以前，光源只是獨立的裝置，其唯一目的就是為某個特定區域照明，但這種狀況已經一去不復返。我們生活中日益提高的連通性和對于數據依賴的增加意味著光源的作用正在發生改變。互聯照明系統（CLS），采用發光二極管（LED）技術和物聯網（IoT）連接，現在能夠使設計工程師既可以提供照明，又能傳輸數據。這為節省能源，并為個人、企業和社區提供新的服務和便利開辟了新的機會。
越來越多的互聯照明系統采用Li-Fi，這是一種新興的光無線技術，為“光保真度（light fidelity）”的簡稱。這種技術于2011年推出，目標是將照明作為智能基礎設施的核心。通過使用IEEE802.11協議，Li-Fi作為Wi-Fi的替代方案正在呈現迅猛發展勢頭。這里，我們將更深入地探討CLS、Li-Fi和物聯網技術，并進一步討論哪些技術將為CLS提供更大支持以發揮其全部潛力。
物聯網給照明帶來的變革
物聯網對世界的影響已經非常巨大。在照明領域，通過將現代光學傳感器與無線連接相結合，工程師現在可以集中精力于收集數據，并將其傳輸到數字領域，以進行分析和其他設定的行動。下面我們簡單地看看這些關鍵領域
現代光學傳感器
我們周圍有很多傳感器，記錄從溫度和濕度到揮發性有機化合物（VOC）和振動水平等許多數據。這些傳感器能夠將模擬信號轉換成數字數據，之后可由一系列系統進行讀取、分析和操作。
我們感興趣的傳感器是光學傳感器，它能夠把光轉換成電信號。這意味著系統可以感知是否打開了燈，以及燈光的強度等等。
無線連接
Wi-Fi使用射頻（RF）頻譜范圍內（頻率在20kHz-300GHz之間）電磁輻射，能夠使設備連接到附近的無線網絡。Wi-Fi主要在五個主要頻率范圍內工作：2.4GHz、3.6GHz、4.9GHz、5GHz和5.9GHz，大多數消費電子產品使用2.4GHz和/或5GHz。盡管Wi-Fi非常普遍，但這種技術也有很多問題，例如易受黑客攻擊，頻譜已經接近容量極限等等。這就是Li-Fi技術得以進入的原因，我們下面將討論這些。
數據
以數字方式存儲數據能夠使其用于各種目的，包括通過使用大數據分析（BDA）和人工智能（AI）進行管理、應用和擴展數據。互聯照明系統的主要設計目標是使照明系統成為這一更廣泛技術框架的一部分，以創造更智能的端到端系統為目標。
Li-Fi：用光進行通信
互聯照明系統是采用基于固態照明（SSL）的技術而構建，所使用的是LED，而不是燈絲、氣體或等離子等。LED牢固可靠、體積緊湊、能效高，并且通常具有較長的使用壽命。在控制顏色和輸出亮度，以及在開和關調節的能力方面，LED會給設計師帶來很高靈活性。正是這種對于開關的控制能力對Li-Fi至關重要。
Wi-Fi是使用無線電波傳輸數據，而Li-Fi則被稱為“光無線通信”（OWC）技術，這意味著它是通過使用光波進行通信。這種光波或許是可見光譜，也可以是紅外線和紫外線。與Wi-Fi相比，LI-Fi能夠提供可靠、高質量的數據流，在某些情況下速度超過30Mbps。
使用光而不是無線電波進行數據傳輸有很多好處。首先，可見光Li-Fi光譜比其射頻競爭對手（Wi-Fi）大近10000倍。其次，由于Li-Fi使用了視線（LoS）內傳輸架構，具有很高的抗黑客能力：如果有人試圖攔截數據流，數據的傳輸路徑會被破壞，不能進行任何信息傳輸。
