基本信息
- 項目名稱：
- “點銀成金” ——用白光LED節(jié)能燈構(gòu)筑的無線通信系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品將先進的半導體照明技術(shù)與光通信技術(shù)相結(jié)合，研究開發(fā)出以往的照明系統(tǒng)無法具備的新用途—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能夠高速開關(guān)切換的特點，把信息調(diào)制到LED燈光上，實現(xiàn)了半導體照明系統(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光背景下可靠地下載、存儲、播放出來自LED燈光的各種信息。
- 詳細介紹：
- 半導體器件具有快速響應的特性，利用這個特性可以用其來進行高速信息傳輸。本作品正是將信息調(diào)制到LED可見光上進行傳輸，開發(fā)出半導體照明系統(tǒng)的全新用途。 用包含數(shù)字信息”0”和”1”的電流驅(qū)動LED時，LED便能發(fā)出包含數(shù)字信息的光：通過這種亮暗交替的高速閃動便將一系列由”0”和”1”組成的數(shù)字信息傳達到照明區(qū)域的各個角落。通過一系列對LED發(fā)光特性、光接收技術(shù)與裝置及兩者之間信號傳輸?shù)臏y試,對系統(tǒng)進行開發(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)制光載波即可進行信息廣播。如車站和機場的大型LED顯示屏加上通信功能即成為實時信息下載平臺，人們用手機對準LED大屏幕或交通信號燈時，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、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 設(shè)計、發(fā)明的目的：研究開發(fā)出白光LED照明系統(tǒng)的新用途——多媒體信息傳輸,一方面為社會創(chuàng)造了一種不占用頻譜資源，無電磁污染的新型短距無線通信手段；另一方面，新增的通信功能又提高了白光LED照明系統(tǒng)的性能價格比，從而增強了白光LED這種新型節(jié)能光源在現(xiàn)階段的市場競爭力。 設(shè)計、發(fā)明的基本思路：當用包含數(shù)字信息”0”和”1”的電流驅(qū)動LED時，LED便發(fā)出包含數(shù)字信息的光：通過這種亮暗交替的高速閃動將一系列由”0”和”1”組成的數(shù)字信息傳達到照明區(qū)域內(nèi)的各個角落，利用光通信接收機便可以下載、存儲、播放出來自LED燈光的各種信息。 創(chuàng)新點：從根本上改造了半導體照明系統(tǒng)工作原理，拓展了半導體照明系統(tǒng)的功能與應用領(lǐng)域，將白光LED照明與光通信技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了在照明區(qū)域內(nèi)利用燈光進行高速動態(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)動調(diào)制技術(shù)。 (2)寬光譜高噪聲可見光背景下的高可靠接收技術(shù)。 主要技術(shù)指標：光信道碼率：≥4Mb/s 通信距離：2.5m-6m 通信光源：白光LED
科學性、先進性
- 白光LED是新一代綠色照明光源，但由于其價格昂貴，目前還無法在通用照明領(lǐng)域與熒光燈、節(jié)能燈競爭。開發(fā)白光LED的新用途是提高其競爭力的一個努力方向。 本作品研究開發(fā)出現(xiàn)有白光LED照明技術(shù)尚無法實現(xiàn)的新功能--信息傳輸，具有突出的實質(zhì)性技術(shù)特點和顯著進步。 目前美國、日本等掌握LED核心技術(shù)的國家正在本領(lǐng)域積極開展研究工作。據(jù)《電子工程專輯》中文網(wǎng)站2008年10月14日報道，由美國政府資助的一項“智能照明”倡議探索把無線通信能力嵌入未來的LED照明安裝之中，以提供更廣泛的接入點。這項投資額一億八千五百萬美元的、為期10年的美國國家科學基金計劃涉及超過30所大學的研究人員。報道稱，明年（指2009年）將展示的最初原型的速度為每秒1-10Mbits，波士頓大學已經(jīng)建立了一個發(fā)布關(guān)于智能照明傳輸倡議的網(wǎng)站，美國國家科學基金網(wǎng)站08年10月開始也陸續(xù)發(fā)布了相關(guān)報道。 在完成時間上，本作品事實上已經(jīng)走在了美國國家科學基金計劃的前面。國內(nèi)尚未見報道有與本項目類似的、能夠公開演示的實物作品。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2008年12月，本校第三屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽一等獎 2009年5月，廣東省第十屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 待定
