Съвременни тенденции в интелигентното сградно осветление

Съвременната концепция за интелигентно осветление се основава на три основни принципа: използване на светодиодни осветители, усъвършенствани контролни системи и универсални комуникационни интерфейси, отговарящи на глобалните стандарти. Решенията в областта се развиват и еволюират в синхрон с изискванията на устройствата и приложенията от най-ново поколение, разработени за непрекъснато разрастващата се IoT (Internet of Things) екосистема.

Посоки на технологично развитие

Модерните интелигентни осветителни платформи са базирани на LED технологията и иновации при драйверите с функции за динамично спектрално възпроизвеждане на светлината и подобрени сензорни възможности. Сред най-интересните тенденции при интелигентното осветление е нарастващото му приложение в сградния сектор. Предимствата на светодиодните в сравнение с конвенционалните осветители ги превръщат във водещ избор за нови инсталации и ретрофит на осветителните системи в жилищни, търговски, обществени и промишлени обекти.

Основната линия на технологично развитие в областта е използването на осветлението като свързана услуга с добавена стойност. Съвременните LED осветителни модули могат да изпълняват ролята на хъб за оптична комуникация, който позволява съвместна експлоатация с традиционните Wi-Fi гейтуеи в сградни приложения. В този контекст осветителните системи се надграждат в решения, които поддържат различни безжични комуникационни технологии, съвместими с IoT екосистемата.

Пазарните анализатори в областта на осветителните системи с полупроводникови елементи (Solid state lighting, SSL) прогнозират, че приложенията на свързаните IoT-базирани решения за управление на осветлението ще продължат експоненциално да нарастват в множество пазарни сегменти с популяризирането на концепцията за интелигентни сгради в други сектори извън жилищния.

Сред множеството предимства на умните осветителни решения в сравнение с конвенционалните технологии са усъвършенстваното спектрално управление на светлоизточниците и интегрирането на различни комуникационни интерфейси. Технологиите в областта са основно няколко типа: жични, радиочестотни и безжични оптични комуникационни интерфейси (OWC), позволяващи допълнителни приложения на интелигентното осветление освен осветяването – сензорни функции и видима светлинна комуникация (VLC).

Ползи за сградния сектор

Сградните приложения на интелигентното осветление непрекъснато нарастват и се очаква тази тенденция да се запази и през следващите 5 години, показват данни на Navigant research. Умните осветителни системи са все по-популярни както в жилищни, така и в търговски и индустриални обекти. Ръстът в инсталациите на LED осветители на закрито е свързан с множеството допълнителни възможности, които технологията разкрива. Такива са интелигентните приложения, базирани на високоскоростен трансфер на данни и изграждане на умна сградна инфраструктура в свързаните домове и сгради, които се превръщат във все по-ефективни решения по отношение на разходите.

Интелигентните светодиодни осветители осигуряват множество ползи и по посока повишаване на енергийната ефективност и бърза възвращаемост на инвестициите в IoT продукти и платформи. LED модулите се отличават с по-дълъг експлоатационен живот, по-ниска консумация на енергия и по-добри възможности за осветяване в сравнение с луминесцентното осветление и други традиционни технологии. Истинската трансформация на сегмента сградно осветление по посока интелигентни решения обаче не се изчерпва само с естеството на светлоизточника. Умните системи могат да генерират ценен актив – данни за различни аспекти на сградните инсталации и оборудване. В допълнение, светодиодите позволяват реализирането на иновативни концепции като адаптивно и биодинамично осветление, а напредъкът при LED и OLED (organic light emitting diodes) модулите прави възможно използването на осветлението и като комуникационна технология. В комбинация със съответните драйвери, сензори, алгоритми за управление и безжични компоненти интелигентните осветителни системи се превръщат във все по-автономни и мащабируеми решения за IoT и smart home екосистеми.

Предимства и възможности

Интелигентните осветителни системи по същество са адаптируеми решения с възможност за персонализиране на визуалния комфорт и енергийната ефективност. Различните им сградни приложения включват използване в комбинация с комуникационни интерфейси, средства за спектрално възпроизвеждане в реално време, усъвършенствани опции за сензорна детекция, цветни сензори и микроспектрометри.

При SSL осветлението светлинната ефикасност нараства с всяка изминала година в паралел с плавно понижаване на цените на светодиодните модули. Експертите прогнозират, че тази тенденция ще се запази и в бъдеще, като новите решения с всяко десетилетие ще бъдат с все по-ниска цена на лумен съгласно популярния закон на Хайц. За това спомага и технологичният прогрес в материалознанието, благодарение на който количеството генерирана светлина от един LED модул се увеличава непрекъснато. Влагането на екологосъобразни материали в интелигентните осветителни системи, базирани на светодиоди, позволява постигането на положителен анализ на жизнения цикъл (LCA) на LED осветлението. Така SSL технологията става все по-привлекателна за настоящите и бъдещите приложения на интелигентните осветителни системи в сградния сектор.

