Gaan we naar een ‘Internet of Light’?

Een team van Chinese onderzoekers gebruikt recente led-verbeteringen als springplank om een meer onderling verbonden verlichtingsnetwerk te lanceren. Ze stellen een Internet of Light voor dat, verbonden met het Internet of Things, dat het licht binnenshuis optimaliseert en informatiediensten levert.

“Omdat mensen steeds meer tijd binnenshuis doorbrengen, is het absoluut noodzakelijk om een verlichtingsnetwerk te bieden dat intelligente verlichting biedt, samen met informatiediensten door informatietechnologieën te combineren met communicatietechnologieën”, zegt Jian Song, hoogleraar elektronische engineering aan de Tsinghua University.

Omdat Led op silicium is gebaseerd, kan het tegen lage kosten een diepe integratie van verlichtingsnetwerken met verschillende elektronische en intelligente besturingsmechanismen mogelijk maken. Naast verlichtingsregeling hebben onderzoekers op het gebied van informatie- en communicatietechnologie (ICT) de haalbaarheid aangetoond van iets dat zichtbaar-lichtcommunicatie (VLC) wordt genoemd, dat informatie verzendt door de intensiteit van led-licht te moduleren. Deze vorm van communicatie zou tegelijkertijd informatiediensten zoals lokalisatie, datatransmissie en zelfs optische therapie kunnen ondersteunen zonder vermoeide ogen of schade te veroorzaken.

“De snelle vooruitgang op de gerelateerde gebieden van ICT en menswetenschappen motiveerde ons om het idee van Internet of Light (IoL) als een platform voor te stellen en de belangrijkste functionaliteiten ervan te ontwikkelen”, aldus Song.

Om IoL te integreren met alomtegenwoordige verlichtingsnetwerken, combineerden de onderzoekers sensoren, communicatiemodules en slimme verwerkingseenheden in individuele Led-lampen om een ‘node’ te vormen en gebruikten telecommunicatietechnologieën als powerline-communicatie (PLC) en 5G draadloze communicatie als netwerkmiddel.

Een IoL-sensornetwerk dat bestaat uit speciaal ontworpen sensorknooppunten kan informatie verzamelen zoals lichtintensiteit, kleur, het niveau van gevaarlijk gas, bewegende objecten en meer. Toepassingen van dit type IoL zijn bijvoorbeeld ‘slimme’ verpleeghuizen waar een bewoner uit veiligheidsoverwegingen gelokaliseerd kan worden of een gaslek in de keuken tijdig kan worden opgespoord. Automatische aanpassingen in lichtintensiteit of kleur kunnen een comfortabele omgeving aanpassen aan de voorkeur van de gebruiker of als middel om optische therapie uit te voeren.

Om deze functionaliteiten effectief en efficiënt te accommoderen, ontwikkelden de onderzoekers algoritmen en voerden ze hardware-experimenten uit om de systeemprestaties voor snelle gegevenslevering aan te tonen. Dit omvatte het experimenteren met real-time bundeluitlijning VLC-ontwerp dat de richting van de uitzendende lichtbron snel kan aanpassen aan de positie van de gebruiker.

De onderzoekers onderzochten bronoptimalisatie onder verschillende beperkingen, zoals communicatie- en locatiediensten om verschillende frequenties en stroom toe te wijzen, evenals communicatie en verlichting om te voldoen aan een verscheidenheid aan verlichtingsvereisten, waaronder intensiteit en uniformiteit.

“Aangezien zowel communicatie- als positiediensten zullen worden uitgevoerd door de verlichtingsnetwerken, is optimalisatie van de stroomtoewijzing van cruciaal belang”, zegt Hui Yang, hoogleraar elektronische engineering aan de Tsinghua University.

Om toepassingen zoals videotransmissie en real-time positionering te ondersteunen, onderzoeken onderzoekers planningsalgoritmen die kunnen voldoen aan de strenge timingvereisten van een basisstation en latentie minimaliseren.

Eerdere studies toonden aan dat licht kan worden gebruikt om bepaalde dermatosen of neurodegeneratieve ziekten te behandelen, wat de mogelijkheid voor niet-intrusieve optische behandelingen aantoont. Het team onderzocht deze mogelijkheid door een experiment te ontwerpen met licht-stroboscopische bestraling met flikkerfrequentie van LED-licht.

“De voorlopige resultaten van ons onderzoek bevestigden de relatie tussen lichtstimulatie en menselijke reactie door elektrodermaal activiteitssignaal en andere methoden”, zegt Xiaofei Wang, hoogleraar elektronische engineering aan de Tsinghua University. “Dit toont aan dat een IoL-platform mogelijk menselijke emoties en hersenactiviteit kan reguleren door de flikkerfrequentie van de lichtbron intelligent en automatisch te regelen.”

In toekomstige stappen zijn de onderzoekers van plan om individuele technologieën te integreren in een omgeving zoals een verpleeginrichting, die zou kunnen profiteren van slimme detectie, communicatie en optimalisatie onder beperkte middelen, aldus de studie.

De combinatie van verlichting en omgeving creëert een zeer interactief, complex en dynamisch systeem met enorme discrepantie en grote diversiteit voor individuele mensen”, zegt Luoxi Hao, professor aan het Tongji University College of Architecture and Urban Planning. “De voordelen van real-time perceptie, onmiddellijke respons en naadloze informatie-interconnectie ondersteund door IoL kunnen zeker een belangrijke rol spelen bij het realiseren van een mensgericht verlichtingsconcept.”