本發(fā)明涉及無(wú)線供電技術(shù)，具體地，涉及基于無(wú)線供電的照明方法及系統(tǒng)及其耦合電感線圈，尤其涉及一種可對(duì)大功率照明燈具產(chǎn)品進(jìn)行供電的無(wú)線電能發(fā)射裝置、以及應(yīng)用該無(wú)線電能的接收裝置的無(wú)線供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

全世界大部分現(xiàn)有的大樓，建筑外立面均大量采用鋁幕墻或類似結(jié)構(gòu)，當(dāng)時(shí)這些建筑在建造的時(shí)候由于種種原因沒有做樓宇外立面亮化或做完亮化后因?yàn)闊艟哔|(zhì)量問題或者傳統(tǒng)光源失效的問題導(dǎo)致目前外立面亮化系統(tǒng)失效，而目前照明市場(chǎng)上改建的方案均需要從幕墻穿孔從室內(nèi)引出電源線或信號(hào)線到幕墻外給燈具供電及信號(hào)，從技術(shù)角度看后期鉆孔(非幕墻工廠內(nèi)預(yù)制)造成的幕墻漏水風(fēng)險(xiǎn)和結(jié)構(gòu)破壞風(fēng)險(xiǎn)極大；從商業(yè)角度看一旦有類似破壞性改造，幕墻承包商便不愿意繼續(xù)提供幕墻質(zhì)保，這對(duì)樓宇業(yè)主來(lái)講是一個(gè)巨大風(fēng)險(xiǎn)。由此，有必要設(shè)計(jì)基于無(wú)線供電的照明亮化系統(tǒng)。

經(jīng)檢索，發(fā)現(xiàn)如下相關(guān)專利文獻(xiàn)：

申請(qǐng)公布號(hào)為CN103812159A的專利文獻(xiàn)，公開了一種無(wú)線充電方法、裝置及系統(tǒng)，其首先基于接收設(shè)備和發(fā)射設(shè)備兩者已知的缺省功率來(lái)配置接收設(shè)備的功率。然后讀取與電能相關(guān)的寄生參數(shù)的第一值，其中所述寄生參數(shù)隨著發(fā)射設(shè)備對(duì)獨(dú)立參數(shù)的調(diào)整而變化。然后讀取寄生參數(shù)的第二值。以及至少根據(jù)第一值、第二值和預(yù)設(shè)閾值來(lái)確定發(fā)射設(shè)備的最大功率。最后從發(fā)射設(shè)備接收電能。但是，該專利文獻(xiàn)沒有解決如何在大功率傳輸電力時(shí)的抗干擾和如何提高傳輸效率的問題。

授權(quán)公告號(hào)為CN202651904U的專利文獻(xiàn)，公開了一種無(wú)線充電發(fā)射系統(tǒng)，其包括相連接的電源管理單元和發(fā)射單元，所述的電源管理單元還與調(diào)節(jié)單元連接。該系統(tǒng)可以根據(jù)需要通過(guò)占空變阻器調(diào)節(jié)占空比、通過(guò)調(diào)頻電容C1調(diào)節(jié)頻率，使電路產(chǎn)生LC諧振，最終使輸出最大能量的無(wú)線電波，提高發(fā)射系統(tǒng)工作效率。但是，該專利文獻(xiàn)僅給出了寬泛的概念和硬件基礎(chǔ)，沒有給出具體如何調(diào)整占空比和LC諧振頻率的具體算法。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN104113098A的專利文獻(xiàn)，公開了一種無(wú)線充電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及掃頻算法，其發(fā)射端由直流輸入、全橋或半橋逆變、LC諧振網(wǎng)絡(luò)、通信解調(diào)電路、電流采樣、發(fā)射端控制芯片等組成；接收端由LC網(wǎng)絡(luò)、整流電路、升壓電路、接收端控制芯片、通信調(diào)制電路、后備電池等組成，移動(dòng)設(shè)備為手機(jī)或者其他被充電的設(shè)備；發(fā)射端LC諧振網(wǎng)絡(luò)與接收端LC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)電磁感應(yīng)傳遞能量。該專利文獻(xiàn)的核心特點(diǎn)是接收端采用單電感L振蕩，當(dāng)發(fā)射端全橋拓?fù)涔ぷ鲿r(shí)，接收端在電感L中感應(yīng)出電流，通過(guò)掃頻算法以確定系統(tǒng)工作的最大電流，采樣電流最大值所對(duì)應(yīng)的頻率就是最佳工作頻率，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)充電功率的控制。但是，該專利文獻(xiàn)只是簡(jiǎn)述了如何實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸?shù)脑硇缘募兝碚撍惴ǎ瑔渭兊倪@種算法是無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率的傳輸?shù)模湓蚴侨鄙倥c之匹配的耦合電感線圈。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)線供電方法及系統(tǒng)，尤其是基于無(wú)線供電的照明方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種耦合電感線圈，所述耦合電感線圈的參數(shù)滿足條件A和/或條件B；

