一种无线供电LED照明系统的制作方法与工艺

文档序号:12925697
本实用新型涉及一种无线供电LED照明系统,属于无线供电LED灯领域。

背景技术:
非辐射性磁耦合谐振作为新型无线供电技术,通过使两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合,而对周围非谐振频率的接受端只有较弱的耦合。磁耦合谐振系统包括发射谐振线圈、次级接收谐振线圈和负载。由于LED灯的输出电压近似恒定,因此只要控制每一路LED灯的接收功率即可获得不同的工作电流,进而实现LED灯的调光。LED具有节能的显著优点,无线供电LED灯在很多特种场合具有防触电、防爆等优势。因此我们需要研究基于磁耦合无线供电,达到更智能的照明效果。

技术实现要素:
针对磁耦合谐振无线供电LED照明应用场合,本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无线供电LED照明系统。本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:本实用新型提供一种无线供电LED照明系统,包括信号源、三通道驱动电路、第一至第三发射线圈电路、第一至第三接收线圈电路、第一至第三整流电路、第一至第三负载电路、第一至第三直流电源以及第一至第三开关管,其中:信号源与三通道驱动电路的输入端连接,三通道驱动电路的三个输出通道分别与第一至第三开关管的栅极连接;第一发射线圈电路的两端分别连接第一直流电源的正极、第一开关管的漏极,第一直流电源的负极、第一开关管的源极分别接地;第二发射线圈电路的两端分别连接第二直流电源的正极、第二开关管的漏极,第二直流电源的负极、第二开关管的源极分别接地;第三发射线圈电路的两端分别连接第三直流电源的正极、第三开关管的漏极,第三直流电源的负极、第三开关管的源极分别接地;第一接收线圈电路、第一整流电路和第一负载电路依次连接,第二接收线圈电路、第二整流电路和第二负载电路依次连接,第三接收线圈电路、第三整流电路和第三负载电路依次连接;第一发射线圈电路中的发射电感与第一接收线圈电路中的接收电感构成一个空心变压器,第二发射线圈电路中的发射电感与第二接收线圈电路中的接收电感构成一个空心变压器,第三发射线圈电路中的发射电感与第三接收线圈电路中的接收电感构成一个空心变压器。作为本实用新型的进一步优化方案,每个发射线圈电路包括一个发射电容和一个发射电感,发射电容和发射电感并联。作为本实用新型的进一步优化方案,每个接收线圈电路包括一个接收电容和一个接收电感,接收电容和接收电感并联。作为本实用新型的进一步优化方案,每个所述整流电路包括第一至第四二极管、滤波电感和滤波电容,其中,第一二极管的阳极分别与第二二极管的阴极、接收线圈电路的一端,接收线圈电路的另一端分别与第四二极管的阴极、第三二极管的阳极连接,第二二极管的阳极分别与第四二极管的阳极、滤波电容的一端连接,滤波电容的另一端与滤波电感的一端连接,滤波电感的另一端分别与第三二极管的阴极、第一二极管的阴极连接。作为本实用新型的进一步优化方案,每个负载电路均为T个LED灯串联或并联,T为自然数。作为本实用新型的进一步优化方案,每个开关管的工作频率和与其连接的发射线圈电路的工作频率一致。作为本实用新型的进一步优化方案,每个发射线圈电路的谐振频率点不同。本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:通过研究将LED灯的控制信号包含在发射线圈的能量中,无需依赖专门的通信电路即可实现对LED灯进行动态控制。相比较于二次侧采用独立的通信模块调光相比,该方案无需地址匹配等繁琐步骤,方便与数字化系统接轨,具有很好的应用前景。附图说明图1是本实用新型的电路图。具体实施方式下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明:本实用新型提供一种无线供电LED照明系统,如图1所示,包括信号源、三通道驱动电路、第一至第三发射线圈电路、第一至第三接收线圈电路、三个整流电路、三个负载电路、三个直流电源以及三个开关管。信号源与三通道驱动电路的输入端连接,三通道驱动电路的三个输出通道分别与三个开关管的栅极连接,信号源向三通道驱动电路提供高频信号,三通道驱动电路控制开关管的通断。其中,一个直流电源、一个开关管以及一个发射线圈电路构成一路发射电路,一个接受线圈电路、一个整流电路以及一个负载电路构成一路接收电路,一路发射电路对应一路接收电路。三路发射电路的硬件结构相同,仅每一路的线圈谐振频率点不同,且每一路谐振电路工作时对其他谐振线圈的影响很小。下面以一路发射电路及其对应的接收电路为例进行详细阐述:该发射电路由直流电源V1、开关管Q1、发射电感(发射线圈)L1、发射电容(发射线圈谐振电容)C1构成,V1的正极分别与C1的一端、L1的一端连接,C1的另一端、L1的另一端分别与Q1的漏极连接,Q1的栅极与三通道驱动电路的一个输出通道连接,V1的负极、Q1的源极分别接地。该发射电路对应的接收电路由接收电感(接收线圈)L2、接收电容(接收线圈谐振电容)C2、整流电路以及发光二极管LED1(负载电路)构成,其中,整流滤波电路包括二极管D1-D4、滤波电感L3、滤波电容C3,L2的一端分别与C2的一端、D1的阳极、D2的阴极连接,L1的另一端分别与C2的另一端、D3的阳极、D4的阴极连接,D1的阴极分别与L3的一端、D3的阴极连接,L3的另一端分别与C3的一端、LED1的阳极连接,C3的另一端、D2的阳极、D4的阳极、LED1的阴极分别接地。L1和L2构成一个空心变压器,且L1的电感量、C1的电容量的乘积与L2的电感量、C2的电容量的乘积相同。以上述的一路发射电路为例,信号源输出高频信号给三通道驱动电路,原边的发射线圈L1的谐振频率为,驱动电路接收信号源输出的高频信号,并为Q1提供高频工作所需的驱动能力,此时信号源给Q1提供的开关频率同样为。由于在接收端线圈,因此接收线圈L2能够接收到磁谐振传递的有功功率,并经整流电路后为负载LED灯提供直流电能。本实用新型的照明系统,还可以通过PWM定义发射线圈工作周期T1时间内,信号源提供的高频信号控制开关管Q1的导通,实现无线电能传输的平均功率控制。需要注意的是功率控制周期T1远大于谐振频率工作周期T。由于每一路LED灯的开路电压近似不变,当接受的功率发生变化,其工作电流也就发生变化,导致LED灯光强发生变化。其余两路发射电路均如此,只是驱动信号工作频率不同,其对应相应的发射线圈工作谐振频率点不同。本实用新型的优选实例的具体参数如下:输入电压V1、V2、V3均为24VDC;Q1工作频率为200kHz、Q2工作频率为400kHz、Q1工作频率为600kHz;开关管为IPB108N15N3G;整流二极管为BYG22D;驱动电路采用的芯片为IR2100。以上所述,仅为本实用新型中的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内,可理解想到的变换或替换,都应涵盖在本实用新型的包含范围之内,因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。...
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