基於無線電能傳輸技術的智能led檯燈的製作方法

2023-05-28 17:39:21 1

專利名稱：基於無線電能傳輸技術的智能led檯燈的製作方法
技術領域：
無線電能傳輸技術作為一種新的電能傳輸技術，使人們在電氣化生活中擺脫了電線的束縛。無線電能傳輸就是應用物理原理實現了非輻射性無線能量的傳輸，即兩個相同頻率的諧振物體將會產生很強的相互耦合，而與遠離諧振環境的物體有較弱的交互，從而兩物體間發生諧振，實現了電能的傳輸。本實用新型是對無線電能傳輸技術的直接應用，通過對發射裝置、接受裝置、兩部分的設計，使LED檯燈能穩定工作，為人們的學習和生活帶來了方便。實現了電能傳輸的無線化和節能環保的技術理念。
技術背景 人類進入電氣時代以來，生活便再也離不開電，由於電能儲存技術的限制，我們的電氣化生活總是被一根電線所束縛。電線的長度成了人們生活的半徑，電線再一次成為了人類的枷鎖。而電力無線傳輸技術的實現的意義不言而喻。智能LED檯燈就是利用了無線電能傳輸技術，使人們遠離電線帶來的危險，具有安全、便捷、使用靈活的優點，是一種綠色環保能源。它可應用於眾多領域，例如兒童學習、外出旅遊、家具壁燈等，在不久的將來必將得到廣泛的應用。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是為人們的學習與工作提供一個移動靈活、綠色的照明裝置。本實用新型採用的技術方案是由正弦信號發生器電路產生正弦信號，基於BLF175的放大電路對正弦信號進行放大後輸入到發射線圈，發射線圈與接收線圈發生耦合諧振，實現能量的無線傳輸，由於接收到的電壓為交流信號，故採用同步整流電路對其整流，從而輸出直流信號到負載電路，通過對負載電路按鍵的控制可實現LED燈亮度的調諧。整個設計系統組成如下負載電路發射裝置包括正弦信號發生電路(2)、信號放大電路
(3)、發射線圈⑷；接受裝置包括接收線圈(5)、同步整流電路(6)、負載電路(7)兩部分。本實用新型要實現的功能是通過對整個系統輸入5V電壓，使9個LED燈能正常發光，滿足人們學習工作的需要。

