[发明专利]基于无线电能传输技术的LED室内台灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线电能传输技术的LED室内台灯。特别是涉及一种节约能源、成本较低、无线便携等优点的LED室内台灯。

背景技术

自从1840年发现利用电磁感应现象及导线可以传输电能至今，电能的传输主要是由导线直接接触进行传输的。电工设备的充电一般是通过插头和插座来进行，但是在进行大功率充电时，这种充电方式存在高压触电的危险。且由于存在摩擦和磨损，系统的安全性、可靠性及使用寿命较低，特别是在化工、采矿等一些易燃、易爆领域，极易引发大的事故。新型无接触电能传输系统采用电磁感应原理、电力电子技术以及控制理论相结合，实现了电能的无线传输，完全克服了以上限制。

根据电能传输原理，无线电能传输大致上可以分为三类：第一类是变压器原理的直接耦合式，这种方式功率虽然较大，但是仅适于近距离；第二类电波无线能量传输技术，直接利用电磁波能量可以通过天线发射和接收的原理，这种方式虽然实现了长距离和大功率能量的传输，但是能量传输受方向限制，也不能绕过障碍物，并且损耗较大，对人体和其它生物都有严重伤害；第三类是非辐射耦合谐振方式，该技术可以在有障碍物的情况下传输，传输距离也比较远，传输功率也较大，而且对人体没有伤害。

综上所述，第三种电能传输方式有着很大的开发潜力，因此将其应用到目前具有节能效果的照明产品(LED室内台灯)具有重要的现实意义。

LED与传统的照明灯(如白炽灯)等相比，具有节能、寿命长、抗震、反应速度快和环保等优点，加上LED自身独具的冷光特性，使得灯具的外形不会因为长期受热而变形，从而提高整套灯具的寿命，因此在照明系统中的应用日益增多。

本发明旨在克服了传统上导线对LED灯的束缚性，设计了一种移动灵活、安全、可靠且无污染的绿色照明装置，而且解决了室内繁多导线带来的诸多不便和安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出了一种基于无线电能传输技术的LED室内台灯，该系统具有传输距离远，传输效率高，成本较低、绿色节能的特点。

本发明所采用的技术方案是：基于无线电能传输技术的LED室内台灯，主要包括射频信号发生电路、射频功放电路、阻抗匹配电路、发射线圈、接收线圈、整流调压电路、LED负载。所述的射频信号发生电路，用于产生与电磁发射系统和电磁接收系统谐振频率相同频率的正弦波；射频功放电路，用于将所需正弦波功率放大；阻抗匹配电路，用于调节负载阻抗以匹配射频功放输出阻抗；发射线圈用于产生高频磁场；接收线圈用于接收发射线圈产生的高频磁场并将其变成电能；整流调压电路用于先将无线接收到的高频交流电整成直流，再调压将电压稳定在所需电压值。

所述的射频信号发生电路由MAX038芯片和外围电路组成，设置有调频模块，结构简单，使用方便；通过调节与MAX038管脚REF相连的可调电阻RP1的阻值可以实现调节输出信号的频率，用来跟踪发射线圈和接收线圈的谐振频率；通过调节MAX038芯片的外围电路中的可调电阻RP2的阻值可以实现调节输出信号的幅值。

所述的射频功放电路包括有接收正弦信号发生电路所发出的正弦信号的50欧阻抗匹配负载，即输入变压器T1，输入变压器T1接收到信号传输到射频MOSFET模块，将该信号进行功率放大；该射频功放电路块属于射频功放的A类放大，具有很好的线性特征。

所述的阻抗匹配电路属于零反射匹配电路，结构上采用L型匹配。该电路具有结构简单、参数设计灵活的优点。该电路采用非阻性元件使其理论上并不消耗功率。

所述的发射线圈由单匝激发线圈和多匝耦合线圈组成。单匝激发线圈与射频功放电路的输出连接，由射频功放电路产生的高频交流电压提供能量产生交变高频磁场。该高频磁场与多匝耦合线圈通过直接耦合使其产生更大强度的磁场发射出去。

所述的接收线圈由多匝耦合线圈和负载线圈组成，接收线圈的多匝耦合线圈与发射线圈的多匝耦合线圈具有相同的谐振频率，通过谐振强耦合方式实现电磁能量的相互转换。负载线圈是一个单匝线圈，该线圈与接收线圈的多匝耦合线圈是通过直接耦合方式取能，负载线圈连接负载向负载提供能量。

所述的整流调压电路由高频整流电路和DC/DC转换电路两个部分。高频整流电路由四个具有高频开关特性的二极管组成的桥式电路，该电路将高频交流电整流成直流。DC/DC转换电路将整流过来的电压进一步稳压到LED所需要的电压。