所述條件A為：

$Lp=\frac{K1*(R+r)*N^2}{K2*{\mathrm{\μ}}_0*N+K3}$

所述條件B為：

$D=\frac{I_{rms}}{K*M}$

其中，Lp表示電感量；K1、K2、K3表示常數(shù)；R表示線圈外半徑；N表示線圈匝數(shù)；μ₀表示線圈線材的真空磁導(dǎo)率；r表示線圈內(nèi)半徑；D表示線圈線徑；I_rms表示為經(jīng)過(guò)線圈的額定電流值；K表示電流密度常數(shù)；M表示線圈股數(shù)。

優(yōu)選地，常數(shù)的取值符合如下任一種或任多種范圍：

-0.01<K1<0.06；

-10^6<K2<5*10^6；

-0<K3<1；

-4<K<8。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種無(wú)線供電系統(tǒng)，包括發(fā)送端、接收端，發(fā)送端包括發(fā)送端線圈，接收端包括接收端線圈，其特征在于，發(fā)送端線圈和/或接收端線圈采用上述的耦合電感線圈。

優(yōu)選地，包括如下任一種或任多種裝置：

-調(diào)光裝置：用于使接收端根據(jù)來(lái)自發(fā)送端的調(diào)光指令進(jìn)行調(diào)光控制；其中，調(diào)光指令的調(diào)光頻率若被占用，則調(diào)光頻率將更新為相鄰頻率段中的頻率；

-設(shè)置在發(fā)送端線圈背面的導(dǎo)磁材料屏蔽模塊；

-設(shè)置在接收端線圈背面的導(dǎo)磁材料屏蔽模塊；

其中，導(dǎo)磁材料屏蔽模塊在垂直于線圈軸向的平面內(nèi)延伸。

優(yōu)選地，包括：

通信建立裝置：用于使發(fā)送端以一固定LC振蕩頻率進(jìn)行功率檢測(cè)，并調(diào)節(jié)PWM占空比，以與接收端建立通信；

電力傳輸裝置：用于在發(fā)送端與接收端之間建立通信后，使發(fā)送端以一固定PWM占空比工作，然后通過(guò)調(diào)節(jié)LC振蕩頻率，以滿足接收端的電力需求進(jìn)行電力傳輸；

傳輸優(yōu)化裝置：用于在發(fā)送端與接收端進(jìn)行電力傳輸時(shí)，使發(fā)送端提高PWM占空比，并且降低LC振蕩頻率。

優(yōu)選地，采用如下技術(shù)手段：

-所述固定PWM占空比，是指通信建立步驟中滿足發(fā)送端與接收端建立通信時(shí)的PWM占空比；

-所述電力需求是指供電功率需求；

-傳輸優(yōu)化裝置，用于在保持供電功率不變的前提下，提高節(jié)PWM占空比，并且降低LC振蕩頻率；

-所述無(wú)線供電系統(tǒng)包括多個(gè)主要由發(fā)送端和接收端構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)，所述無(wú)線供電系統(tǒng)能夠?qū)喂?jié)點(diǎn)、以及多節(jié)點(diǎn)的串/并聯(lián)級(jí)聯(lián)同時(shí)進(jìn)行通信控制；

