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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- “點(diǎn)銀成金” ——用白光LED節(jié)能燈構(gòu)筑的無(wú)線通信系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品將先進(jìn)的半導(dǎo)體照明技術(shù)與光通信技術(shù)相結(jié)合，研究開(kāi)發(fā)出以往的照明系統(tǒng)無(wú)法具備的新用途—信息傳輸。作品由能夠傳輸信息的白光LED光源和能夠接收LED燈光信息的手持式多媒體終端組成。作品利用白光LED能夠高速開(kāi)關(guān)切換的特點(diǎn)，把信息調(diào)制到LED燈光上，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體照明系統(tǒng)在照明區(qū)域內(nèi)的高速數(shù)字多媒體信息的傳輸，手持式多媒體終端能在寬光譜高噪聲的可見(jiàn)光背景下可靠地下載、存儲(chǔ)、播放出來(lái)自LED燈光的各種信息。
- 詳細(xì)介紹：
- 半導(dǎo)體器件具有快速響應(yīng)的特性，利用這個(gè)特性可以用其來(lái)進(jìn)行高速信息傳輸。本作品正是將信息調(diào)制到LED可見(jiàn)光上進(jìn)行傳輸，開(kāi)發(fā)出半導(dǎo)體照明系統(tǒng)的全新用途。 用包含數(shù)字信息”0”和”1”的電流驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，LED便能發(fā)出包含數(shù)字信息的光：通過(guò)這種亮暗交替的高速閃動(dòng)便將一系列由”0”和”1”組成的數(shù)字信息傳達(dá)到照明區(qū)域的各個(gè)角落。通過(guò)一系列對(duì)LED發(fā)光特性、光接收技術(shù)與裝置及兩者之間信號(hào)傳輸?shù)臏y(cè)試,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)改良。 利用本作品的技術(shù)便可構(gòu)筑白光LED照明--信息廣播系統(tǒng)，利用室內(nèi)外配備LED的照明顯示設(shè)備、汽車前尾燈等發(fā)出的高速調(diào)制光載波即可進(jìn)行信息廣播。如車站和機(jī)場(chǎng)的大型LED顯示屏加上通信功能即成為實(shí)時(shí)信息下載平臺(tái)，人們用手機(jī)對(duì)準(zhǔn)LED大屏幕或交通信號(hào)燈時(shí)，即可馬上下載屏幕上的顯示內(nèi)容：交通信息、股市行情、商品廣告等。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：研究開(kāi)發(fā)出白光LED照明系統(tǒng)的新用途——多媒體信息傳輸,一方面為社會(huì)創(chuàng)造了一種不占用頻譜資源，無(wú)電磁污染的新型短距無(wú)線通信手段；另一方面，新增的通信功能又提高了白光LED照明系統(tǒng)的性能價(jià)格比，從而增強(qiáng)了白光LED這種新型節(jié)能光源在現(xiàn)階段的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 設(shè)計(jì)、發(fā)明的基本思路：當(dāng)用包含數(shù)字信息”0”和”1”的電流驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，LED便發(fā)出包含數(shù)字信息的光：通過(guò)這種亮暗交替的高速閃動(dòng)將一系列由”0”和”1”組成的數(shù)字信息傳達(dá)到照明區(qū)域內(nèi)的各個(gè)角落，利用光通信接收機(jī)便可以下載、存儲(chǔ)、播放出來(lái)自LED燈光的各種信息。 創(chuàng)新點(diǎn)：從根本上改造了半導(dǎo)體照明系統(tǒng)工作原理，拓展了半導(dǎo)體照明系統(tǒng)的功能與應(yīng)用領(lǐng)域，將白光LED照明與光通信技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了在照明區(qū)域內(nèi)利用燈光進(jìn)行高速動(dòng)態(tài)數(shù)字音視頻信息的傳輸， 技術(shù)關(guān)鍵： (1)照明用白光LED的高速驅(qū)動(dòng)調(diào)制技術(shù)。 (2)寬光譜高噪聲可見(jiàn)光背景下的高可靠接收技術(shù)。 主要技術(shù)指標(biāo)：光信道碼率：≥4Mb/s 通信距離：2.5m-6m 通信光源：白光LED