圖1是設計系統的整體框；圖2是正弦彳目號發生電路；圖3是基於BLF175的放大電路；圖4是發射線圈；圖5是接收線圈；圖6是同步整流電路；[0014]圖7是負載電路。
具體實施方式
下面結合實例和附圖對本實用新型的智能型LED檯燈做出詳細說明。如圖2所示，以4運放LM324構成反饋型積分放大器電路，可輸出穩定的正弦信號。本發明設計的參數如圖，輸出頻率為IOOKHz正弦信號。如圖3所示，基於BLF175的寬帶線性放大器，工作頻率最大為28兆赫茲，系統阻抗50Ω。可對輸入的正弦波進行放大，輸出端的輸出功率為30W PEP，能有效地降低電晶體的非線性傳輸特性導致的互調失真。從而，把放大的正弦波提供給發射線圈。如圖4所示，發射線圈(4)，設計參數均為直徑200mm，線徑O. 8mm，匝數8圈，由此 可推出線圈諧振頻率為IOOKHz (線圈減無縫隙，可忽略寄生電容)。調諧發射線圈的輸入頻率為ΙΟΟΚΗζ，使發射線圈與接收線圈之間發生耦合諧振。從而，保證了能量傳輸的距離最大，效率最高。如圖5所示，接收線圈(5)，設計參數與發射線圈(4)相同。可輸出交流電壓到同步整流電路。如圖6所示，同步整流電路(6)，採用自驅動方式，其末端還接有RC組成的濾波電路。可通過對功率MOSFET的導通和關斷進行控制，輸出紋波較小的直流電壓。通過濾波電路可輸出平滑的直流電壓。如圖7所示，負載電路(7)由3個按鍵和9個LED燈組成，通過對3個按鍵的控制可實現LED檯燈的亮度調節。綜上所述發射裝置接通正15V和負15V電源，通過控制接收電路中負載電路的按鍵，即可實現9個LED燈在不同亮度條件下的正常工作。
權利要求1.基於無線電能傳輸技術的智能LED檯燈，其特徵在於設置有發射裝置包括正弦信號發生電路(2)、信號放大電路(3)、發射線圈(4);接收裝置包括接收線圈(5)和同步整流電路出)、負載電路(7);通過這兩部分，可使LED燈正常工作。其中，這兩部分的連接關係是正弦信號發生電路(2)與信號放大電路(3)連接；信號放大電路(3)與發射線圈(4)連接；收線圈(5)與同步整流電路(6)連接；同步整流電路(6)與負載電路(7)連接。
2.根據權利要求1所述的基於無線電能傳輸技術的智能LED檯燈，其特徵在於，通過所述電路⑵中輸入為正15V和負15V直流電壓，核心為以4運放的LM324放大器。這個中，電阻Rs構成了電路的反饋環節，電容Cl和C2實現對ICl和IC2的積分環節。可實現功能=Utjl和11。2可輸出頻率為IOOK的正弦信號。
3.根據權利要求1所述的基於無線電能傳輸技術的智能LED檯燈，其特徵在於，通過所述的放大電路(3)中，以BLF175為核心的寬帶線性放大器，輸入信號為幅值較小的正弦信號，通過抗幹擾電容Cl與變壓器Tl連接，然後通過隔直電容C2與BLF175主電路相連，輸出端接有C5、L4組成的濾波電路和抗幹擾電容C9。此設計可使輸入阻抗和輸出阻抗均為50 Ω，且等於系統阻抗。此外，放大頻率範圍可達到28M。可實現功能對正弦信號發生器輸出的正弦波進行放大，輸出端的輸出功率為30W PEP，能有效地降低電晶體的非線性傳輸特性導致的互調失真。
4.根據權利要求1所述的基於無線電能傳輸技術的智能LED檯燈，其特徵在於，所述的發射線圈(4)與接收線圈(5)，設計的線圈均採用重量較輕的漆包線繞制。其尺度小，匝數少，便於封裝，安全可靠。可實現功能輸入IOOKHz的正弦信號，使發射線圈與接收線圈之間發生電磁耦合。
5.根據權利要求1所述的基於無線電能傳輸技術的智能LED檯燈，其特徵在於，所述的同步整流電路(6)，採用自驅動方式，使功率MOSFET的導通頻率與輸入的正弦信號頻率一直，從而極大的提高了效率。為了輸出平滑的直流信號其末端還接有RC組成的濾波電路。可實現功能通過對功率MOSFET的導通和關斷進行控制，輸出紋波較小的直流電壓。
6.根據權利要求1所述的基於線電能傳輸技術的智能LED檯燈，其特徵在於，負載電路(7)由3個按鍵和9個LED燈組成，通過對3個按鍵的控制可實現LED檯燈的亮度調諧，滿足人們的需要。
專利摘要本實用新型是一種基於無線電能傳輸技術的智能LED檯燈，主要由發射裝置包括正弦信號發生電路、信號放大電路、發射線圈；接受裝置包括接收線圈、同步整流電路、負載電路兩部分組成；由於該LED檯燈可由兩個在空間上相互獨立的部分組成，從而使發射裝置輸入正15V和負15V電壓後，接收裝置可在以發射裝置為中心，半徑為50cm的區域內自由移動，LED檯燈可正常發光；此外，可通過3個按鍵對LED檯燈的亮度進行控制；本實用新型克服了傳統上LED檯燈安裝後的不易移動性以及導線對LED檯燈的束縛性，設計了一種移動靈活、安全、可靠且無汙染的綠色照明裝置，可以對人們的家居生活和學習工作，帶來極大方便。
文檔編號H05B37/02GK202857094SQ201220553079
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者薛明, 李勁松, 劉 東, 劉傑, 張獻, 金亮, 李陽 申請人:天津工業大學