-接收端發(fā)送給發(fā)送端的信息包括：負(fù)載輸出功率、負(fù)載輸出電壓、輸出電流或者負(fù)載測(cè)試點(diǎn)溫度；或者

-發(fā)送端發(fā)送給接收端的信息包括：檢測(cè)負(fù)載的檢測(cè)信號(hào)、調(diào)制功率的調(diào)制信號(hào)、或者調(diào)節(jié)輸出電流的調(diào)光信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種無(wú)線供電方法，其特征在于，采用上述的耦合電感線圈進(jìn)行供電。

優(yōu)選地，包括：

通信建立步驟：發(fā)送端以一固定LC振蕩頻率進(jìn)行功率檢測(cè)，并調(diào)節(jié)PWM占空比，以與接收端建立通信；

電力傳輸步驟：發(fā)送端與接收端之間建立通信后，發(fā)送端以一固定PWM占空比工作，然后通過(guò)調(diào)節(jié)LC振蕩頻率，以滿足接收端的電力需求進(jìn)行電力傳輸；

傳輸優(yōu)化步驟：發(fā)送端與接收端進(jìn)行電力傳輸時(shí)，發(fā)送端提高PWM占空比，并且降低LC振蕩頻率；

優(yōu)選地，采用如下技術(shù)手段：

-電力傳輸步驟中的所述固定PWM占空比，是指通信建立步驟中滿足發(fā)送端與接收端建立通信時(shí)的PWM占空比；

-所述電力需求是指供電功率需求；

-在傳輸優(yōu)化步驟中，在保持供電功率不變的前提下，提高節(jié)PWM占空比，并且降低LC振蕩頻率；

-在所述無(wú)線供電方法中，包括多個(gè)主要由發(fā)送端和接收端構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)，其中，對(duì)單節(jié)點(diǎn)、以及多節(jié)點(diǎn)的串/并聯(lián)級(jí)聯(lián)同時(shí)進(jìn)行通信控制；

-接收端發(fā)送給發(fā)送端的信息包括：負(fù)載輸出功率、負(fù)載輸出電壓、輸出電流或者負(fù)載測(cè)試點(diǎn)溫度；或者

-發(fā)送端發(fā)送給接收端的信息包括：檢測(cè)負(fù)載的檢測(cè)信號(hào)、調(diào)制功率的調(diào)制信號(hào)、或者調(diào)節(jié)輸出電流的調(diào)光信號(hào)。

優(yōu)選地，還包括：

調(diào)光步驟：接收端根據(jù)來(lái)自發(fā)送端的調(diào)光指令進(jìn)行調(diào)光控制；其中，調(diào)光指令的調(diào)光頻率若被占用，則調(diào)光頻率將更新為相鄰頻率段中的頻率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、現(xiàn)有技術(shù)提供的無(wú)線功率傳輸都是低功率運(yùn)用，本發(fā)明可以提供每個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)50watt的功率傳輸。(50W為典型功率，但不限于此功率)

2、現(xiàn)有技術(shù)提供的無(wú)線功率傳輸不涉及到照明行業(yè)應(yīng)用，應(yīng)用主要是給遠(yuǎn)端設(shè)備電池進(jìn)行充電。本發(fā)明率先提出對(duì)燈具進(jìn)行無(wú)線供電。

3、現(xiàn)有技術(shù)僅提供充電供電的單向通信控制，而本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)送端對(duì)接收端的0－256級(jí)亮度控制，并實(shí)現(xiàn)發(fā)送端、接收端的雙向通信。

4、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)單節(jié)點(diǎn)、多節(jié)點(diǎn)的串、并聯(lián)級(jí)聯(lián)同時(shí)通信控制。

5、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端間距70mm的遠(yuǎn)距離功率傳輸。

6、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端的傳輸效率85％以上。

7、本發(fā)明中線圈耦合裝置與驅(qū)動(dòng)模塊可以相互分離獨(dú)立而不影響系統(tǒng)正常工作。

8、在一定耦合距離內(nèi)，采用屏蔽磁性材料進(jìn)行導(dǎo)磁、隔熱及屏蔽，可強(qiáng)加發(fā)送端線圈與接收端線圈間的耦合強(qiáng)度，提升轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，可有效改善系統(tǒng)的抗干擾能力，避免負(fù)載產(chǎn)品內(nèi)部元器件受到電磁干擾的影響而影響正常工作。