От техническа гледна точка умните осветителни решения се радват на нарастващ интерес благодарение на възможностите им за мултифункционални приложения. Разширената IoT свързаност, автономните сензорни и комуникационни възможности, мащабируемостта и широката оперативна съвместимост на съвременните технологии в сегмента постепенно разширяват приложната им област в интелигентните домове и сгради на бъдещето. Потенциал за ръст притежават проектите в сферата на биодинамичното осветление, оптичната комуникация, стандартизираните и универсално съвместими платформи за IoT мрежи, системите с управление в реално време и др.

Особености на технологията

Интелигентните осветителни системи разполагат с интегрирани дигитални сензори, задвижващи технологии, драйвери и комуникационни интерфейси. Те се програмират посредством усъвършенствани контролни алгоритми и могат да бъдат използвани за изграждането на осветителни мрежи с възможност за отдалечено управление. Най-популярните решения са проектирани да променят спектъра или цвета на светлината. Те могат да управляват и нивото на осветяване в случай на дадено събитие, например при регистриране на присъствие в дадено помещение или преминаване на автомобил или пешеходец в работната зона на осветителя в приложения на открито. Интелигентните осветителни решения елиминират нуждата от ръчно управление на системата. И макар осветителната мрежа да се програмира с дадени общи базови настройки, всеки отделен осветител може да бъде препрограмиран спрямо моментните потребности.

Сред популярните комуникационни интерфейси, разработени за интелигентни осветителни системи, са DALI, Ethernet, Wi-Fi, ZigBee light link и Bluetooth, като чрез тях могат да бъдат организирани отделни зони на осветяване с различни настройки. Те се сегментират спрямо факторите на средата, обитателите и събитията, които е възможно да възникнат в съответната зона. Умните осветителни платформи са способни да изчисляват автоматично количеството необходима светлина според моментните условия и да осигуряват гъвкаво осветяване на различни задачи, дейности и потребители. Допълнителна възможност е функцията за измерване на консумацията на енергия в реално време.

Интелигентните осветителни мрежи позволяват на отделните типове осветители в системата да комуникират помежду си и да се синхронизират. Предимство е и опцията за индивидуално управление на ниво осветител посредством отдалечено контролно средство, например мобилно или уеб-базирано приложение.

Тенденции

Актуално изследване на IHS Technology сочи, че глобалният пазар на интелигентно и свързано осветление за нежилищни сградни приложения е нараснал от 6,1 млрд. щатски долара през 2017 г. до 7,2 млрд. година по-късно. Специалистите очакват този пазар да продължава да регистрира ръст с комбиниран годишен темп на растеж от 21%, достигайки цели 21 млрд. щатски долара през 2022 г. Жилищните приложения на умни осветителни системи са достигнали 1,8 млрд. долара през 2018 г., а интелигентните улични решения – 600 млн., показват още данните на маркетинговата агенция.

През последните няколко години темповете на конкуренция между големите световни производители в сегмента са намалели, тъй като капацитетът на LED производството в глобален мащаб е достигнал своя пик, твърдят от IHS Technology. Тази тенденция е в основата на своеобразно пресистематизиране на производствените мощности с цел прилагане на по-ефективни и екологосъобразни решения. През следващите 5 до 10 години пазарните анализатори очакват застой на пазара на осветителни продукти с общо предназначение, но обещават ръст в сегмента на светодиодното осветление, особено в паралел с популяризирането на интелигентните осветителни системи.

Технологията разкрива много нови възможности не само в осветителната индустрия, но при решенията за умни домове, сгради и градове.
Енергийната ефективност ще продължи да бъде приоритет при умното осветление и в бъдеще, прогнозират експертите. Усилията са насочени към нейното непрекъснато увеличаване, например при плоското панелно осветление се цели постигане на 125+ лумена на ват. В ключов показател, с оглед потребителското търсене, ще се превърне и цената на лумен, смятат от IHS.

Тенденцията е скоро всички LED осветители да разполагат с IoT свързаност, убедени са анализаторите. Така всички те ще бъдат интелигентни и ще разполагат с възможности автоматично да се включват, изключват и димират, а управлението им ще се случва изцяло чрез мобилни приложения и виртуални асистенти за домашна автоматизация. Така в бъдеще цялото осветление в сградния сектор ще стане дигитално и свързано.

Иновации се очакват и по отношения на профила, дизайна и приложението на LED осветителите. Традиционните крушки (компактни луминесцентни и с нажежаема жичка), матови или прозрачни, срещат редица технически ограничения в някои съвременни сценарии. LED модулите от друга страна осигуряват голяма свобода по отношение на формата, гъвкавостта и дизайна. Популярни стават тънките корпуси с естетичен външен вид, които позволяват лесна инсталация и подмяна.

