首页 >> 物理 >> 计算机科学 >> 文章

可以上网的LED灯Comments>>

发表于 2010-07-24 10:13 | Tags 标签:, ,

和沐右合写

在童话故事《一千零一夜》的《阿拉丁神灯》篇中,主人公阿拉丁在魔法师的带领下,找到了一盏外观普普通通,但却威力无比的神灯,它可以让人拥有数也数不尽的财富,可以让人心想事成,最后阿拉丁凭借神灯的力量娶到了天下最美丽的公主。

而在最近上海世博会上,中科院展出了一盏外观普通,发着柔和灯光的LED台灯,这盏“神灯”虽然不会让你家财万贯,梦想成真,但是却可以在它灯光的照耀下通过一个小小的接收装置就可以让你的笔记本电脑轻松连入互联网,不需要网线,也不需要无线网卡。

其实在很早以前的古代,人们就已经用灯光和火光来交流信息了:烽火台上燃烧的烽火;三国里面携带求救信息的“孔明灯”;在一场战争中盘踞在两个山头的部队在漆黑的夜晚也会用火把互相交流不同的信息;在茫茫大海上,点滴火光也是船队间交流的手段。

可是无论火光,后来爱迪生发明的电灯灯光,还是现在使用的荧光灯、LED灯,所有的灯光传播的距离都很有限。光线只能沿着直线传播,不能够穿过不透明的物体一般的灯光发出的光线四面八方都有,随着距离的增加光线的强度随距离平方下降,一盏亮得刺眼的电灯在几百米以外只剩下一个小亮点,在几公里以外就只能淹没在茫茫大气中了。

因此,可见光在很长一段历史时期内不能够作为一种有效的长距离通信工具。而可见光的兄弟,同属于电磁波家族的无线电波在一百多年前在特斯拉、马可尼等科学家的手中就开始在人类通信事业中大展身手。无线电波的波长更长,碰到障碍物更聪明,会通过衍射“绕过去”,即使遇到微小的孔缝空隙,也可以钻过去,它可以翻山越岭,传递很远的距离。这样,无线电波主导了通信世界很多年。

后来高准直性、高亮度、高相干性的单色光源——激光出现了,激光的准直性使得光在传播过程中不会散失到其他方向上去,不会随距离快速衰减,但是在大气里利用激光传递信息还是会受到障碍物的影响以及空气的散射,而且,由于地球是球形的,激光的长距离直线传播是不可能的。为了解决这些问题,在20世纪六七十年代华裔科学家高锟等人的努力下,出现了世界上第一根用玻璃制造的光导纤维。激光在光纤里可以基本没有损耗地曲折前进。而且,利用一根光纤,我们可以同时基本没有损耗地传送很多束携带不同信息的激光。大量的信息通过光纤可以快速地传播到世界各地,这就是我们常说的信息高速公路。因为这项贡献,高锟被称为“光纤之父”,他也因此和其他两位科学家分享了2009年的诺贝尔物理学奖。

以上说的都是长距离的通信。光线或许会说,“长距离通信我不可以像无线电波那样在空间自由传播,那么短距离呢,我还一定要扮成激光束、整天藏在光纤里吗?为什么现在还很少用我,用的还是无线通信的wifi和蓝牙一类的东西呢?”

这跟传递信息的方式有关系。笔记本上高清晰的视频节目,超链接下一张张的网页,下载的各种应用程序其中都包括了海量的数据,为了使电磁波能够传递数据,就要让电磁波的强度随着时间不断变化,以代表不同的信息,这样的过程称为“调制”。无线电波可以通过一定的电路对它们进行快速的调制,可是对于以前的电灯来讲,却是不容易的。电灯泡和荧光灯管是曾经最常使用的照明灯具,他们发光的亮度从亮到暗、从暗到亮变化都需要一个比较缓慢的过程,一秒钟最多只能变化上千次,能够传递的信息很少。近些年来普遍使用的LED(发光二极管)灯就不同了,可以通过调节发光二极管两端的电压迅速调节灯的亮度,世博会上展示的LED灯每秒可以“闪烁”达200万次,提供的网速甚至足以超过现有的无线上网。在接受的一端,笔记本上的光电转换器会把变化的光线源源不断地转换成电信号,经过进一步处理变为一张张我们可以浏览的网页。电脑的数据也可以通过接收器上的红外LED灯发射出来,传送给控制器。

值得一提的是,用来通信只能称得上LED灯的一个附属功能 了,LED灯在本职工作——照明上,也在某些方面超过传统的灯具,既节约能源又不容易坏,只是价格目前还偏高,但是在不断降低之中,有希望会取代一部分现有的灯。

你可能会问,把电灯灯光当“网线”用,除了让电灯身兼二职、充分利用以外,还有别的好处吗?