9、本發(fā)明有效解決傳統(tǒng)燈具的防水及安裝的難題。

10、為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率、高效率無(wú)線傳輸，本發(fā)明不僅是對(duì)原理性算法上做了優(yōu)化，還對(duì)相關(guān)硬件設(shè)計(jì)做了改進(jìn)。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明提供的無(wú)線供電方法的步驟流程圖。

圖2為發(fā)送端結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為發(fā)送端工作時(shí)序拓?fù)鋱D。

圖4為接收端單通道輸出結(jié)構(gòu)框圖。

圖5為接收端三通道輸出結(jié)構(gòu)框圖。

圖6為接收端工作時(shí)序拓?fù)鋱D。

圖7為系統(tǒng)功能圖。

圖8為線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明提供的一種無(wú)線供電方法，包括：通信建立步驟：發(fā)送端以一固定LC振蕩頻率進(jìn)行功率檢測(cè)，并調(diào)節(jié)PWM占空比，以與接收端建立通信；電力傳輸步驟：發(fā)送端與接收端之間建立通信后，發(fā)送端以一固定PWM占空比工作，然后通過(guò)調(diào)節(jié)LC振蕩頻率，以滿足接收端的電力需求進(jìn)行電力傳輸；傳輸優(yōu)化步驟：發(fā)送端與接收端進(jìn)行電力傳輸時(shí)，發(fā)送端提高PWM占空比，并且降低LC振蕩頻率。其中，所述通信建立步驟、電力傳輸步驟、傳輸優(yōu)化步驟依次執(zhí)行。

電力傳輸步驟中的所述固定PWM占空比，是指通信建立步驟中滿足發(fā)送端與接收端建立通信時(shí)的PWM占空比；所述電力需求是指供電功率需求；在傳輸優(yōu)化步驟中，在保持供電功率不變的前提下，提高節(jié)PWM占空比，并且降低LC振蕩頻率。

為了能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率、高效率無(wú)線傳輸，本發(fā)明不僅是對(duì)原理性算法上做了優(yōu)化，還對(duì)相關(guān)硬件設(shè)計(jì)做了改進(jìn)；其中，耦合電感線圈的改進(jìn)是為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸大功率而設(shè)計(jì)的。本發(fā)明所采用的電磁感應(yīng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一是：選擇一個(gè)合適的諧振工作點(diǎn)，通過(guò)算法所找到的最佳諧振頻率后，需要硬件電路去進(jìn)行匹配。因此，為了使系統(tǒng)更好高效地實(shí)現(xiàn)匹配，對(duì)其耦合電感線圈的線材材質(zhì)、電感量、線徑、匝數(shù)、內(nèi)外徑進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)試，最終找到一套優(yōu)化的系統(tǒng)參數(shù)。具體地，發(fā)送端線圈和接收端線圈采用耦合電感線圈，所述耦合電感線圈的參數(shù)滿足條件A和/或條件B；

所述條件A為：

$Lp=\frac{K1*(R+r)*N^2}{K2*{\mathrm{\&mu;}}_0*N+K3}$

所述條件B為：

$D=\frac{I_{rms}}{K*M}$

其中，Lp表示電感量；K1、K2、K3表示常數(shù)；R表示線圈外半徑；N表示線圈匝數(shù)；μ₀表示線圈線材的真空磁導(dǎo)率；r表示線圈內(nèi)半徑；D表示線圈線徑；I_rms表示為經(jīng)過(guò)線圈的額定電流值；K表示電流密度常數(shù)；M表示線圈股數(shù)。

常數(shù)的取值符合如下任一種或任多種范圍：

常數(shù)的取值符合如下任一種或任意多種范圍：

-0.01<K1<0.06；例如，K1為0.02、0.03、0.04、或者0.05；

-10^6<K2<5*10^6；例如，K2為1.1*10^6、2*10^6、3*10^6、4*10^6或者4.9*10^6；其中，10^6即表示10⁶。

-0<K3<1；例如，K3為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或者0.9；

-4<K<8；例如，K為4.5、5、5.5、6、6.5、7或者7.5。

其中，通過(guò)條件A得到的電感量與諧振電容進(jìn)行匹配，能夠獲得高效的線圈耦合性能。

所述無(wú)線供電方法還包括調(diào)光步驟：接收端根據(jù)來(lái)自發(fā)送端的調(diào)光指令進(jìn)行調(diào)光控制；其中，調(diào)光指令的調(diào)光頻率若被占用，則調(diào)光頻率將更新為相鄰頻率段中的頻率。