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 白光LED是新一代綠色照明光源，但由于其價(jià)格昂貴，目前還無(wú)法在通用照明領(lǐng)域與熒光燈、節(jié)能燈競(jìng)爭(zhēng)。開(kāi)發(fā)白光LED的新用途是提高其競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)努力方向。 本作品研究開(kāi)發(fā)出現(xiàn)有白光LED照明技術(shù)尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新功能--信息傳輸，具有突出的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。 目前美國(guó)、日本等掌握LED核心技術(shù)的國(guó)家正在本領(lǐng)域積極開(kāi)展研究工作。據(jù)《電子工程專輯》中文網(wǎng)站2008年10月14日?qǐng)?bào)道，由美國(guó)政府資助的一項(xiàng)“智能照明”倡議探索把無(wú)線通信能力嵌入未來(lái)的LED照明安裝之中，以提供更廣泛的接入點(diǎn)。這項(xiàng)投資額一億八千五百萬(wàn)美元的、為期10年的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金計(jì)劃涉及超過(guò)30所大學(xué)的研究人員。報(bào)道稱，明年（指2009年）將展示的最初原型的速度為每秒1-10Mbits，波士頓大學(xué)已經(jīng)建立了一個(gè)發(fā)布關(guān)于智能照明傳輸倡議的網(wǎng)站，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金網(wǎng)站08年10月開(kāi)始也陸續(xù)發(fā)布了相關(guān)報(bào)道。 在完成時(shí)間上，本作品事實(shí)上已經(jīng)走在了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金計(jì)劃的前面。國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道有與本項(xiàng)目類似的、能夠公開(kāi)演示的實(shí)物作品。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2008年12月，本校第三屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng) 2009年5月，廣東省第十屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 待定
作品可展示的形式
- 實(shí)物演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：將光照明與光通信相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出半導(dǎo)體照明系統(tǒng)的新用途，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，增強(qiáng)半導(dǎo)體照明的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 作品的適應(yīng)范圍：使用白光LED進(jìn)行照明的所有場(chǎng)合，近期可以實(shí)施的有車（機(jī)、船）艙內(nèi)以及會(huì)議室同聲傳譯、展會(huì)講解等室內(nèi)照明/信息廣播系統(tǒng)。 市場(chǎng)前景分析：隨著中國(guó)國(guó)際地位的提升，旅游、會(huì)展業(yè)等國(guó)際交流相關(guān)行業(yè)的飛速發(fā)展，本作品的實(shí)用化產(chǎn)品——用于會(huì)議同聲傳譯、展會(huì)講解以及車（機(jī)、船）艙內(nèi)照明—信息廣播系統(tǒng)市場(chǎng)前景十分看好。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 現(xiàn)對(duì)室內(nèi)（車艙內(nèi)）LED照明—信息廣播系統(tǒng)為對(duì)象進(jìn)行產(chǎn)品的盈利預(yù)測(cè)。 據(jù)交通部規(guī)劃：到2010年國(guó)內(nèi)客車將達(dá)90萬(wàn)輛。按保守估計(jì)有1/90即1萬(wàn)臺(tái)裝用白光LED照明—通信系統(tǒng)，當(dāng)年總產(chǎn)值即達(dá)1.38億，創(chuàng)利稅6800萬(wàn)元。 展室內(nèi)白光LED照明—信息廣播系統(tǒng)估計(jì)全國(guó)年需求量1000套，連工程費(fèi)用平均約10萬(wàn)元/套,年市場(chǎng)規(guī)模亦有1億元。每套系統(tǒng)按50個(gè)手持終端、每終端均價(jià)400元計(jì)，手持終端年均市場(chǎng)規(guī)模亦超過(guò)2億元。