首先,无线电波虽然相比于光线,善于“翻墙钻洞”,可是这同时也是一个缺点,如果我们想传播一些保密信息,只希望无线电波被一个房间内所有电脑接受到,而不传播到外面,是很困难的,无线电波会“不听话”的溜到外面,泄露秘密,易被监听监视。因为“不听话”的无线电波可以传递较远的距离,它还会“四处惹祸”,对别人正在使用的相同波段 的无线电波进行干扰,所以为了互不影响,不同的国家、地区、组织、公司只被分配了很小的波段。而“老实呆在房间里的”光线就没有这些麻烦,只要房间四周是不透明的,光线就不会外泄,自己在房间内无论使用怎样波段、怎样强度的光进行通信,都不影响别人。

另外,在飞机上,为了防止机舱内无线信号对飞机设备可能造成的潜在危险,不会提供无线上网,在类似场合这种上网LED灯就有大用场了。在医院一类对无线电波信号敏感的地方,直接用光线无线通信也是一个选择。

相信在不久的将来,这种可以上网的“神灯”就会走入日常生活中。

已发表于《电脑报》

0
为您推荐

51 Responses to “可以上网的LED灯”

  1. changst说道:

    沙发,led手电发烧友路过

  2. laoma说道:

    世博会那个馆?我去看看

  3. 王小二说道:

    第一次 路过 我要去看那灯

  4. SomeOne说道:

    无线光缆

  5. 奇怪的调调说道:

    还不错,可是那个灯有多大啊,携带方便么

  6. XXX说道:

    想局域网就拿块镜子就行了,多方便啊。

  7. 阿基米米说道:

    哇 应用前景好诱人

  8. 东粱说道:

    非常好的创意
    LED最高200万次/秒的频率相当夸张,求教如何达到?
    ps:LED本身是联网的?

    • Albert_JIAO说道:

      LED也是电子元件二极管的一种,一个电子元件震荡200MHz并不能说夸张。。
      是的,LED本身是联网的

  9. koko说道:

    啧啧啧,好东西~

  10. tttt说道:

    世博会上展示的LED灯每秒可以“闪烁”达200万次,提供的网速甚至足以超过现有的无线上网。

    计算一下,每秒200万次,相当于200万位吧,20万字节,200K/s,为什么会比现在的无线上网快?

    • 叮叮当当说道:

      同问~另外,发送端问题解决了,但是接收端的光电转换器涅?能达到这个频率不?不过也不一定是调频,可能是调幅,调幅会不会更快点?

  11. fengbp说道:

    现在WIFI千兆标准都出来了吧。
    这概念性的技术理论最多两百多KB/s,怎么能比WIFI快?
    别说是移动无线上网之类的,根本不是同一类型。
    何况要上网就必须双向传输,计算机端不是也要装个LED灯

    • 89度热水说道:

      的确没现有的无线网络快,不过可以增加多个LED灯一起传输

      • Tyotann说道:

        增加多个LED,那就要有数据包的切分-->传输-->合并方案,如果LED存在此方案,那无限网络也可以使用此方案,因此LED没有任何优势
        另外,我一般都喜欢在床上关灯上网的...

  12. SeraphimCYC说道:

    可以靠LED燈傳送訊息給電腦,那電腦又如何回傳訊息?
    而且也會被其他光干擾吧?要真正落實使用應該還要挺長的一段時間吧

    • MILESJ说道:

      》 如果不是用亮和灭来对应1和0,而是某种特定频率的亮灭结合来代表1和0,那干扰就会变得很小,只是2MHz确实小了点,抗干扰越强的亮灭编码,可编码的带宽也变得越小。
      》 好处是如果以载波的形式来理解2MHz这个范围,当达到足够复杂的抗干扰取样编码后,可以完全不用考虑干扰问题。因为光不像电磁波那样会有波段叠加干扰。

      》 另外我在想是否能用多个LED,以固定的时间间隙闪烁,叠加起来增大2MHz这个频宽,那么2个LED就相当于2*2MHz,10个就是10*2MHz。当然不能无限的增大个数,还要考虑亮度问题,必须保证有足够数量的小LED使用同一频率,亮度才够传输到足够远的地方。

      • MILESJ说道:

        不同颜色的LED也是可以同时使用的,通过滤光片,不同颜色的光可以同步传输。

  13. Metaverse说道:

    "只要房间四周是不透明的,光线就不会外泄"靠这个来保密,未免太……

  14. 过路说道:

    不错!

  15. njasan说道:

    粗看一下,技术本身限制不少
    1.上行如何解决?可以想见的大概是电力线载波?那就限制了上行速率
    2.光传输直线,灯光必定对准电脑上光电转换装置直射,限制使用场景
    3.灯光最高速率没有竞争力,可以想见的应用场景不多

    以上决定一定是小众应用,所以成本一定居高不下,所谓结论走向日常生活还是免了吧

    • 猛犸说道:

      1.实际上上行也可以用同样的方法来解决,未必需要电力线——如果用笔记本电池供电,怎么办?