接下來(lái)對(duì)本發(fā)明提供的一種無(wú)線供電系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以利用本發(fā)明提供的所述無(wú)線供電方法的步驟流程實(shí)現(xiàn)所述無(wú)線供電系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種無(wú)線供電系統(tǒng)，包括：通信建立裝置：用于使發(fā)送端以一固定LC振蕩頻率進(jìn)行功率檢測(cè)，并調(diào)節(jié)PWM占空比，以與接收端建立通信；電力傳輸裝置：用于在發(fā)送端與接收端之間建立通信后，使發(fā)送端以一固定PWM占空比工作，然后通過(guò)調(diào)節(jié)LC振蕩頻率，以滿足接收端的電力需求進(jìn)行電力傳輸；傳輸優(yōu)化裝置：用于在發(fā)送端與接收端進(jìn)行電力傳輸時(shí)，使發(fā)送端提高PWM占空比，并且降低LC振蕩頻率。

所述固定PWM占空比，是指通信建立步驟中滿足發(fā)送端與接收端建立通信時(shí)的PWM占空比；所述電力需求是指供電功率需求；傳輸優(yōu)化裝置，用于在保持供電功率不變的前提下，提高節(jié)PWM占空比，并且降低LC振蕩頻率。

所述無(wú)線供電系統(tǒng)還包括：調(diào)光裝置：用于使接收端根據(jù)來(lái)自發(fā)送端的調(diào)光指令進(jìn)行調(diào)光控制；其中，調(diào)光指令的調(diào)光頻率若被占用，則調(diào)光頻率將更新為相鄰頻率段中的頻率。所述無(wú)線供電系統(tǒng)還包括設(shè)置在發(fā)送端線圈背面的導(dǎo)磁材料屏蔽模塊；設(shè)置在接收端線圈背面的導(dǎo)磁材料屏蔽模塊。導(dǎo)磁材料屏蔽模塊在垂直于線圈軸向的平面內(nèi)延伸。

下面通過(guò)優(yōu)選例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為具體的說(shuō)明。

在發(fā)送端和接收端部署之后，在發(fā)送端，電路通過(guò)采樣檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)接收端負(fù)載后，發(fā)送端與接收端通過(guò)建立通信，發(fā)送端接受接收端的控制交接。在接收端對(duì)發(fā)送端的控制過(guò)程中，接收端向發(fā)送端發(fā)送電力需求，例如功率需求，從而控制發(fā)送端調(diào)節(jié)輸出的供電功率。其中，在接收端，PWM占空比越大，則供電功率越大，即輸出功率越大，例如，在振蕩頻率為600KHz時(shí)，PWM占空比可在0.1-0.5之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時(shí)若PWM占空比越大，其輸出功率亦越大。在接收端，LC振蕩頻率越小，則輸出的供電功率越大，例如，PWM占空比為0.5時(shí)，系統(tǒng)LC振蕩頻率控制在500KHz-600KHz之間,此時(shí)，振蕩頻率越小，其輸出功率越大。因此，在遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)程，在通信建立階段，系統(tǒng)先以一固定諧振頻率進(jìn)行功率檢測(cè)，通過(guò)調(diào)節(jié)其PWM占空比的大小來(lái)達(dá)到接收端負(fù)載要求；當(dāng)通信建立后，系統(tǒng)以一固定導(dǎo)通時(shí)間的方式工作，然后通過(guò)調(diào)節(jié)LC振蕩頻率使得電能傳輸達(dá)到正常工作狀態(tài)，即進(jìn)行電力傳輸?shù)臓顟B(tài)；在正常工作保證功率不變的條件下，系統(tǒng)通過(guò)提高輸出PWM占空比，(同時(shí))降低系統(tǒng)的諧振頻率，來(lái)達(dá)到提高系統(tǒng)效率及降低電磁干擾的目的。

