在互聯(lián)網(wǎng)概念還處在世界主流地位時，德國學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界于2013年在漢諾威工業(yè)博覽會上第一次提出了“工業(yè)4.0研究項(xiàng)目”，此概念的核心是信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystems，CPS)，整合各種數(shù)字信息、資源、產(chǎn)品和人，從而建立起高效快速靈活的信息化，數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。此概念一經(jīng)提出則從德國迅速傳播到歐洲，并開始影響世界。
1、智能化LED照明的內(nèi)涵
傳統(tǒng)的LED早在1962年就已經(jīng)出現(xiàn)，一開始LED產(chǎn)品只能發(fā)出低光度的紅光，而現(xiàn)在能發(fā)出的光已經(jīng)遍及可見光、紅外光以及紫外光;同時用途也從最初的指示燈、顯示板發(fā)展到顯示器、采光裝飾和照明。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)，云計算等新技術(shù)的出現(xiàn)，人們已經(jīng)不滿足于LED照明高亮度、低能耗、壽命長、功率小的這些基本的功能和所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，而是更多的以LED與先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)相結(jié)合，從人體心理學(xué)、生理學(xué)和社會學(xué)出發(fā)，考慮個體舒適度，光生物安全等改善學(xué)習(xí)、工作和生活的條件軟指標(biāo)和減少空氣污染保護(hù)環(huán)境的社會效益，即LED的智能化。
而在工業(yè)4.0的大背景下，結(jié)合近十幾年來傳統(tǒng)LED同質(zhì)化低端化出現(xiàn)嚴(yán)重產(chǎn)能過剩的問題，我們對于LED產(chǎn)品的發(fā)展和需求已經(jīng)不能僅僅的停留在照明的本身性能上，而是努力的與其他產(chǎn)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，以期獲得具有復(fù)合功能的LED智能燈，從而對LED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能進(jìn)行分流。就目前為止，有兩個主要的分流方向，第一個是向農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域突破，第二個就是向光通訊領(lǐng)域發(fā)展。
2、LED農(nóng)業(yè)智能化
在農(nóng)業(yè)方面，我們知道光是植物生長發(fā)育最為重要的環(huán)境因素之一，對于植物的光合作用和生長發(fā)育新陳代謝都有著直接的調(diào)節(jié)作用。目前已知的環(huán)境因素，比如相對的潮濕、溫度、光強(qiáng)度和光質(zhì)量都對植物的生長和發(fā)展有著密切的影響。而在這些因素中，光質(zhì)量則直接影響植物干的生長，側(cè)分枝，葉擴(kuò)展和色素的沉積等主要的生長指標(biāo)。而這些光質(zhì)量的集成，主要是通過持續(xù)強(qiáng)度的紅光，藍(lán)光，同時荷爾蒙信號的路徑對植物有著深刻的影響觸發(fā)生理學(xué)反應(yīng)從而對植物的生長和發(fā)展起著控制作用。
采用LED作為控制植物生長的人工光源的優(yōu)勢在于具有高的能量轉(zhuǎn)換效率、使用的是直流電源、產(chǎn)品體積小，壽命長、波長確定、光強(qiáng)度/質(zhì)量比可調(diào)和低的熱能輸出。一些農(nóng)作物已經(jīng)在被LED光照下進(jìn)行培養(yǎng)了，比如蝸居、辣椒、小麥、菠菜等。研究表明，紅光對植物光合作用的器官發(fā)展有著重要的作用，同時它還可以增加植物上淀粉的積累量。同時有報道，用遠(yuǎn)紅外輻照植物可以提高稻殼的抗氧化性。這表明特定的光照輻射可以增加食物中的營養(yǎng)成分。
總的來說，從長遠(yuǎn)的角度去看，LED大有取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢。基于LED的智能照明系統(tǒng)技術(shù)可以被廣泛的應(yīng)用于植物或動物的生物研究中;同時這種智能系統(tǒng)還可以比較精確的確定特定植物生長所需要光照的強(qiáng)度和質(zhì)量;另外智能系統(tǒng)還可以分析不同光脈沖條件下植物的生長情況影響。可以預(yù)見基于LED的農(nóng)業(yè)智能化系統(tǒng)將會是“工業(yè)4.0”在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的重要體現(xiàn)。
3、LED光通訊智能化(lifi)
Lifi被認(rèn)為是一種在21世紀(jì)出現(xiàn)的新的光設(shè)備。設(shè)計這種設(shè)備的基本思想是可以通過LED的燈光對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。但通過LED光能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量還是相對較少的。目前，Lifi被稱為Wi-Fi的一個優(yōu)化的版本，它的優(yōu)勢在于可以通過無線通訊大量的降低成本。
被譽(yù)為“Li-Fi之父”的英國愛丁堡大學(xué)教授HaraldHass(哈拉爾德-哈斯)認(rèn)為Lifi技術(shù)的核心在于發(fā)光二極管的強(qiáng)度和潛力。他同時認(rèn)為這種技術(shù)可以改變我們上網(wǎng)，視頻，收發(fā)郵件等等。由于社會發(fā)展對數(shù)據(jù)的傳輸是有廣泛的需求，所以lifi技術(shù)的應(yīng)用可以擴(kuò)展到那些Wifi技術(shù)覆蓋不到的領(lǐng)域，比如醫(yī)學(xué)技術(shù)，發(fā)動機(jī)等各種其它的行業(yè)。由于lifi被認(rèn)為是有著最快速的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，所以這項(xiàng)技術(shù)就很有可能取代目前研究所和公司中廣泛應(yīng)用的wifi，同時人們可以用lifi技術(shù)擴(kuò)展更多的特殊領(lǐng)域。
4、結(jié)束語
在工業(yè)4.0概念的影響下，LED傳統(tǒng)行業(yè)必然要向智能化的趨勢進(jìn)行轉(zhuǎn)變，其發(fā)展方向也必然是工業(yè)化和信息化的高度融合。21世紀(jì)被稱為“光的世紀(jì)”，而植物所具有的光合作用也是萬物生命的基礎(chǔ)，憑借著LED人工照明系統(tǒng)高光效低能耗，同時兼顧信息化可調(diào)控的優(yōu)勢，LED農(nóng)業(yè)智能化將會推動農(nóng)業(yè)和生物行業(yè)的高速大發(fā)展。
另一方面，在光通訊行業(yè)，Lifi的概念開始漸漸受到人們關(guān)注，這不僅僅是因?yàn)槠湎啾扔跓o線電磁波更高效，更廣泛的應(yīng)用。當(dāng)越來越多的人和設(shè)備接入無線網(wǎng)中，在空氣中傳播的電磁波就會越來越阻塞，這使得人們獲得一個持續(xù)的高速的信號變得很困難。所以基于LED的lifi技術(shù)的出現(xiàn)可以克服目前無線網(wǎng)絡(luò)中的諸多限制，從而提供一個安全、高效、高速的光通訊環(huán)境。