照明網路化與智慧化是 LED 照明產業的重要趨勢。所謂照明網路化代表著每個燈具都具有被定址的能力。透過定址的方式，讓每個燈具都可以下達命令到網路來控制各個燈具，並隨時的監測燈具的使用狀態。要實現這樣的功能必須要有良好的通訊介面來處理網路配置的需要，在眾多的通訊標準中，ZigBee 可說是一個極為適合的選擇。
照明的發展
在愛迪生發明電燈的兩百多年後的今天，照明已經與人類的生活密不可分。不論是為了滿足夜間視線需求路燈，到商店的吸引人目光招牌，照明在不同情境下都扮演重要的角色。隨著人們對光線的需求越來越多樣化，調控的方式也越來越多元。以往對於電燈的控制只需要開與關，發展到現在，電燈可以調暗調亮，甚至改變顏色等等，大大的豐富了人們生活的情境。
照明不僅在控制型態上發展的更為複雜，燈具本身也有很大的進步。由於近年來能源危機議題持續發燒，而照明與空調耗電就佔了整體民生用電的 79%，若是能改善燈具的發光效率，對於節約能源有相當的助益。近年來各國已訂定政策與時程，將逐漸地淘汰較為耗電的白熾燈，進而鼓勵民眾使用較為環保、耗電量低的節能燈具。
在眾多節能燈具中，LED 燈具一直是受到注目的產品。根據市場預測分析，到 2013 年的 LED 照明市場產值將達 137 億美元。目前全球的照明大廠如飛利浦（Philip）、歐思朗（Osram）以及奇異（GE），均已積極投入開發。台灣廠商在 LED 的產值已達到全球第二，表現的相當亮眼，但要搶下更大的商機，就要進一步提高 LED 在照明產業的系統價值，避免低價競爭，同時維持技術領先的優勢。從應用技術面來說，照明網路化與智慧化是 LED 照明產業的重要趨勢。所謂照明網路化代表著每個燈具都具有被定址的能力。透過定址的方式，讓每個燈具都可以下達命令到網路來控制各個燈具，並隨時的監測燈具的使用狀態。要實現這樣的功能必須要有良好的通訊介面來處理網路配置的需要，在眾多的通訊標準中，ZigBee 可說是一個極為適合的選擇。
ZigBee 與 LED 智慧照明
ZigBee 是由 ZigBee Alliance 所提出的無線通訊標準，這個標準是建構在 IEEE 802.15.4 之上，所使用的是 2.4GHz 頻段。ZigBee 標準的應用主要定位在短距離（10 公尺以內），低速率（250kbps 以下）的資料傳輸。此外，ZigBee 具備星狀（star）、樹狀（tree）以及網狀（mesh）的網路拓墣型態，能夠滿足許多應用情境的需要。
圖1: ZigBee拓墣
而近年來有許多的應用情境已成為未來的趨勢，ZigBee Alliance 也為這些應用領域制定了相關規範（profile），其中包含了 Building Automation (BA)、Smart Energy (SE)、Home Automation (HA) 等 9 種類別，其中與照明相關的定義在 HA 的範圍裡。一般來說，在需要照明的場所中，燈具與燈具間的距離都不會太遠，而控制命令與燈具狀態的的資訊量都不會太大，所以很適合利用 ZigBee 作為通訊及控制的介面。ZigBee 還有一項極大的好處就是能自動地產生互連的網路。只要連上電源，各個節點就會嘗試互相溝通，最後達到一個能互相通訊的網路環境。這樣一來，就可以大大的減少在網路設定上的負擔，也降低了導入整個照明系統的門檻。
而照明系統在結合 ZigBee 之後，便有更多的控制選項來滿足不同情境需求。而智慧照明系統不僅可以在光線不足的情況下提供照明，同時也達到提供安全指引、環保節能及有效管理的目的。
圖2 : ZigBee聯盟積極開拓ZigBee技術的應用領域.
