LED光源究竟是怎樣傳輸信息？
文章來源:恒光電器
發布時間:2015-05-16
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開著燈，星級酒店照明燈具，手機便能有電能打電話和上網，這聽起來很酷炫，但這項超前的技術一直都在實驗室環境當中發生，對于普通人來說，這個項目還有多久走出實驗室，會讓我們的生活產生什么樣的變化？
微軟亞研的沈國斌博士最早做室內定位的研究，在2012年的時候開始研究可見光通訊，就是室內的光源怎樣確定人的位置，去年，他所帶的團隊獲得了全球的室內定位比賽IPSN的第二名。
光究竟是怎樣傳輸信息的？
早在2004年，IEEE雜志上就有論文解釋通過發光二極管（也就是LED燈管）提供無線網絡連接的方法，設計，具體的原理是這樣的：
LED燈本來就是一個半導體芯片，跟傳統的燈絲是不一樣的是，芯片可以特別快地開關，星級酒店照明燈具，例如使用交流電的燈是60赫茲，人類眼球無法識別燈光閃動。在一開一關的時候，光就有方波了，經過調制就可以傳信息了，跟我們平常使用的電話的無線電通訊無異。
目前全球的多所大學都有相關的研究項目，他們大多數都在實驗室進行。在2012年，通訊業雜志IEEE上就曾經發表一篇讓可見光傳輸速率達到96Mb/s的論文。到2013年年底，上海復旦大學的實驗室里已經可以讓光一盞功率為1W的LED燈珠，辦公照明，提供燈光下的4臺電腦上網，最高速率可達3.25Gbp每秒，道路照明，平均上網速率達到150Mb每秒。
微軟亞研早前也在做這方面的研究。和實驗室將把光到設備的傳輸速率拉峰值極限的嘗試不太一樣，想要研究這種技術在普通電子設備上的可能性，于是他的團隊就在淘寶買了便宜的LCD面板，幾塊錢的太陽能電池板、電路板和可以進行試驗。
目前，沈國斌的團隊研究了如何用逆向反射器（Retro-Reflector），其實就是一種反光鏡，照明方案，將光線原路反射回到LED燈上，形成了LED和電子設備間相互通訊。他們已經能做到，在燈光1兆的開關頻率之下，從燈光到設備的下行速度達到10kb/s，而從設備反光的上行速度達到0.5kb/s。
在微軟的亞洲研發中心，我們看到了這個用價格低廉的組件做成的試驗品：不需要充電線，CCC認證，也沒有Wi-Fi信號，綠色照明，只有一塊裝有LCD屏幕、反射鏡和太陽能板的類似手機大小的設備。點亮LED燈泡的手電筒直射，設備便亮起來，并且開始傳輸數據。LED燈變成了一個普通設備的能量源和信息源。
智能交通路牌、無需充電的物聯網設備試試想象這樣的場景——車燈照到了路邊的路牌，路牌馬上可以給車輛導航儀傳輸附近的路況，告訴你到達目的地最通暢的道路；早上起來一開燈，空氣檢測儀就能會告訴你室外的空氣質量、溫度和濕度如何，而這檢測儀的顯示屏就一直掛在床頭，超市照明，店鋪照明，不需要充電，也不需要連接Wi-Fi或者藍牙。
微軟亞研的沈國斌博士表示，智能的路牌、不需要充電的物聯網設備上述可能就是他們認為的可見光通訊的未來的樣子。聽起來很美，但現在依然停留在理論階段。“我們第一個思路就是想去和產品部門討論，看看這個東西有沒有可能放到微軟的大的產品藍圖里面去，無論是我們設計，還是我們的想法，設計，只要他們能夠接受，我們就會很高興。”
但要實現這些其實并不容易，需要推出改造好的LED燈具，還需要推出有逆向發射器的電子產品同時推向市場售賣。而對于一個公司來說，光是從技術到產品，需要配合的相關團隊有太多。
研究和產品之間的距離有多遠？
1880年，加拿大發明家亞歷山大·貝爾發現了一個有趣的玩法：通過調節光束的變化，傳遞語音信號，可以進行雙方無線對話——這就是人類第一次實現無線電話，利用的就是可見光通訊。貝爾為此發明申請專利的時候，質量，連電力都沒有出現，他也認為這“光電話”沒有任何實用價值。
事實上，無論是什么科研項目，在一個做產品的企業， led室內照明，產品部門依然是主導。產品部門有一些問題待解決的時候，根據此開發的技術是很快可以用到產品之上，照明資質，而沒有相關的產品計劃的時候，將基礎研究成果轉化成產品十分有難度。
“這種情況下，照明產品，研究院的任務就是把這些很酷的技術通過發論文或者是內部的demo讓產品部門了解，希望他們在下一次做產品計劃的時候會考慮這個技術。”沈國斌這么說。
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