脸部各个部位,让居家光疗变得轻松又容易。

农用照明

LED可以大量减少电费!譬如,利用特殊设计光波LED照射茭白笋栽培,进行夜间补光,可稳定产量,其用电量较传统高压钠灯减少80%以上,对农民而言实是一大帮助。此外,LED应用在高单价的草莓上,利用最适化LED可感测日照量,自动补光,让草莓生长品质更趋稳定。

换色台灯

LED台灯利用可换式灯片,可营造出不同照明效果。像是阅读灯片能提供最佳阅读色温,有效过滤眩光降低蓝光伤害。此外,还有美容灯片、植物生长灯片,都有不同作用,让台灯也能成为智慧工具。

战术瞄灯

利用流体驱动照明技术,让消防喷水设备在射水状态下,撷取水压产生电力供应LED照明;可以让消防员在漆黑危险的火场环境中,增添一层保护也能提供救灾效率。

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