進(jìn)一步地，在無(wú)線充/供電系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的通信方式是接收端根據(jù)負(fù)載大小，給發(fā)送端發(fā)送功率請(qǐng)求，然后發(fā)送端通過(guò)響應(yīng)請(qǐng)求給接收端傳輸功率。在這整個(gè)過(guò)程中，從通信的角度，其實(shí)現(xiàn)的只是接收端到發(fā)送端的單向通信。而本發(fā)明提出在發(fā)送端通過(guò)I/O口給接收端發(fā)送調(diào)光信號(hào)，接收端通過(guò)解調(diào)發(fā)送端發(fā)送過(guò)來(lái)的調(diào)光數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電流0－255級(jí)灰度的調(diào)光控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)送端對(duì)接收端的通信；接收端通過(guò)判斷負(fù)載大小，給發(fā)送端發(fā)送改變線圈振蕩頻率的數(shù)據(jù)包，發(fā)送端接收數(shù)據(jù)包后對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，通過(guò)算法來(lái)調(diào)整輸出功率的大小，直到系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)接收端對(duì)發(fā)送端的通信。如此便實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)雙向通信。這一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)是，無(wú)線供電過(guò)程本身是通過(guò)一定頻率的電磁波進(jìn)行功率傳輸?shù)?，其功率在控制精度上、響?yīng)速度上都無(wú)法達(dá)到與傳統(tǒng)有線供電一樣的效果；同時(shí)，由于調(diào)光控制信號(hào)動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求高，會(huì)對(duì)功率傳輸通信信號(hào)造成嚴(yán)重的干擾，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。本發(fā)明提出的解決方案，是采用跳頻技術(shù)來(lái)規(guī)避這一干擾，使得系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的雙向通信。即，在調(diào)光控制通信過(guò)程，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某一調(diào)光頻率被占用，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到相鄰近下一頻率段開始工作，整個(gè)過(guò)程完全自動(dòng)匹配完成，而不影響功率傳輸通信質(zhì)量，同時(shí)可保證調(diào)光控制的有效性和精確度。本發(fā)明還在硬件上，通過(guò)增大磁感應(yīng)線圈尺寸和線徑、采用軟磁等磁屏蔽材料，得到一個(gè)與有線供電效率相匹配的效果。進(jìn)一步更為具體地，接收端發(fā)送給發(fā)送端的信息包括：負(fù)載輸出功率、負(fù)載輸出電壓、輸出電流或者負(fù)載測(cè)試點(diǎn)溫度，發(fā)送端發(fā)送給接收端的信息包括：檢測(cè)負(fù)載的檢測(cè)信號(hào)、調(diào)制功率的調(diào)制信號(hào)、或者調(diào)節(jié)輸出電流的調(diào)光信號(hào)。

因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)了以下特點(diǎn)：

1)遠(yuǎn)距離供電：傳統(tǒng)的無(wú)線供電主要應(yīng)用于手機(jī)、電動(dòng)牙刷等便攜式產(chǎn)品，都是采用接觸式或近距離(5mm以下)運(yùn)用，而本發(fā)明是居于無(wú)線電磁感應(yīng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)電路的工作頻率進(jìn)行調(diào)制，以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻感應(yīng)磁場(chǎng)的能量傳輸，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化線圈設(shè)計(jì)和調(diào)制電路配合，最終達(dá)到遠(yuǎn)距離供電的應(yīng)用的目的，例如在50mm可以傳輸50W的電功率。

2)大功率高效率傳輸：成熟的無(wú)線供電小功率產(chǎn)品，絕大多數(shù)都是5W以下的功率級(jí)運(yùn)用，而針對(duì)照明產(chǎn)品的應(yīng)用，這種小功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到應(yīng)用的需要。因此本發(fā)明設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)就是能夠可靠地輸出大功率，例如為50W，但不限于此功率，其傳輸效率可達(dá)85％以上，達(dá)到與傳統(tǒng)有線供電相近的效率，完全符合產(chǎn)品的運(yùn)用需求；

3)電磁屏蔽效果好：在線圈磁場(chǎng)垂直方向，采用屏蔽磁性材料進(jìn)行磁屏蔽處理，可有效提高系統(tǒng)效率，改善系統(tǒng)的抗干擾能力，對(duì)電磁輻射起到較好的屏蔽作用；

