在當今「綠能環保」的趨勢下，打造能夠節約能源的智慧建築(不論是商業大樓、工廠或住宅)，將是確保節能結構的必要先決條件，智慧照明因而受到極大關注，因為燈光系統的耗電量和空調並列為占建築物總耗能量的最大比重。另一方面，隨著WELL建築概念的興起，智慧照明也成為提升人在建築物內的體驗度、舒適度的關鍵角色，因為燈光系統可說是人們進入到智慧建築後感受到的第一個環節。基於上述原因，照明系統開始增添更多通訊技術、感測器、軟體等，以實現照明控制、空間規劃分析、依據人們心理/生理情況，自動調整色溫及亮度提升舒適度等。
施耐德(Schneider)樓宇事業部總經理郭念慈(圖1)表示，目前建築已不再只是朝著「綠建築」發展，如何讓在建築裡面的人感到舒適、自在，是另一個建築設計重點。建築和人是密不可分的，人的一天有約90%以上的時間都待在建築物裡頭(不論上班、下班)，也因此，建築應該要提供一個令人感到舒服，且適合健康的環境；也因此，近來除了綠建築標章外，WELL建築的標章和概念也逐漸興起。
WELL建築概念起 照明系統從使用情境出發
據悉，WELL是WELL建築標準(源自美國的健康建築標準)的簡稱。WELL的管理方為美國公益性企業國際WELL建築研究院(International WELL Building Institute, IWBI)。
WELL是全球首部專注透過室內環境來提升人體健康與福祉的建築認證標準，最初於2012年9月由前美國總統比爾．克林頓向全球推廣而問世，並於2014年10月正式發佈WELL v1版。該標準從對人體健康與福祉最直接相關的空氣、水、營養、光、健身、舒適及精神這七大領域進行評估，由協力廠商認證機構GBCI獨立認證。
2018年WELL v2試行版問世，截至目前，全球已有952個項目註冊了WELL建築標準，其中114個專案獲得認證；而亞洲成為WELL建築標準全球領先市場，有253個項目總共超過600萬平方米的面積已註冊，其18個專案獲得認證。
換句話說，未來智慧建築並不只是涵蓋節能、綠能等概念，同時還要能保有健康、舒適感受，讓建築物當中的人有更好的體驗；換言之，智慧建築在設計上開始轉向「以人為本」設計概念，也就是以人為出發點，眾多的功能會源自於人與人、人與建築物的互動與需求。
也因此，隨著智慧建築設計朝向以人為本的方向前進，智慧照明也已不再只是單純的創新設計或應用，而是開始從「使用情境」為出發點，將人與人、人與環境之間的互動、需求納入設計考量，以打造更舒適、有著更好體驗的照明環境，相關的應用案例也不斷浮現。
例如，目前已有商業大樓開始將照明系統結合更多感測器，像是紅外線、超音波等，以偵測辦公場域是否有人，若該區域沒有任何員工，照明系統便會自動關閉或是調整燈光亮度；同理，若偵測到區域內有員工，照明系統也會自動開啟/調整燈光亮度。另一種應用則是，在窗邊裝設照度計並與照明系統連接，讓照明控制隨著陽光大小而自動調整燈光亮度。
除了商業大樓之外，另外像是愈來愈多的五星級酒店也已陸續改成無房卡系統，也就是客房不採用插卡供電的方式，而是透過感測器(例如人體溫度偵測)偵測房內是否有人，以提供電力、空調及燈光照明等。施耐德表示，上述的應用不僅實現有助節能，同時也是以「WELL」為出發點，讓建築物裡的人(不論是員工、房客等)，都感到更舒適。
然而，為了實現更WELL的照明控制，讓建築物裡的人能有更舒適的體驗，意味著照明控制系統相較於過往將變得更加複雜，像是增添了感測器、採光/日光採集、可定址配件、控制序列排程、可移動的固定遮陽裝置，同時也整合樓宇自動化系統(BAS)等，也因此，開放性系統平台重要性也日與俱增。
郭念慈指出，IoT時代到來，要接軌的產品愈來愈多，一棟建築物當中有著許多不同的設備需要連接，這些設備跟系統平台必須講「同一種語言」，也就是要能夠互相連接，系統平台須支援各式通訊協定，才得以實現更智慧化、更符合人性的應用。因此，該公司旗下的EcoStruxure平台的最大特色便是其開放式架構與極高的相容性，透過各界專家的進駐、優化與完善EcoStruxure，該平台成為一個龐大的生態系，可提供全方位的解決方案。