作品可展示的形式
- 實物演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 技術(shù)特點與優(yōu)勢：將光照明與光通信相結(jié)合，開發(fā)出半導體照明系統(tǒng)的新用途，拓展了其應用領(lǐng)域，增強半導體照明的市場競爭力。 作品的適應范圍：使用白光LED進行照明的所有場合，近期可以實施的有車（機、船）艙內(nèi)以及會議室同聲傳譯、展會講解等室內(nèi)照明/信息廣播系統(tǒng)。 市場前景分析：隨著中國國際地位的提升，旅游、會展業(yè)等國際交流相關(guān)行業(yè)的飛速發(fā)展，本作品的實用化產(chǎn)品——用于會議同聲傳譯、展會講解以及車（機、船）艙內(nèi)照明—信息廣播系統(tǒng)市場前景十分看好。 經(jīng)濟效益預測： 現(xiàn)對室內(nèi)（車艙內(nèi)）LED照明—信息廣播系統(tǒng)為對象進行產(chǎn)品的盈利預測。 據(jù)交通部規(guī)劃：到2010年國內(nèi)客車將達90萬輛。按保守估計有1/90即1萬臺裝用白光LED照明—通信系統(tǒng)，當年總產(chǎn)值即達1.38億，創(chuàng)利稅6800萬元。 展室內(nèi)白光LED照明—信息廣播系統(tǒng)估計全國年需求量1000套，連工程費用平均約10萬元/套,年市場規(guī)模亦有1億元。每套系統(tǒng)按50個手持終端、每終端均價400元計，手持終端年均市場規(guī)模亦超過2億元。
同類課題研究水平概述
- 近年來，國際上開始探討基于可見光LED實現(xiàn)通信的可能性。 相關(guān)報道一：2005年6月30日和7月1日，日本國土交通省在關(guān)西國際機場，假設(shè)利用搭乘機場大巴的等待時間進行了可見光通訊的實證實驗。除了國土交通省以外，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驗。根據(jù)發(fā)表的實驗資料，如果利用熒光燈通信速率為10kb/s，而利用 LED,則能實現(xiàn)數(shù)十Mb/s的通訊。 相關(guān)報道二：【日經(jīng)BP社2008/10/08報道（記者：蓬田宏樹）】日本太陽誘電公司試制采用白色LED的高速無線通信系統(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。并用試制機在CEATEC現(xiàn)場作了演示。試制的系統(tǒng)可實現(xiàn)雙向全雙工通信。實際的數(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，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）無需彩色濾光器等。 相關(guān)報道三：《電子工程專輯》中文網(wǎng)站2008年10月14日報道，由美國政府資助的一項“智能照明”倡議探索把無線通信能力嵌入未來的LED照明安裝之中，以提供更廣泛的接入點。這項投資額一億八千五百萬美元的、為期10年的美國國家科學基金計劃涉及超過30所大學的研究人員。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)光二極管來處理發(fā)射和接收功能。研究人員還計劃開發(fā)最終可制成可見光收發(fā)器的新的半導體技術(shù)。 波士頓大學將把重點放在系統(tǒng)級問題上，包括計算機聯(lián)網(wǎng)應用的開發(fā)。半導體設(shè)備開發(fā)將由Rensselaer理工學院和新墨西哥大學的研究人員們解決。 波士頓大學已經(jīng)建立了一個發(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：采用白光LED作光源；光信道碼率：≥4Mb/s 通信距離：2.5m-6m 與上述國外同類先進技術(shù)的比較: 相關(guān)報道一：實驗基于機場彩色LED顯示屏，而不是白光LED； 相關(guān)報道二：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)報道三：實驗系統(tǒng)尚未建成。 國內(nèi)尚未見報道有與本作品類似的、能夠公開演示的實物樣機。
