在互聯(lián)網(wǎng)概念還處在世界主流地位時,德國學術和產(chǎn)業(yè)界于2013年在漢諾威工業(yè)博覽會上第一次提出了“工業(yè)4.0研究項目”,此概念的核心是信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystems,CPS),整合各種數(shù)字信息、資源、產(chǎn)品和人,從而建立起高效快速靈活的信息化,數(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。此概念一經(jīng)提出則從德國迅速傳播到歐洲,并開始影響世界。
1、智能化LED照明的內(nèi)涵
傳統(tǒng)的LED早在1962年就已經(jīng)出現(xiàn),一開始LED產(chǎn)品只能發(fā)出低光度的紅光,而現(xiàn)在能發(fā)出的光已經(jīng)遍及可見光、紅外光以及紫外光;同時用途也從初的指示燈、顯示板發(fā)展到顯示器、采光裝飾和照明。近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng),云計算等新技術的出現(xiàn),人們已經(jīng)不滿足于LED照明高亮度、低能耗、壽命長、功率小的這些基本的功能和所帶來的經(jīng)濟效益,而是更多的以LED與先進物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術相結合,從人體心理學、生理學和社會學出發(fā),考慮個體舒適度,光生物安全等改善學習、工作和生活的條件軟指標和減少空氣污染保護環(huán)境的社會效益,即LED的智能化。
而在工業(yè)4.0的大背景下,結合近十幾年來傳統(tǒng)LED同質(zhì)化低端化出現(xiàn)嚴重產(chǎn)能過剩的問題,我們對于LED產(chǎn)品的發(fā)展和需求已經(jīng)不能僅僅的停留在照明的本身性能上,而是努力的與其他產(chǎn)業(yè)技術相結合,以期獲得具有復合功能的LED智能燈,從而對LED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能進行分流。就目前為止,有兩個主要的分流方向,第一個是向農(nóng)業(yè)照明領域突破,第二個就是向光通訊領域發(fā)展。
2、LED農(nóng)業(yè)智能化
在農(nóng)業(yè)方面,我們知道光是植物生長發(fā)育為重要的環(huán)境因素之一,對于植物的光合作用和生長發(fā)育新陳代謝都有著直接的調(diào)節(jié)作用。目前已知的環(huán)境因素,比如相對的潮濕、溫度、光強度和光質(zhì)量都對植物的生長和發(fā)展有著密切的影響。而在這些因素中,光質(zhì)量則直接影響植物干的生長,側(cè)分枝,葉擴展和色素的沉積等主要的生長指標。而這些光質(zhì)量的集成,主要是通過持續(xù)強度的紅光,藍光,同時荷爾蒙信號的路徑對植物有著深刻的影響觸發(fā)生理學反應從而對植物的生長和發(fā)展起著控制作用。
采用LED作為控制植物生長的人工光源的優(yōu)勢在于具有高的能量轉(zhuǎn)換效率、使用的是直流電源、產(chǎn)品體積小,壽命長、波長確定、光強度/質(zhì)量比可調(diào)和低的熱能輸出。一些農(nóng)作物已經(jīng)在被LED光照下進行培養(yǎng)了,比如蝸居、辣椒、小麥、菠菜等。研究表明,紅光對植物光合作用的器官發(fā)展有著重要的作用,同時它還可以增加植物上淀粉的積累量。同時有報道,用遠紅外輻照植物可以提高稻殼的抗氧化性。這表明特定的光照輻射可以增加食物中的營養(yǎng)成分。
總的來說,從長遠的角度去看,LED大有取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢?;贚ED的智能照明系統(tǒng)技術可以被廣泛的應用于植物或動物的生物研究中;同時這種智能系統(tǒng)還可以比較精確的確定特定植物生長所需要光照的強度和質(zhì)量;另外智能系統(tǒng)還可以分析不同光脈沖條件下植物的生長情況影響。可以預見基于LED的農(nóng)業(yè)智能化系統(tǒng)將會是“工業(yè)4.0”在農(nóng)業(yè)上應用的重要體現(xiàn)。