據悉，EcoStruxure平台根基於物聯網，透過其三層架構，第一層為聯網產品、第二層邊緣控制以及第三層雲端應用分析服務，成為樓宇、資料中心、工業以及電網等各大領域客戶的堅強後盾。其中，第三層的雲端應用分析服務會在收集建築的運作資訊後進行深度分析，並產出詳盡的分析報告，該份報告能夠針對建築的設備提供預測維護方面的建議，也能提供客戶及物業管理公司人員針對該建築的營運建議，有效簡化管理複雜度、提升決策精度與建築使用效能。
增添雷達感測器 智慧照明用途更廣泛
英飛凌電源管理及多元電子事業處資深行銷經理張文貴(圖2)則指出，照明即服務(Lighting-as-a-Service) 正引領智慧建築的數位化轉型，而隨著IoT應用興起，以照明添加更多感測器功能，提供了更多創新加值服務的發展契機。舉例來說，具備雷達感測器能偵測人員摔倒，或能偵測生命徵象的照護燈具，在台灣這樣的高齡化國家中便相當重要。為此，英飛凌便以高精準度的雷達技術，讓照明不再只是單純提供照度的功能，而是成為建構智慧建築中重要的一環。
英飛凌電源管理及多元電子事業處總監梁錦文(圖3)說明，雷達能測量速度、距離和角度，包括水平和垂直、進而實現精準的位置映射和3D追蹤。當人們進入建築物時，基於雷達感測的檢測解決方案便可透過智慧照明裝置檢測人流及位置。
以英飛凌在香港科學園設立的智慧室內照明為例，在室內照明的筒燈(Downlight)內加裝雷達感測器，除了提供照明功能之外，還能即時監測人流，提供建築物出入口的進出人數、目前建築內人數等即時數據，並可分析人員進出的尖峰時間等資訊，讓智慧建築系統可依此調整燈光或空調，強化能源管理並提升用戶舒適度。當然，除了雷達之外，智慧照明也可搭配簡易的被動式紅外線(Passive Infrared Sensor, PIR)感測器，出發點為節能考量。
張文貴透露，隨著IoT演進，聯網照明愈來愈受到歡迎，無論是採用有線、無線或混合式的連線功能，感測器技術在過去幾年裡有相當驚人的成長，而為了提升感測精確度，感測融合(Sensor Fusion)的技術也愈來愈受到關注。
張文貴說明，Sensor Fusion結合2種以上的感測器，是能進一步提升精準度的另一項技術。例如，該公司以自有的MEMS麥克風和壓力感測器為基礎，搭配英飛凌XMC MCU內建的AI機器學習演算法，開發出「智慧玻璃爆破警報系統」，可大幅降低誤報率；除此之外，英飛凌也開發了微型化的PAS CO2感測器 (PAS=Photo Acoustic Spectroscopy, 光聲光譜法)，可依照光量自動調整空調或照明系統。
另外需要注意的是，隨著燈具上所安裝的感測器越來越多，LED驅動器也必須隨之變更設計，因應此一趨勢，英飛凌也備有XDPL數位LED驅動器控制器系列。該系列產品搭配CoolMOS系列，不僅提升效率，還能大幅減少外接元件的數量，而且功能組合更多樣化，能讓LED驅動器更輕易容納到空間有限的燈具內；並能迅速將即時的電源管理資料和診斷功能傳送到大樓管理系統(BMS)，展現優異的系統管理效率。
張文貴認為，照明即服務的趨勢興起，也正引領智慧建築的數位化轉型；且隨著AI演算法與機器學習的結合在近期有長足的進展，幫助感測器或感測器中樞變成效能強大的邊緣裝置；而待5G站穩腳步後，相信商用智慧照明的市場便能加速起飛。而該公司也透過旗下高度整合化的雷達感測器解決方案，為智慧照明帶來了創新的直觀感應功能，並降低能源損耗；未來也將以旗下高可靠度及高穩定度的廣泛感測器產品組合，與合作夥伴共同開發更多元加值的應用場景，讓智慧建築更加智慧。
智慧照明身兼節能/提升營運效率要角
