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Effizientes VLC-Systemdesign

Prinzipien der Kommunikation mit sichtbarem Licht

Die Advanced Light Engine NCL31000 von onsemi
Die Advanced Light Engine NCL31000 von onsemi
© onsemi

Ein VLC-System umzusetzen bringt einige Herausforderungen bezüglich Systemintegration und Energiemanagement mit sich. Experten von onsemi zeigen auf, wo Visible Light Communication sinnvoll ist und wie Entwickler einen Designpfad mit sehr begrenztem Risiko aufbauen können.

Mike Sandyck, Product Marketing Manager von onsemi

Die Kommunikation mit sichtbarem Licht (VLC; Visible Light Communication) ist eine Technik, die in bestimmten Anwendungen deutliche Vorteile gegenüber der üblicherweise verwendeten Funk-/HF-Technik bietet. Abgesehen von der offensichtlichen Aufgabe, Daten von einem Punkt zu einem anderen zu übertragen, stößt VLC aufgrund seiner Fähigkeit, hochpräzise und sichere Positionierungssysteme für Innenräume bereitzustellen, auf großes Interesse.

VLC: Überblick und Vergleich mit HF

Das Konzept, Licht als Übertragungsmedium zu nutzen, lässt sich bis ins Jahr 1792 nach Frankreich zurückverfolgen, wo auf Türmen montierte Signalmasten eine lichtbasierte Kommunikation zwischen Städten ermöglichten. Im frühen 19. Jahrhundert entwickelte das US-Militär den „Heliographen“, der Spiegel verwendet, um das Sonnenlicht zu reflektieren, indem das Licht unterbrochen oder der Spiegel geschwenkt wird. Im Jahr 1880 schuf Alexander Graham Bell (Erfinder des Telefons) sein Photophon, das Sprachsignale auf einem Strahl aus sichtbarem Licht übertrug.

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Bild 1: VLC-Systeme nutzen den sichtbaren Teil des Spektrums
Bild 1: VLC-Systeme nutzen den sichtbaren Teil des Spektrums
© onsemi

Moderne VLC-Systeme verwenden sichtbares Licht im Spektrum von 380 bis 750 nm (430 bis 790 THz). Durch die Modulation des Lichts vorhandener Leuchten lässt sich eine Kommunikation ohne die Einschränkungen der Funktechnik aufbauen. Die enorme Zunahme mobiler Daten, die per Funk übertragen werden, führt zu überfüllten Spektren, die wiederum zu Störungen führen können.VLC wird üblicherweise in Innenräumen verwendet, wo die größte Quelle potenzieller Störungen – Lichtquellen mit hoher Intensität, wie z.B. die Sonne – keine Rolle spielen. Sichtbares Licht ist außerdem ein von Natur aus lizenzfreies Übertragungsband, sodass keine Lizenzen beantragt werden oder benachbarte Systeme um denselben Teil des Spektrums konkurrieren müssen.

VLC-Anwendungsdiagramm
VLC-Anwendungsdiagramm
© onsemi

Aus Sicht der Sicherheit durchdringt HF leicht Wände, sodass Signale abgefangen werden können. Und bei hohen Leistungspegeln kann eine längere Exposition gegenüber HF-Wellen gesundheitsschädlich sein. Bei VLC-Systemen mit niedriger Übertragungsgeschwindigkeit, wie der Ortung in Innenräumen, sind kein zusätzlicher Leistungsverstärker und keine Signalkette erforderlich, was Systemleistung einspart und die Komplexität des Designs verringert.

Es gibt viele Anwendungen für VLC, darunter die lichtbasierte drahtlose Kommunikation, Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-Kommunikation und der Einsatz unter Wasser. VLC eignet sich vor allem für Spezialanwendungen, bei denen herkömmliche HF-Signale eine Gefahr darstellen, z.B. im Bergbau oder auf Öl- und Gasplattformen. Die Technik ermöglicht auch eine störungsfreie Kommunikation in der Nähe empfindlicher Geräte in Krankenhäusern und an Bord von Flugzeugen.


  1. Prinzipien der Kommunikation mit sichtbarem Licht
  2. VLC-basierte Ortung

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