近年在一般的建築內的場所，逐漸開始使用智慧照明系統來涵蓋室內的照明需要，例如在辦公室或會議室，透過感測網路監測室內外的光線明暗，進而控制燈具的亮度達到節能的目的。而照明系統也能針對使用者所需要的情境做出正確的反應，像是簡報開會的時候，自動關閉部分電燈，增加簡報的布幕效果等等，這些都提升了智慧照明應用的價值。
應用案例：停車場路燈管理系統
除了在室內，室外也有很多場景需要照明設備，停車場就是一個極為適合導入 LED 智慧照明系統的好例子。以傳統停車場為例，不管是在建築物內或是露天的型態，照明的功能還有許多可以改進的地方。接下來從資訊通訊、應用情境及管理等面向，分析結合 ZigBee 的智慧照明系統有什麼樣的優勢。
通訊介面
ZigBee 具有良好的網路架構，在燈具上直接接上模組後就可以互通，但在設備定址上要先做一些設定，但這些設定遠比拉通訊控制線來的容易而且便宜。另外，由於一盞燈具照明的面積通常不會太大，所以燈具佈建的密度較高，彼此的距離不會太遠，正好適合短距離的 ZigBee。一般停車場大多是空曠寬敞的場所，所以不會有遮蔽的問題。此外，為了得知環境的狀態，也須佈建一些光感測器及紅外線動作感測器，藉此來掌握停車場的狀況資訊。這些感測器同樣可以使用 ZigBee 的標準溝通介面，可以減少系統建置的硬體成本。
對於感測器來說，需要回傳到後端的資料就是感測到的資訊。光感測器偵測到的就是環境的照度值，動作感測器則是在區域內感測有無物體移動等等。而燈具部份的通訊則是雙向的，除了需要回傳開關的狀態以及用電量等資料，還要能接收系統所發出的控制命令來調整照明的狀態。另外，當有一些特別的情況，可以考慮一些其他的通訊方式。舉例來說，在停車塔的情境，有時會有要跨樓層通訊的需要，這時無線訊號有時會有遮蔽的情況，這時可以考慮使用電力線通訊(Power Line Communication)，來確保各個設備間有穩定的通訊。
應用情境
在停車場所，照明情境分為引導和無人兩種。當有車進入時，也就是當紅外線感測器偵測到有車時，車道需要較為明亮的照明。車在停入車位的時候，車位的照明也要提高。動態的燈光調整可以讓使用者更清楚行徑的動線，也可以降低不必要的能源浪費。在攝影機或紅外線感測器都偵測到無人的情況時，全部的燈光就可以調低亮度，但仍需維持一定亮度，以避免系統發生誤判，影響到使用人安全的情況。
圖1：停車場在無人的時候，可以降低照明的亮度來節省電費。
圖2：在有人或有車行進時，提高亮度提供使用者安全的環境。
管理
傳統上管理停車場多半都是靠人工，透過定時巡察或從監視器觀看現場的情況。除了停車場的人員安全外，還要檢查燈具或其他設備是否損壞。在停車場的燈具常會造成使用者的擔心，如果能迅速的發現燈具故障，即時派員更換，或是在即將發生故障前就更換燈具，就能加強使用者的安全感。在燈具的故障偵測上，由於 LED 燈具上加裝電表的模組，並透過 ZigBee 將用電資訊傳回後端，用電的資訊便可以做為故障分析依據。當系統下了控制命令，但從電表看不到變化，光感測器的量測值也沒有變。或是用電狀態突然改變，這都代表有故障的可能，需要派人去察看維修。這樣一來，就可以提高人員的工作效率。也就是說，就能從收集到的電力與感測訊息，分析出更多有用的資訊，這多歸因於 ZigBee 簡單易用的通訊，能幫助系統穩定收集資訊的結果。。
未來展望與挑戰
經過數十年的發展，照明已在人類生活中佔有非常大地位。LED 燈具具有低耗電、豐富的顏色表現及高可靠度的優點，配合 ZigBee 的通訊功能，能大大增加 LED 在實際環境中的應用。但在實際應用上，還是需要參考使用者習慣及環境的限制。在停車場的場景裡， ZigBee 通訊的品質較為穩定，但在有多個隔間的大面積環境，就可能發生訊號不穩的情況。遇到這樣的問題，可以使用場域訊號強度檢測工具來做事前的規劃，評估無線訊號的強弱來找出裝設的位置及數量。