除了提升人的舒適度和體驗之外，智慧照明另一個為人所熟知的重要功用，便是提高建築物營運效率(節能、空間規劃等)。Arm物聯網事業群業務總監粘靜芳(圖4)表示，智慧照明不只是對節能有益，更是建築物業主提升營運效率、空間規劃、提升個人化體驗的重要手段。目前建築物業主面臨著提升營運效率(將建築物每平方公尺的使用面積價值最大化)與為居住者(或在建築物內的人)提供更佳體驗的壓力，需要具有更好洞察力的物聯網技術來預測、分析空間使用狀況解決這些挑戰。也因此，智慧照明不只是單純的提供容易、方便的照明控制，同時也是建築物節能、提升舒適度體驗、空間利用等的關鍵基礎架構。
換言之，愈來愈多的業主期望智慧照明除了照亮建築物之外也能「照亮其營運業務」。也就是透過智慧照明實現自動化並收集空間數據、連結建築物內各種設備、系統(例如空調、暖氣)，好達到降低能源使用效率、營運成本、實現空間優化、提供員工生產力等目標，以獲取更大的業務收益。所以，已有越來越多的建築物加快導入智慧照明系統，根據市調機構Boston Consulting Group的預測，在2020年，全球所有的照明設備將會有25%變得更智慧化。
芯科科技(Silicon Labs)物聯網資深產品經理Nick Dutton(圖5)則指出，因應氣候變化挑戰及降低能源成本，愈來愈多的產業和消費者相繼採用綠色環保和永續能源的政策或方案。對於商業建築而言，降低能源成本即意味著提升營運效益，相較於家庭消費者，商業電費要高得多，因此商業環境可從增強的照明控制中受益。舉例來說，當辦公室工作人員或建築工人不在場的時候，照明系統可以自動變暗或是熄滅；或者是照明系統可以確定能源使用熱點，以更加瞭解使用案例(或使用習性)，並可以實施解決方案以減少和優化照明面積。
簡單來說，與較簡單的家庭環境不同，大型商業照明系統的預防性維護可以避免代價高昂的停機時間。當燈泡(LED或白熾燈)在家庭環境中出現故障時，屋主只需自己更換燈泡即可。但是，在商業環境中，更換情況可能更加複雜。生產線可能不得不停止；可能需要暫時遷移貨架、庫存、書桌和員工等；又或者可能需要特殊設備(例如車載升降機)才能進行照明裝置的修護。導入智慧照明，同時結合數據模型與監控功能，可以在出現問題之前主動解決在商業環境中維修LED系統的問題。
也因此，智慧照明系統(或是LED燈泡)開始添加了更多的無線通訊和感測器，為照明產業帶來了兩項全新功能，也就是透過監控方式進行預防性維護；以及掌握能源熱點使用情況以降低營運成本。例如，會議室可能被員工使用了一整天，而透過感測器進行照明自動控制也意味著能源不會因為空房沒有使用而浪費。
由此可見，智慧照明已成商業建築實現節能、降低成本的重要骨幹，而要在商業環境中構建和實施智慧照明，須先牢記五大注意事項，包括：
1.使用正確的操作系統、安全憑證，連接代理(Connectivity Agent)和啟動程式以創建設備。
2.透過所選擇的通訊協定將設備連接到雲端。
3.進行設備管理，像是遠端更新、所有權轉移、監控運行狀況等。
4.在分析擷取、轉換、整理數據(並與非IoT數據整合)，以進行分析，或得有價值、可操作的資訊。
5.確保端到端的安全，設備和數據之間應該要有足夠的安全性(包含硬體和軟體)。
簡而言之，從上述五點可看出，要建構和實施智慧照明解決方案並非十分容易，在設計的過程中還須克服聯網設備複雜性、確認哪些連網標準適合(如BLE Mesh、Thread、Wi-Fi等)實施，同時還要確保數據安全性。
對此，粘靜芳認為，建築物業主應該要與可信賴的解決方案供應商合作。例如該公司便可提供基於Pelion IoT平台的Pelion Smart Spaces解決方案(包括智慧照明和空間分析)，可降低能源、維護成本，並實現智慧照明快速部署、遠程管理和安全性。另外，還有Space Analytics方案可安全地從現有的IoT設備(例如感測器、IP攝影機等)收集和分析數據，以提供可行的見解並進行空間預測。