同類課題研究水平概述
- 近年來(lái)，國(guó)際上開(kāi)始探討基于可見(jiàn)光LED實(shí)現(xiàn)通信的可能性。 相關(guān)報(bào)道一：2005年6月30日和7月1日，日本國(guó)土交通省在關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)，假設(shè)利用搭乘機(jī)場(chǎng)大巴的等待時(shí)間進(jìn)行了可見(jiàn)光通訊的實(shí)證實(shí)驗(yàn)。除了國(guó)土交通省以外，松下電器產(chǎn)業(yè)和松下電工、NTT DoCoMo、中川研究所和日本航空參加了該次實(shí)驗(yàn)。根據(jù)發(fā)表的實(shí)驗(yàn)資料，如果利用熒光燈通信速率為10kb/s，而利用 LED,則能實(shí)現(xiàn)數(shù)十Mb/s的通訊。 相關(guān)報(bào)道二：【日經(jīng)BP社2008/10/08報(bào)道（記者：蓬田宏樹(shù)）】日本太陽(yáng)誘電公司試制采用白色LED的高速無(wú)線通信系統(tǒng)，出展“CEATEC JAPAN 2008”。采用了白色LED，可確保100Mbit/秒的數(shù)據(jù)傳輸速度。并用試制機(jī)在CEATEC現(xiàn)場(chǎng)作了演示。試制的系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)雙向全雙工通信。實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速度為90Mbit/秒左右。最大傳輸距離為20cm左右。太陽(yáng)誘電關(guān)于其采用白色LED高速通信系統(tǒng)的優(yōu)越性，舉出了如下理由：1）通信線路可見(jiàn)，用戶容易理解；2）不受電波法的限制；3）采用通用白色LED（利用熒光體的LED）；4）無(wú)需彩色濾光器等。 相關(guān)報(bào)道三：《電子工程專輯》中文網(wǎng)站2008年10月14日?qǐng)?bào)道，由美國(guó)政府資助的一項(xiàng)“智能照明”倡議探索把無(wú)線通信能力嵌入未來(lái)的LED照明安裝之中，以提供更廣泛的接入點(diǎn)。這項(xiàng)投資額一億八千五百萬(wàn)美元的、為期10年的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金計(jì)劃涉及超過(guò)30所大學(xué)的研究人員。明年（指2009年）將展示的最初原型的速度為每秒1-10Mbits，它將采用最新的LED以及發(fā)光二極管來(lái)處理發(fā)射和接收功能。研究人員還計(jì)劃開(kāi)發(fā)最終可制成可見(jiàn)光收發(fā)器的新的半導(dǎo)體技術(shù)。 波士頓大學(xué)將把重點(diǎn)放在系統(tǒng)級(jí)問(wèn)題上，包括計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。半導(dǎo)體設(shè)備開(kāi)發(fā)將由Rensselaer理工學(xué)院和新墨西哥大學(xué)的研究人員們解決。 波士頓大學(xué)已經(jīng)建立了一個(gè)發(fā)布關(guān)于智能照明傳輸倡議的網(wǎng)站。 本作品主要技術(shù)指標(biāo)：采用白光LED作光源；光信道碼率：≥4Mb/s 通信距離：2.5m-6m 與上述國(guó)外同類先進(jìn)技術(shù)的比較: 相關(guān)報(bào)道一：實(shí)驗(yàn)基于機(jī)場(chǎng)彩色LED顯示屏，而不是白光LED； 相關(guān)報(bào)道二：采用了白光LED，最大數(shù)據(jù)傳輸速度為100Mbit/秒，但最大傳輸距離僅為20cm； 相關(guān)報(bào)道三：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)尚未建成。 國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道有與本作品類似的、能夠公開(kāi)演示的實(shí)物樣機(jī)。
