无线传能LED技术的设计要点

发表时间:2019/5/13   来源:《知识-力量》2019年8月26期   作者:刘犇
[导读] 随着世界范围内经济的飞速发展,LED灯作为现如今第四代的新型光谱照明光源,具有设计灵活、显色指数高、光效高、色温覆盖广等多方面优势,正在慢慢地取代过去传统的照明设备。
(江苏邳州市碾庄中学)
摘要:随着世界范围内经济的飞速发展,LED灯作为现如今第四代的新型光谱照明光源,具有设计灵活、显色指数高、光效高、色温覆盖广等多方面优势,正在慢慢地取代过去传统的照明设备。在本文中,我们将从无线传能技术(简称WPT技术)应用与LED照明设备中的集合设计技术出发,主要介绍和说明了在电磁感应原理基础上与电磁场传能相关的技术内容,其中包括功能调整技术、电磁场耦合技术等等,以实现对于LED技术的无线传能问题。
关键词:无线传能技术;LED技术;设计要点

 
         引言:
         Contactless Power Transmission,简称为CPT,也就是未接触能量传输技术,又被称为无限能量传输技术(WPT),简单来说,也就是以不进行接触的无线方式来实现用电设备与电源之间的能量传输。就当下而言,无线传能技术主要包括无线电波、磁共振、电磁感应、电场耦合传输四种不同形式,他们之间的能量传输效率、方式以及所需的传输距离都各不相同。在本文中,我们将对如何利用无线传能技术来对LED灯的能量进行传输的设计进行简要和介绍和分析,以期能够为同行们提供一定的参考价值。
         一、国内外无线传能技术发展比较
         国外就无线传能技术方面的研究而言要早于国内,1890年,由著名物理学家尼古拉·特斯拉对无线传能这一构想进行提出之后,吸引了大量世界范围的科研机构、著名学者、知名公司对于这一构想进行研究开发。2007年,在麻省理工大学首次初步性完成了这一构想。2012年9月,手机通信商家诺基亚与微软共同联合发布了第一款实现了无线充电的手机。在当下,有很多诸如宝马、奥迪、奔驰等汽车厂家和大量通信公司等都在研究相关的无线充电技术;在医疗方面,例如心脏起搏器、除颤器等充电问题都是对无线传能技术进行的引入。
         我国就无线传能技术领域的研究而言,起步是比较晚的。1994年,电子科技大学的一位教授第一次将微波传能技术引入到了国内。当下,国内还是有很多高校和公司致力于无线传能技术的研究,但是主要的产品应用领域还是局限于消费类电子产品领域,例如说MP3充电、电动剃须刀、电动牙刷等,在LED照明领域方面并没有出现过相关类似的报道。
         二、无线传能LED技术的设计要点
         (一)无线传能的LED技术简介
         现在常见的LED灯具通常由两部分组成:驱动电源、光源部分。随着LED技术的逐步向前发展,商品化的LED光源的发光效率已经达到了140-160lm/W,单个灯具的功率大幅下降,同时单个LED的体积也越来越小。就当下而言,人们已经从单纯地对LED发光效率提升的追求转移到LED灯具的其他性能的要求之上,例如说,LED光谱的舒适性和安全性;LED灯具的安全性、快速安装维护和便携性等不同方面。
         下图是一种简单的系统框图设计。
 
         (二)无线传能LED技术的设计要点
         将无线传能技术引入到LED照明领域范围内,能够充分发挥LED灯具效率高、设计灵活的特点,对于减少漏电引起的触电事故、相关灯源问题引起的火灾能够起到非常关键的作用。
         具体是设计要点主要包括以下几个内容:
         (1)LED照明灯具的设计内容
         在无线传能供电系统的基础之上,能够在安全的电压下提供更高舒适度、更高效率的LED光源,具体内容包括:对于驱动效率和电磁转换效率进行提高,也就是对于高舒适度和高效的LED光源所进行的研究;对于LED灯具的电流的减少、对于传输效率的提高、对于供电电源的提高,也就是对于高效、高电压的LED光源所进行的研究;对于材料性能和高效对流散热结构进行研究、对于薄型光束扩散进行研究等等。
         (2)无线传能技术装置与LED光源灯具的接口设计内容
         可以考虑对供电装备与光源的对接机械接口进行研究,也就是能够实现符合无线传能需要的连接、快速安装、尺寸精度的问题,这是机械接口;也可以考虑对磁耦合方式和接口结构进行研究,能够提高有效磁场的传输效率,这是磁场接口;对磁信号的叠加和传输性能进行研究,能够实现对控制信号的磁场传输,这是信号接口。
         (3)中小功率、近距离的无线传能技术
         这一点需要在照明系统特点的基础之上,对于标准传能系统、设计高电压的传能系统、电磁耦合方式、磁共振方式的无线传能新型技术的研究,具体表现为在传能系统中的信号传输技术、附在侦测技术、磁场控制技术、铁氧体材料的特性和选择问题、交变磁场的设计和产生技术等内容。
         结束语:
         就当下社会而言,WPT也就是无线传能技术和相关产品已经在各类小型家电和手机的充电方面得到了非常广泛的应用,同时大功率的无线传能技术的进步和发展也十分迅速,利用无线传能技术在电动汽车充电方面进行研究也逐渐成为热点。将无线传能技术引入到LED照明领域,对于相关企业、公司和整个行业而言都会是一次不小的变革,尽管在当下仍处于构思阶段,但是在不远的未来一定能够成为现实。在本文中,我们简单对无线传能引入LED照明领域的思路进行简单的说明和介绍,希望能够为广大工作者们起到一定的参考作用。
参考文献
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