正如我們在上面提到，LED的快速調節開關能力是實現Li-Fi通信的一個關鍵因素，通過特定的調制和解調機制可進行數據傳輸。Li-Fi的工作原理是將數據流饋入到一個SSL驅動器，該驅動器可以控制一個或多個LED，并以遠比人眼能覺察快很多的速度開啟和關閉這些LED。這種閃光可由Li-Fi設備中的感光器接收，繼而產生一個與傳感器接收的光線量成比例的電流。然后，該電信號經過放大、調節和處理，被無線發送到計算機、平板電腦或智能手機等其他設備。
創建一個內在生態系統
幾年來，幾家LED制造商一直在致力于創建真正統一的互聯照明系統解決方案。我們所說的統一互聯照明系統是指光可以在一個地方與所有機電系統相互作用。創建一個全面的解決方案可以確保互操作性、高性能和可靠性。這項工作表明，需要從四個關鍵領域來支持幫助互聯照明系統發揮其全部潛力：硬件、物聯網、軟件和接口。
硬件
互聯照明系統硬件部分需要LED和適當的驅動器來控制供給它們的電流。設計師還需要考慮相關的電光機械功能，使他們能夠將產品變成有用的光源。硬件可能需要散熱片來降低溫度，還需要其他組件來控制光學部件、安裝設備、包裝設備，并通過一些常見的設計代碼將其與其他設備集成。同樣重要的是，需要包括能夠將模擬信號轉換為數字信號的智能傳感器。
在所有這些組件都能夠正常發揮作用的情況下，設計師面臨的關鍵挑戰是確保所有組件能夠彼此協調工作。
物聯網
當然，硬件只是系統的一部分。互聯照明系統需要能夠與其他照明系統連接，以便可以一起工作。互聯照明系統制造商需要考慮這些集成所帶來的挑戰，尤其是在數據安全方面的挑戰。如何保護數據免受未經授權的盜取或惡意控制系統的企圖？這可能需要圍繞身份驗證進行工作，確保只有擁有正確密鑰的人可以訪問。其他需要考慮的因素還包括存儲、服務器和數據分析。
所有這些都將有助于確保數據能夠安全和可靠地饋入互聯照明系統和從系統中提取。
軟件
當今的產品設計師可以訪問一系列基于云的服務，這些服務是他們以前的同事所夢寐以求的。如果互聯照明系統提供商能夠提供基于云的技術服務以補充其硬件，將使他們在市場中處于非常有利地位，因為客戶將能夠更快、更容易地獲得所購買的互聯照明系統的全部優勢。
未來的互操作性也非常重要。基于標準的解決方案能夠使不同制造商的產品在今天以及未來無縫地協作運行，這很可能有助于推動互聯照明系統市場的更快增長。相反，如果需要跨領域和邊界工作，與其他產品缺乏這種互操作性可能會處于極大的競爭劣勢。
接口
最后一個需要互聯照明系統制造商考慮的領域是常見的應用程序接口（API）。美國能源部認為，如果想要實現互聯照明系統與能量相關的所有好處，接口將是一個必須要克服的重大挑戰。
固態照明本身已經具有很高的能效。但是，只有在更大區域連接多個互聯照明系統，才能實現真正意義上的能源節省。通過創建一個跨越家庭、商店、工作場所和街道照明的智能照明網絡，可以使未來的城市具有更大的潛力來提高效率。這將能夠使更大的區域作為一個統一整體去工作，而不是許多獨立個體各自運行。通過傳感器收集數據并將其饋入分析引擎，照明系統將能夠實時調整光源以節省資金和能源。美國能源部建議，盡管照明行業希望采用標準化的安全途徑，以盡量減少整個行業的集成挑戰，但應向用戶開放提供API。
結論
基于LED的光源使能夠使照明數字化，光源可作為物聯網的一部分連接在一起。因此，現代互聯照明系統具有很大的潛力來真正改善我們的生活、財務狀況以及我們所生活的世界。
Li-Fi協議使互聯照明系統既能夠提供照明，又可以發送和接收數據。這些功能意味著，基于Li-Fi的照明系統可以提供一個真正的替代方案，來取代目前智能基礎設施核心日益擁擠的Wi-Fi頻譜。
隨著互聯照明領域的創新步伐加快，我們期望能夠看到一個比當今世界更加光明的未來。