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【热点话题】

 

LED应用于通信基础设施

 

 

图为利用路灯进行LED可见光通信实验,该实验正在爱沙尼亚共和国开展。(图片由LAMPSERVE公司提供)

 

  发光二极管(LED)是一种当电流流经时会发光的半导体。其主要特点在于产品的耐用性和能源效率。继日本研究人员将蓝光LED技术用于实践之后,研发白光LED成为可能。众所周知,LED应用广泛。随着LED灯迅速普及到诸如办公室及家用灯具、电脑背景灯、城市中的指示牌和交通信号灯,以及照明等日常领域,各种创新技术如大容量通信、危险规避传感器、延长产品寿命而不影响亮度的机械装置等,也开始进入我们的日常生活,并达到了全新发展阶段,越来越多的实际用途被开发出来。

 

使用可见光进行信息交流

 

将通信电路板安装在路灯上进行LED通信。

(图片由LAMPSERVE公司提供)

 

传输装置将闪烁的LED发出的光转换成数字信号。

(图片由LAMPSERVE公司提供)

 

  冲绳那霸市的一家风险公司研发了一套通信系统,可通过 LED灯(如路灯)进行高速大容量的通信。该系统使用“可见光通信”,以大气为介质,通过可见光传输信息,这不同于传统的使用光纤介质的光通信。LED灯发出的光每秒钟闪烁10亿次,这样的速度对我们而言很难理解,高速闪烁的光被转换成数字信号。由于它能以100Mbps(兆比特每秒)的速度传输信息,因此极有可能成为下一代通信基础设施,替代电缆或专用线路。


  由于强烈阳光会对LED通信系统造成噪声干扰,因此人们认为使用LED灯进行户外信息交流很难。然而,LAMPSERVE公司成功研发出一种先进的通信系统,先用摄像机摄取户外景象,然后通过专门电路将景象细分成大约200万个,只提取LED灯所发出的传达信息的光线。以往新建通信基础设施需要投入大量资金用于电线杆和电线的安装。而LED可见光通信则不然,唯一要做的就是将收发组件安装到原有的路灯上,这将使基础设施建设成本降至原来的百分之一。


  2013年秋季以来,爱沙尼亚共和国正在开展实验旨在将该技术应用于实践。计划到2020年为60%以上的家庭提供新一代高速互联网服务,这表明在全国范围内大规模引进LED通信即将成为现实。

 

应用于太空通信,甚至安全措施

 

研发出的微型卫星“Ginrei”用于LED可见光通信实证实验。32个LED灯闪闪发光。(图片由信州大学提供)

表面弯曲的铝质反射镜抛光至1微微米,以便精确地反射从太空发出的光束。(图片由信州大学提供)

 

 

  一个将LED可见光通信应用于太空与地球间信息交流的项目也正在进行中。信州大学承担起一项重任,即探索地球与距离400公里远的太空实现通信的可能性。该校将于2014年初春发射其正在研发的实验微型卫星“Ginrei”。
目前已有3500多颗人造卫星绕地球运行。传统的无线电波传播频段严重拥堵时会出现问题,因此使用受限。但如果这次实验成功,数字通信必将普及。


  在另一技术前沿,有一个例子足以证明LED灯传输的信息用作安全措施的作用,即自主传送机器人“HOSPI”,它是由一家日本主要的消费电子制造商研发的,供医院使用。这种机器人能以最快3.6公里每小时的速度在医院内传送药物或样本,其装有一套LED可见光通信系统作为安全控制系统以检测并避开受限制的区域(如楼梯)。它采用这样一种原理,即安装在走廊天花板上的LED灯以裸眼难以觉察的高速度闪烁以传输数字信息,然后通过机器人头部的传感器对信息进行识别,以避开危险。这种先进的机器人可以根据事先输入的平面图和激光传感器等避开障碍物,同时安装了LED故障安全系统,防止可能出现的意外。

 

自主传送机器人“HOSPI”于2013年推出,可在医院内自由移动。LED灯发出的闪烁信息,可被机器人头部的传感器识别,而在普通人看来不过是灯光,与无线电波不同,不会对电子设备或人体造成影响。(图片由松下提供)

 

可全功率工作10 年以上

 

在LED灯照射下生长的散叶莴苣。LED灯光作为光源相比阳光或白色荧光灯光,大大提高了散叶莴苣生长效率和质量。(图片由西松建设公司子公司Sci Tech Farm提供)

即将成熟收获的散叶莴苣。 (图片由西松建设公司子公司Sci Tech Farm提供)

 

  LED照明技术创新也可在农业领域看到。2013年,玉川大学(东京)与一家工商企业合作,在校内建立起一座种植园,开始使用LED作为唯一光源栽培散叶莴苣并运输销售。该校农业系渡边博之教授研发的一种“直接冷却法大功率LED”被引进这座种植园。通过直接将LED灯连接在铝质基座上,进而提高冷却效果,从而防止由于产热而造成的蔬菜变质和减产,并确保大功率持续照明。由于其作为植物栽培光源能够全功率工作10年以上,因此更换设备的成本大大降低。


  在这座种植园中他们还学会了如何根据植物类型或生长条件使用不同波长的红、蓝、绿色 LED 灯来自由地控制农产品质量(如口味或营养价值)。相比传统栽培的莴苣,这些莴苣含有更高的抗氧化剂如维生素和多酚等营养成分,并因其对健康更有益而深受消费者喜爱。

 

 

 

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