另外，紅外線及照度感測器的佈建也需要因地制宜，在停車場出入口的的地方是紅外線感測器一定會裝設的地方，而其他像是車道或是攝影機無法拍攝到的死角，也可以考慮安裝，增加系統整體的感測範圍。而照度感測器的部分，可以以燈具群組為依據，視情況加裝，這對於故障檢測與現場情況的掌握有很大的幫助。在燈具及感測元件位置決定後，可以使用軟體模擬通訊的方式評估整體系統的品質，再稍作系統上的微調整。現在在台北三重市的中山立體停車場已導入智慧照明與路燈管理系統，整體的省電比例高達五成以上。未來如果能推廣到更多地方，將可省下為數可觀的電費。
圖3：台北三重市的中山立體停車場外觀
圖4：智慧照明管理系統介面
照明的發展
在愛迪生發明電燈的兩百多年後的今天，照明已經與人類的生活密不可分。不論是為了滿足夜間視線需求路燈，到商店的吸引人目光招牌，照明在不同情境下都扮演重要的角色。隨著人們對光線的需求越來越多樣化，調控的方式也越來越多元。以往對於電燈的控制只需要開與關，發展到現在，電燈可以調暗調亮，甚至改變顏色等等，大大的豐富了人們生活的情境。
照明不僅在控制型態上發展的更為複雜，燈具本身也有很大的進步。由於近年來能源危機議題持續發燒，而照明與空調耗電就佔了整體民生用電的 79%，若是能改善燈具的發光效率，對於節約能源有相當的助益。近年來各國已訂定政策與時程，將逐漸地淘汰較為耗電的白熾燈，進而鼓勵民眾使用較為環保、耗電量低的節能燈具。
在眾多節能燈具中，LED 燈具一直是受到注目的產品。根據市場預測分析，到 2013 年的 LED 照明市場產值將達 137 億美元。目前全球的照明大廠如飛利浦（Philip）、歐思朗（Osram）以及奇異（GE），均已積極投入開發。台灣廠商在 LED 的產值已達到全球第二，表現的相當亮眼，但要搶下更大的商機，就要進一步提高 LED 在照明產業的系統價值，避免低價競爭，同時維持技術領先的優勢。從應用技術面來說，照明網路化與智慧化是 LED 照明產業的重要趨勢。所謂照明網路化代表著每個燈具都具有被定址的能力。透過定址的方式，讓每個燈具都可以下達命令到網路來控制各個燈具，並隨時的監測燈具的使用狀態。要實現這樣的功能必須要有良好的通訊介面來處理網路配置的需要，在眾多的通訊標準中，ZigBee 可說是一個極為適合的選擇。
ZigBee 與 LED 智慧照明
ZigBee 是由 ZigBee Alliance 所提出的無線通訊標準，這個標準是建構在 IEEE 802.15.4 之上，所使用的是 2.4GHz 頻段。ZigBee 標準的應用主要定位在短距離（10 公尺以內），低速率（250kbps 以下）的資料傳輸。此外，ZigBee 具備星狀（star）、樹狀（tree）以及網狀（mesh）的網路拓墣型態，能夠滿足許多應用情境的需要。
圖1: ZigBee拓墣
而近年來有許多的應用情境已成為未來的趨勢，ZigBee Alliance 也為這些應用領域制定了相關規範（profile），其中包含了 Building Automation (BA)、Smart Energy (SE)、Home Automation (HA) 等 9 種類別，其中與照明相關的定義在 HA 的範圍裡。一般來說，在需要照明的場所中，燈具與燈具間的距離都不會太遠，而控制命令與燈具狀態的的資訊量都不會太大，所以很適合利用 ZigBee 作為通訊及控制的介面。ZigBee 還有一項極大的好處就是能自動地產生互連的網路。只要連上電源，各個節點就會嘗試互相溝通，最後達到一個能互相通訊的網路環境。這樣一來，就可以大大的減少在網路設定上的負擔，也降低了導入整個照明系統的門檻。
而照明系統在結合 ZigBee 之後，便有更多的控制選項來滿足不同情境需求。而智慧照明系統不僅可以在光線不足的情況下提供照明，同時也達到提供安全指引、環保節能及有效管理的目的。
圖2 : ZigBee聯盟積極開拓ZigBee技術的應用領域.