      2.可以通过反射的方法来实现;实际上,三月份记不清楚名字的某大学已经实现了反射式红外线无线网络,发射装置在地面,在天花板上投射光斑。实现了1Gbps的速度。

      3.西门子在今年三月份已经实现了500Mbps的速度。

      • njasan说道:

        呵呵,上行指得是回传BACKHAUL,靠光显然不行,所以LED灯速率再高也白搭,更何况最高500M猜想99%还是实验室特定条件下的产物,只是西门子不知是如何凑出来的,和所谓LTE达到1Gbit/s速率一个道理,这可是手持终端MODEM,速度已然没有优势,LED等直线传播更是限制,再者LED必须开灯才能上网,不知道大白天开灯干啥,荒唐,上纲上线就是和“低碳”反调,又如上个网还要对准发射端,动一下也许误码狂多,持续怀疑中,实际上文章最后说明LED灯上网普及理由没看出充分的地方,一句话,场景不明,优势不显,技术限制不少,小众无疑。

  16. 大脚说道:

    这跟手机的红外线传输有什么区别吗?

  17. 大脚说道:

    这跟不就是前几年手机的红外接口吗?

  18. 尼可丁说道:

    太牛了

  19. ToThink说道:

    哪期报纸?没见啊

  20. Sunny Zhao说道:

    期待中!

  21. Sunny Zhao说道:

    重新又读了一次,对如下有疑问:
    在飞机上,为了防止机舱内无线信号对飞机设备可能造成的潜在危险,不会提供无线上网,在类似场合这种上网LED灯就有大用场了。可是怎样实现连接到外部的网络上去呢?是不是只能飞机上提供内部网络?

  22. 1说道:

    可以让光源常亮 用遮光片呀

  23. yishanju说道:

    如果可以选择能发不可见光的LED灯,或者将来的上网用的LED可以切换到可见光和不可见光模式。

  24. yishanju说道:

    嗯嗯。这样就非常完美了。

  25. zwq00000说道:

    和老式的红外接口有啥区别呢,也不过是频段不同罢了,想想早先笔记本电脑都带有红外接口,很少用到。
    某些型号的激光打印机支持,用的时候还要把两台机器对起来,麻烦的很。

  26. 牛面说道:

    看来这技术适合对数据安全较高且讨厌电脑多一根线的人使用

  27. tonghua说道:

    呵呵,现在科技进步真是让人瞠目结舌啊。

  28. 王二小的妹妹说道:

    喜欢这个灯,蛮好的

  29. jenny-young说道:

    昨天在世博航空馆看到了,好激动呀!看上面介绍说相对于射频,LED没有辐射,安全性能也好,像飞机上或者孕妇用确实很合适

  30. Avo17000说道:

    这个设想我当年做课程设计的时候提出来过,然后遭到了众人的强力围观:
    要是你老板跑到你的电脑前来布置工作,正好挡掉了你的LED灯,怎么办?就算老板没挡你,一只小飞虫就让你的网络时短时续,怎么办?总之有任何东西挡住了发射——接受之间的视线,怎么办?
    我想了很久也没想出来怎么办,最后课程设计灰溜溜地做了个光纤的题目。

    • robin_ren说道:

      多工+漫反射
      首先你可以使用多个发射/接受装置同时工作,比如两个分离led同时被挡住的可能性就低很多
      光除了直线传播,还能反射(和折射),你没发现家里空调遥控,对着墙什么的也能收到么

  31. 木白说道:

    在亮化行业里,都不知道这种灯,面试大概会下世纪吧

  32. 小黑牙说道:

    其实我觉得这个技术在一些特殊部门领域很不错,可以用来当信息发射器。通过照明传递机密信息,还不怕被监听到。

  33. cl49说道:

    这只能一对一通信吧,好像跟以前的红外线连接相似,要是一个办公室有几台电脑怎么办
    挡住到是问题不大,一般墙有漫射效果,至少不会被虫子挡住,我觉得要担心光污染

  34. 搞笑说道:

    只能一对一通信吧,好像

  35. 周明玮说道:

    我问一个和文章关系不大的问题:照明和制作手电筒用的LED是什么型号?用有颜色的材料封装的发光二极管是因为封装的材料才发彩色的光吗?我发现黄色封装材料的发光二极管能发出橙黄色的光。

  36. hu2y说道:

    和红外的速度是一样的。
    实用性可能还不如红外。

  37. 沐右说道:

    是啊是啊
    所以照明灯的位置什么的要仔细设计

  38. 说吧说吧说道:

    哈哈 弄不好的话 可能传播不良信息。。。。

Leave a Reply