基本信息
- 项目名称：
- “点银成金” ——用白光LED节能灯构筑的无线通信系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品将先进的半导体照明技术与光通信技术相结合，研究开发出以往的照明系统无法具备的新用途—信息传输。作品由能够传输信息的白光LED光源和能够接收LED灯光信息的手持式多媒体终端组成。作品利用白光LED能够高速开关切换的特点，把信息调制到LED灯光上，实现了半导体照明系统在照明区域内的高速数字多媒体信息的传输，手持式多媒体终端能在宽光谱高噪声的可见光背景下可靠地下载、存储、播放出来自LED灯光的各种信息。
- 详细介绍：
- 半导体器件具有快速响应的特性，利用这个特性可以用其来进行高速信息传输。本作品正是将信息调制到LED可见光上进行传输，开发出半导体照明系统的全新用途。 用包含数字信息”0”和”1”的电流驱动LED时，LED便能发出包含数字信息的光：通过这种亮暗交替的高速闪动便将一系列由”0”和”1”组成的数字信息传达到照明区域的各个角落。通过一系列对LED发光特性、光接收技术与装置及两者之间信号传输的测试,对系统进行开发改良。 利用本作品的技术便可构筑白光LED照明--信息广播系统，利用室内外配备LED的照明显示设备、汽车前尾灯等发出的高速调制光载波即可进行信息广播。如车站和机场的大型LED显示屏加上通信功能即成为实时信息下载平台，人们用手机对准LED大屏幕或交通信号灯时，即可马上下载屏幕上的显示内容：交通信息、股市行情、商品广告等。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计、发明的目的：研究开发出白光LED照明系统的新用途——多媒体信息传输,一方面为社会创造了一种不占用频谱资源，无电磁污染的新型短距无线通信手段；另一方面，新增的通信功能又提高了白光LED照明系统的性能价格比，从而增强了白光LED这种新型节能光源在现阶段的市场竞争力。 设计、发明的基本思路：当用包含数字信息”0”和”1”的电流驱动LED时，LED便发出包含数字信息的光：通过这种亮暗交替的高速闪动将一系列由”0”和”1”组成的数字信息传达到照明区域内的各个角落，利用光通信接收机便可以下载、存储、播放出来自LED灯光的各种信息。 创新点：从根本上改造了半导体照明系统工作原理，拓展了半导体照明系统的功能与应用领域，将白光LED照明与光通信技术相结合，实现了在照明区域内利用灯光进行高速动态数字音视频信息的传输， 技术关键： (1)照明用白光LED的高速驱动调制技术。 (2)宽光谱高噪声可见光背景下的高可靠接收技术。 主要技术指标：光信道码率：≥4Mb/s 通信距离：2.5m-6m 通信光源：白光LED
科学性、先进性
- 白光LED是新一代绿色照明光源，但由于其价格昂贵，目前还无法在通用照明领域与荧光灯、节能灯竞争。开发白光LED的新用途是提高其竞争力的一个努力方向。 本作品研究开发出现有白光LED照明技术尚无法实现的新功能--信息传输，具有突出的实质性技术特点和显著进步。 目前美国、日本等掌握LED核心技术的国家正在本领域积极开展研究工作。据《电子工程专辑》中文网站2008年10月14日报道，由美国政府资助的一项“智能照明”倡议探索把无线通信能力嵌入未来的LED照明安装之中，以提供更广泛的接入点。这项投资额一亿八千五百万美元的、为期10年的美国国家科学基金计划涉及超过30所大学的研究人员。报道称，明年（指2009年）将展示的最初原型的速度为每秒1-10Mbits，波士顿大学已经建立了一个发布关于智能照明传输倡议的网站，美国国家科学基金网站08年10月开始也陆续发布了相关报道。 在完成时间上，本作品事实上已经走在了美国国家科学基金计划的前面。国内尚未见报道有与本项目类似的、能够公开演示的实物作品。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年12月，本校第三届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖 2009年5月，广东省第十届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 待定
作品可展示的形式
- 实物演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点与优势：将光照明与光通信相结合，开发出半导体照明系统的新用途，拓展了其应用领域，增强半导体照明的市场竞争力。 作品的适应范围：使用白光LED进行照明的所有场合，近期可以实施的有车（机、船）舱内以及会议室同声传译、展会讲解等室内照明/信息广播系统。 市场前景分析：随着中国国际地位的提升，旅游、会展业等国际交流相关行业的飞速发展，本作品的实用化产品——用于会议同声传译、展会讲解以及车（机、船）舱内照明—信息广播系统市场前景十分看好。 经济效益预测： 现对室内（车舱内）LED照明—信息广播系统为对象进行产品的盈利预测。 据交通部规划：到2010年国内客车将达90万辆。按保守估计有1/90即1万台装用白光LED照明—通信系统，当年总产值即达1.38亿，创利税6800万元。 展室内白光LED照明—信息广播系统估计全国年需求量1000套，连工程费用平均约10万元/套,年市场规模亦有1亿元。每套系统按50个手持终端、每终端均价400元计，手持终端年均市场规模亦超过2亿元。
同类课题研究水平概述
- 近年来，国际上开始探讨基于可见光LED实现通信的可能性。 相关报道一：2005年6月30日和7月1日，日本国土交通省在关西国际机场，假设利用搭乘机场大巴的等待时间进行了可见光通讯的实证实验。除了国土交通省以外，松下电器产业和松下电工、NTT DoCoMo、中川研究所和日本航空参加了该次实验。根据发表的实验资料，如果利用荧光灯通信速率为10kb/s，而利用 LED,则能实现数十Mb/s的通讯。 相关报道二：【日经BP社2008/10/08报道（记者：蓬田宏树）】日本太阳诱电公司试制采用白色LED的高速无线通信系统，出展“CEATEC JAPAN 2008”。采用了白色LED，可确保100Mbit/秒的数据传输速度。并用试制机在CEATEC现场作了演示。试制的系统可实现双向全双工通信。实际的数据传输速度为90Mbit/秒左右。最大传输距离为20cm左右。太阳诱电关于其采用白色LED高速通信系统的优越性，举出了如下理由：1）通信线路可见，用户容易理解；2）不受电波法的限制；3）采用通用白色LED（利用荧光体的LED）；4）无需彩色滤光器等。 相关报道三：《电子工程专辑》中文网站2008年10月14日报道，由美国政府资助的一项“智能照明”倡议探索把无线通信能力嵌入未来的LED照明安装之中，以提供更广泛的接入点。这项投资额一亿八千五百万美元的、为期10年的美国国家科学基金计划涉及超过30所大学的研究人员。明年（指2009年）将展示的最初原型的速度为每秒1-10Mbits，它将采用最新的LED以及发光二极管来处理发射和接收功能。研究人员还计划开发最终可制成可见光收发器的新的半导体技术。 波士顿大学将把重点放在系统级问题上，包括计算机联网应用的开发。半导体设备开发将由Rensselaer理工学院和新墨西哥大学的研究人员们解决。 波士顿大学已经建立了一个发布关于智能照明传输倡议的网站。 本作品主要技术指标：采用白光LED作光源；光信道码率：≥4Mb/s 通信距离：2.5m-6m 与上述国外同类先进技术的比较: 相关报道一：实验基于机场彩色LED显示屏，而不是白光LED； 相关报道二：采用了白光LED，最大数据传输速度为100Mbit/秒，但最大传输距离仅为20cm； 相关报道三：实验系统尚未建成。 国内尚未见报道有与本作品类似的、能够公开演示的实物样机。
