2016/04/05
經濟部能源局
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撰文／工業技術研究院綠能與環境研究所 李清然博士 圖片提供／工業技術研究院
照明的目的是為滿足人們對於光的需求，當光的需求量被充分滿足之後，人們轉而追求照明的品質。現代照明講求節能、舒適與健康，而智慧照明則被認為是達成這3項需求的最佳選擇。
智慧照明系統由控制系統、可調控燈具和感測元件所組成，並依系統智能化程度及使用性質，配置適當之人機介面單元。目前的智慧照明系統，除了可以配合人機介面、手動直接進行照明設備的光源輸出及色溫調整外；也可透過感測元件，偵測環境資訊，提供照明系統自動化調整之運算參數來源。
智慧照明的技術發展
工研院綠能所執行經濟部能源局專案研究計畫，近年來持續進行智慧照明系統技術開發與應用推廣：2009年起，開始研發智慧型照明管理系統技術，首先完成以國際標準照明通訊協定DALI（Digital Addressable Lighting Interface，數位可定址照明通訊介面）為基準之照明控制系統平臺，奠定智慧照明系統的基礎；再於次年（2010）完成ZigBee-DALI整合技術開發，使原本為有線通訊的DALI控制系統可透過ZigBee無線通訊介面進行雙向訊號傳輸，變成有線／無線可整合應用的雙頻道系統，大大增加了系統佈建的便利性與選擇性。
除了控制系統的平臺技術之外，研究計畫也同步進行系統控制中心的決策演算技術開發，在以節能為導向的光環境演算法中，管理系統可根據照明系統內各燈具的位置、發光效率等參數，以及目前自然光所能提供的照明情況，進行全面性的燈具亮度調控參數演算，除滿足環境中各受照面所需亮度外，還能使全系統燈具的總用電量盡可能降到最低，以充分發揮節能的效益。DALI系統會依演算的結果，將調光參數分別傳送到對應的燈具上，使各燈具能依調光指令進行亮度調整。
產品開發與時俱進
在工研院與國內企業合作下，智慧照明系統技術已移轉至企業進行產品開發，雙方也分別利用自己的場域建置示範與驗證系統，以實際的成果印證系統的效能，並作為產品技術推廣的佐證。在工研院中興院區64館所建置的管理系統，2年來連續實測記錄的結果顯示，相較於管理系統裝設之前，全館的照明用電平均節省超過24％，驗證了智慧照明系統的節能功效。
2012年起，隨著平板電腦、智慧型手機等產品日益普及，智慧照明系統技術也發展至新的3C產品上，如利用拍照功能結合影像分析技術進行光環境偵測，再透過智慧型手機或平板電腦連網控制照明系統。當一般使用者可以藉由熟悉的個人化產品創造滿足個人喜好、最舒適的照明環境，也大大消除了智慧照明管理系統與使用者之間的隔閡。若使用者身處陌生的環境，則能透過個人化調控提高環境的歸屬感與滿意度，目前此一技術已在國內某大醫院的產後護理之家實際應用，獲得院方及使用者一致的好評。
點亮了文明的照明系統
根據研究，一般人從外部所獲得的資訊中，將近8成來自於眼睛。透過光線的變化，視覺帶給人的感受，更可以深入到心理與身理的層面，如「明媚」、「繽紛」、「陰霾」、「幽暗」等形容詞，都反應出人們心理對環境光線產生的共鳴。燈具技術的進步使人們輕易突破了日光的限制，在文明因此發展之際，越來越亮的照明也直接或間接地衍生了許多文明病，如生理時鐘失調、作息顛倒、失眠、視力傷害等。如何創造一個健康的照明環境，在滿足亮度需求時，能避免上述文明病的發生，或是透過改善照明環境而矯治其病症，這種結合醫學與科技的照明技術，正是現階段照明計畫技術研究的主軸。
目前的照明系統產品，進行單盞、群組燈具之開／關、調光及調色操作已是基本功能（見上圖），進階功能還可設定照明情境之參數（見右圖），情境的呼叫可以由使用者手動選擇，也可以由系統配合定時器，進行時序及週期控制。更高階的智慧照明是全自動、人性化的調光控制系統：系統透過感測器偵測環境、人員資訊，然後進行調光決策運算，因應人、事、時、地，調控最適化的照明，同時兼顧舒適、健康與節能的需求。要達到這樣的境界，除了完善的系統結構與資訊取得之外，還需要大量的人因照明工程資料與智慧型的決策演算機制，才能使系統達到高智能的程度，這也是照明計畫現階段努力研究的目標。
未來展望
未來，智慧照明系統將更加注重個人化的設計應用，透過記憶，學習使用者習慣，自動進行照明情境調整；遙控方面則可透過聯網設備如智慧型手機、電腦等裝置來實現，甚至兼具防盜功能。
透過網路連結，智慧照明系統除了取得環境資訊外，更可進一步連結使用者的個人資料庫進行智慧調光控制，例如配合鬧鐘設定開燈喚醒使用者，以及在睡前自動調整到舒適助眠之照明情境。其它如結合來電電話、電子信箱等，串連相關資訊，提供視覺的訊息提示，或是透過物聯網與其他家電訊息連結互動，更能結合日常生活，達到智慧家庭的理想情境。
關鍵字：智慧照明,DALI,物聯網,智慧家庭