Друга водеща тенденция е стремежът към “здравословно осветление”. Биодинамичните системи, съобразени с жизнения ритъм на човека, стават все по-популярни не само в жилищния сегмент, но и в офисите, учебните и здравни заведения, където доброто емоционално и психологическо състояние на индивида е приоритет. Модерните потребители са все по-информирани за ползите от тази технология и влиянието й върху настроението, концентрацията, работоспособността, добрия сън и здравето.

Интелигентните осветителни системи с биодинамична концепция осигуряват оптимално количество дневна светлина и адаптират изкуственото към параметрите на естественото осветление.

Smart home концепции и осветителна комуникация

Свързаните осветителни системи са една от базовите и най-ранни технологии в концепцията за умен дом. До днес те остават и най-популярни сред smart home системите, превръщайки се в емблема на сградната технологична революция в посока към непрекъснато повишаване на интелигентността.
Голяма част от интелигентните осветителни продукти позволяват интеграция в умни платформи за домашна и сградна автоматизация, а най-съвременните решения правят възможно дори управлението чрез жестов и гласов контрол. С налагането на усъвършенствани и технологично зрели smart home екосистеми човеко-машинният интерфейс за управление на осветлението постепенно еволюира към автоматизирано сензорно-базирано управление, машинно обучение и изкуствен интелект.

Друга област на динамично развитие е т. нар. видима осветителна комуникация (VLC), считана от множество експерти за бъдещето на комуникационните решения. Скоростите на трансфер при тази технология от ново поколение са много по-високи в равнение с популярните безжични системи (Wi-Fi).
И макар високоскоростната VLC комуникация да е далеч от масовото си комерсиализиране, VLC системи с ниска скорост на предаване вече намират редица приложения в сградния сектор, а продажбите им се очаква непрекъснато да нарастват в бъдеще. Сред най-популярните приложения е т. нар. навигация на закрито посредством осветителна комуникация, която се използва във все повече молове, летищни терминали и други обширни закрити пространства. С цел добавяне на допълнителна стойност технологията може да бъде комбинирана с допълнителни визуални и рекламни стратегии.

Пазарен преглед

Осветителните IoT-базирани системи осигуряват свързаност в редица традиционни сградни приложения, генерирайки данни и позволявайки автоматизирано и отдалечено управление. IoT екосистемите създават условия за комуникация между отделните осветители в свързаната мрежа, както и между осветителната инсталация и останалите сградни услуги, устройства и системи. Мрежовите средства за управление на осветлението все по-масово разполагат с изкуствен интелект и машинно обучение с цел извличане на множество допълнителни ползи от домашната и сградна автоматизация.

Контролните средства поначало са проектирани за димиране и адаптиране на изкуственото осветление към дневната светлина. Съвременните им приложения обаче значително надхвърлят тези базови функции, правейки възможно прилагането на стратегии за ефективно оползотворяване на пространството, управление на конферентни зали, стимулиране на повишена производителност и подобрена оперативна ефективност в офис сгради и т. н.
Еволюцията от интелигентни осветителни системи към IoT решения за сградни приложения до голяма степен се случва благодарение на все по-достъпните цени на сензорните технологии. Прогноза на Navigant Research гласи, че глобалните приходи от продажби на IoT осветление ще достигнат от 651 млн. щатски долара през 2017 г. до цели 4,5 млрд. долара през 2026.

Водещ пазар на свързано осветление до 2024 г. ще бъде Европа, благодарение на бързото популяризиране на интелигентните осветителни системи в редица жилищни, търговски, публични, институционални и промишлени приложения. Сред основните двигатели на ръста в потреблението на тези технологии са и smart city концепциите. Реализирането на проекти за интелигентни градове в Европа се стимулира с множество финансови инициативи на национално и регионално ниво. Благодарение на постоянния фокус на Европейския съюз върху повишаване интелигентността на градската инфраструктура посредством финансови инструменти, се създава т. нар. Европейско партньорство за иновации за интелигентните градове и общности (EIP-SCC). В рамките на програмата водещи компании в своите браншове разработват и предлагат интегрирани и устойчиви осветителни решения за smart city приложения.
Така интелигентното осветление се превръща във водещ стълб на концепцията за умна градска инфраструктура и в двигател на пазара на решения за интелигентни домове и сгради. Изграждането на интелигентни градски осветителни мрежи е сред водещите приоритети при модернизирането не само на съвременните мегаполиси, но и на все повече малки градове по света.

С нарастващите правителствени стимули за развитието на интелигентни градове и условия за оптимално градско планиране и развитие, по-бързо и ефективно предоставяне на услуги за електронно управление, по-висока енергийна устойчивост и подобрено местно икономическо развитие, приложенията на свързани системи за осветление в проекти за интелигентни градове ще продължава експоненциално да нараства, убедени са експертите.