安全性是智慧照明未來設計挑戰
智慧照明重要性日與俱增，不過隨著照明系統搭載的無線通訊、感測元件日增，且連接的設備愈來愈廣，消費者或業主的安全疑慮也隨之增加，如何確保資料安全性，成為智慧照明未來發展重要關鍵。
粘靜芳強調，不論是智慧建築或智慧照明，凡是結合IoT技術，如何確保數據安全都是一大挑戰。因此，在建構智慧照明系統時，須先思考三個面向，包括：
1.需要考慮哪些威脅以及應該保護哪些資產？
2.什麼是攻擊面？攻擊面有多廣？
3.需要為何種缺口做準備？
一旦確定了潛在的網路威脅，就須四大原則建立強大的安全防護，分別為：
1.不可變的設備身份(Immutable Device Identity)：IoT設備的身份必須經過授權，認證和驗證。加密功能(例如一組密鑰)應直接內建至晶片中，以防止未經授權的侵入。
2.可信任的啟動順序(A Trusted Boot Sequence)：將可信任的啟動程序內建在IoT系統中，以防止設備能源開啟時執行未經授權的代碼。
3.以憑證為基礎的身分驗證(Certificate-based Authentication)：有助於確保設備僅會連接到經過授權的伺服器。
4.安全的空中更新：透過遠端修補漏洞，安全的空中更新可經濟、高效地即時解決安全威脅。
梁錦文指出，如上述提到，標準化和相容性是讓製造商能輕鬆開發產品的關鍵，當各家產品都具備隨插即用功能時，或許有助於加快智慧照明市場的開發速度，但也衍生資料安全性問題。每家廠商的產品都不同，業主可能從X廠商選擇燈具，從Y廠商選擇感測器，再從Z廠商選擇聲控裝置，這些產品雖然都能互連互通，但誰又能確保這些聯網產品的安全性？資料安全性因而成為使用者最主要的顧慮之一。為此，英飛凌也提供Optiga數位安全解決方案，能深入強化資料安全性，降低被駭風險。
Dutton則補充，無論是因應家庭市場還是商業市場，照明開發商都必須考慮設備和網路的安全性，並確保智慧LED燈泡能和任何其他已連接的IoT產品一樣，避免受到駭客的惡意攻擊。根據最近的媒體報導指出，駭客可透過LED燈泡入侵智慧家庭網路，使消費者和照明開發商都意識到從燈泡本身擴展到雲端安全的迫切需求。同樣的問題也適用於商業應用。因此，照明原始設備製造商應尋求經由優化的無線SoC和模組，以提供內建硬體的安全功能而毋須增加成本，進而使開發人員能夠在智慧型LED產品中實現堅固的安全性能。
智慧照明發展前景佳
綜上所述，為了提供更好的舒適度和更有效的節能，智慧照明在智慧建築中(特別是商業建築)的地位更顯重要，且功能、應用愈來愈多變。
Dutton表示，市場目前已發展到，捨棄舊傳統技術而走向整合嵌入式感測器和智慧、無線物聯網通訊和雲端連接的新式節能智慧科技，將可省下可觀的成本。例如，與使用舊白熾燈相比，企業使用新的LED技術通常只需花費先前營運成本的十分之一。由於LED照明基礎設施的成本與舊白熾燈技術相當，隨著時間的推移，可顯著節省成本，因此轉向智慧照明極具吸引力。
簡單來說，過去在商業應用中採用智慧照明的最大障礙是照明基礎設施的成本。將現有的照明基礎設施從傳統的白熾燈改為智慧型LED系統，其安裝成本會高於當時的年度作業成本。
不過，由於目前重點已從評估基礎設施轉移到燈泡的智慧和連接性，因此成本支出已大幅減少。此外，更換和施作LED照明的整體成本可以逐年攤提，降低難以為繼的危機；同時，隨著相關標準不斷適應市場需求，智慧建築的生態鏈和實用性也變得更加容易入門，逐漸降低終端業者對專業技術知識的需求門檻，智慧照明的需求度因而愈來愈高。
總結來說，節省成本是商業建築(包含工業領域)不變的法則，而智慧照明的優點，包含了預防性維護、最少的停機時間/中斷時間、更低的安裝成本和更低的營運成本。基於這些原因，目前商業智慧照明的成長潛力要大於家庭環境，且普及率逐漸增加。