近年在一般的建築內的場所，逐漸開始使用智慧照明系統來涵蓋室內的照明需要，例如在辦公室或會議室，透過感測網路監測室內外的光線明暗，進而控制燈具的亮度達到節能的目的。而照明系統也能針對使用者所需要的情境做出正確的反應，像是簡報開會的時候，自動關閉部分電燈，增加簡報的布幕效果等等，這些都提升了智慧照明應用的價值。
應用案例：停車場路燈管理系統
除了在室內，室外也有很多場景需要照明設備，停車場就是一個極為適合導入 LED 智慧照明系統的好例子。以傳統停車場為例，不管是在建築物內或是露天的型態，照明的功能還有許多可以改進的地方。接下來從資訊通訊、應用情境及管理等面向，分析結合 ZigBee 的智慧照明系統有什麼樣的優勢。
通訊介面
ZigBee 具有良好的網路架構，在燈具上直接接上模組後就可以互通，但在設備定址上要先做一些設定，但這些設定遠比拉通訊控制線來的容易而且便宜。另外，由於一盞燈具照明的面積通常不會太大，所以燈具佈建的密度較高，彼此的距離不會太遠，正好適合短距離的 ZigBee。一般停車場大多是空曠寬敞的場所，所以不會有遮蔽的問題。此外，為了得知環境的狀態，也須佈建一些光感測器及紅外線動作感測器，藉此來掌握停車場的狀況資訊。這些感測器同樣可以使用 ZigBee 的標準溝通介面，可以減少系統建置的硬體成本。
對於感測器來說，需要回傳到後端的資料就是感測到的資訊。光感測器偵測到的就是環境的照度值，動作感測器則是在區域內感測有無物體移動等等。而燈具部份的通訊則是雙向的，除了需要回傳開關的狀態以及用電量等資料，還要能接收系統所發出的控制命令來調整照明的狀態。另外，當有一些特別的情況，可以考慮一些其他的通訊方式。舉例來說，在停車塔的情境，有時會有要跨樓層通訊的需要，這時無線訊號有時會有遮蔽的情況，這時可以考慮使用電力線通訊(Power Line Communication)，來確保各個設備間有穩定的通訊。
應用情境
在停車場所，照明情境分為引導和無人兩種。當有車進入時，也就是當紅外線感測器偵測到有車時，車道需要較為明亮的照明。車在停入車位的時候，車位的照明也要提高。動態的燈光調整可以讓使用者更清楚行徑的動線，也可以降低不必要的能源浪費。在攝影機或紅外線感測器都偵測到無人的情況時，全部的燈光就可以調低亮度，但仍需維持一定亮度，以避免系統發生誤判，影響到使用人安全的情況。
圖1：停車場在無人的時候，可以降低照明的亮度來節省電費。
圖2：在有人或有車行進時，提高亮度提供使用者安全的環境。
管理
傳統上管理停車場多半都是靠人工，透過定時巡察或從監視器觀看現場的情況。除了停車場的人員安全外，還要檢查燈具或其他設備是否損壞。在停車場的燈具常會造成使用者的擔心，如果能迅速的發現燈具故障，即時派員更換，或是在即將發生故障前就更換燈具，就能加強使用者的安全感。在燈具的故障偵測上，由於 LED 燈具上加裝電表的模組，並透過 ZigBee 將用電資訊傳回後端，用電的資訊便可以做為故障分析依據。當系統下了控制命令，但從電表看不到變化，光感測器的量測值也沒有變。或是用電狀態突然改變，這都代表有故障的可能，需要派人去察看維修。這樣一來，就可以提高人員的工作效率。也就是說，就能從收集到的電力與感測訊息，分析出更多有用的資訊，這多歸因於 ZigBee 簡單易用的通訊，能幫助系統穩定收集資訊的結果。。
未來展望與挑戰
經過數十年的發展，照明已在人類生活中佔有非常大地位。LED 燈具具有低耗電、豐富的顏色表現及高可靠度的優點，配合 ZigBee 的通訊功能，能大大增加 LED 在實際環境中的應用。但在實際應用上，還是需要參考使用者習慣及環境的限制。在停車場的場景裡， ZigBee 通訊的品質較為穩定，但在有多個隔間的大面積環境，就可能發生訊號不穩的情況。遇到這樣的問題，可以使用場域訊號強度檢測工具來做事前的規劃，評估無線訊號的強弱來找出裝設的位置及數量。
另外，紅外線及照度感測器的佈建也需要因地制宜，在停車場出入口的的地方是紅外線感測器一定會裝設的地方，而其他像是車道或是攝影機無法拍攝到的死角，也可以考慮安裝，增加系統整體的感測範圍。而照度感測器的部分，可以以燈具群組為依據，視情況加裝，這對於故障檢測與現場情況的掌握有很大的幫助。在燈具及感測元件位置決定後，可以使用軟體模擬通訊的方式評估整體系統的品質，再稍作系統上的微調整。現在在台北三重市的中山立體停車場已導入智慧照明與路燈管理系統，整體的省電比例高達五成以上。未來如果能推廣到更多地方，將可省下為數可觀的電費。
圖3：台北三重市的中山立體停車場外觀
圖4：智慧照明管理系統介面