4)支持調(diào)光：在傳統(tǒng)無(wú)線充電的系統(tǒng)中，一般都是由接收端將信息反饋給發(fā)送端的單向通信，本發(fā)明系統(tǒng)采用帶內(nèi)/外通信模塊使發(fā)送端與接收端進(jìn)行通信配對(duì)，實(shí)現(xiàn)在發(fā)送端對(duì)接收端的調(diào)光功能，根據(jù)DIM模塊的調(diào)光協(xié)議(包括DMX512、DMX512A/RDM、DALI、PWM、0－10V等)，最終實(shí)現(xiàn)256級(jí)的調(diào)光灰度控制。

5)安裝更方便：通過(guò)對(duì)照明燈具采用無(wú)線供電方式，可有效解決傳統(tǒng)燈具的防水及安裝的難題。

更進(jìn)一步地，下面對(duì)優(yōu)選例中的無(wú)線供電系統(tǒng)的平臺(tái)進(jìn)行說(shuō)明。無(wú)線供電系統(tǒng)包括發(fā)送端、接收端，分別記為TX端、RX端。

發(fā)送端是電能的供應(yīng)端，主要功能是將直流電壓通過(guò)功率變換模塊進(jìn)行變頻轉(zhuǎn)換，通過(guò)發(fā)送端諧振電路將能量轉(zhuǎn)換成一定頻率的電磁波，并通過(guò)發(fā)射線圈發(fā)送出去，以達(dá)到能量傳輸?shù)哪康?。如圖2所示，電源經(jīng)過(guò)EMC電磁兼容及整流濾波成直流電源供電，然后經(jīng)過(guò)由四個(gè)功率開關(guān)管組成全橋功率逆變變換電路產(chǎn)生高頻交流電，再經(jīng)過(guò)LC諧振電路變換，由電力發(fā)射線圈將能量以電磁波的形式發(fā)送出去。

在上電過(guò)程，系統(tǒng)發(fā)送端首先判斷是否正常上電，若為異常則通過(guò)LED進(jìn)行狀態(tài)報(bào)錯(cuò)并亮紅燈。若正常則進(jìn)行金屬異物檢測(cè)(FOD)，異常則報(bào)錯(cuò)，正常則蜂鳴器工作一次，LED狀態(tài)亮綠燈。接著系統(tǒng)建立正常通信，控制單元通過(guò)檢測(cè)電路對(duì)輸入、輸出的電流、電壓進(jìn)行采樣，通過(guò)計(jì)算算法與系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定電壓進(jìn)行比較，判定正常工作的條件，建立正常的諧振工作模式，將能量以可控的調(diào)制頻率通過(guò)發(fā)送線圈發(fā)送出去。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)反饋信號(hào)給控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)制驅(qū)動(dòng)PWM脈寬寬度，以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定的輸出能量。當(dāng)加入調(diào)光模塊時(shí)，由調(diào)光模塊端發(fā)送調(diào)光指令后，系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)頻率調(diào)制，系統(tǒng)根據(jù)要求配置輸出電磁波能量。在此過(guò)程有過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)檢測(cè)功能，以觸發(fā)對(duì)電路的保護(hù)。系統(tǒng)有一個(gè)溫度檢測(cè)端口，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的工作溫度等。工作時(shí)序圖如圖3所示。

接收端是電能的負(fù)載端，主要功能是將TX端發(fā)送的電磁波能量，通過(guò)感應(yīng)接收線圈耦合接收后，經(jīng)過(guò)整流濾波成平滑直流電壓，再經(jīng)過(guò)DCDC恒流變換輸出給負(fù)載供電，從而實(shí)現(xiàn)能量傳輸?shù)哪康?。?所示是單通道輸出的系統(tǒng)框圖，圖5所示是RGB三通道輸出的系統(tǒng)框圖。

接收端通過(guò)接收電力耦合線圈獲取耦合請(qǐng)求，系統(tǒng)響應(yīng)一次耦合位置矯正匹配，匹配成功則指示燈亮1s或蜂鳴器響一次。然后系統(tǒng)進(jìn)行輸入電流、電壓的一次采樣，同時(shí)功率接收電路進(jìn)行整流濾波，再進(jìn)行輸出的電流電壓二次采樣，同時(shí)進(jìn)行過(guò)流過(guò)壓的功能檢測(cè)，以獲得一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓。直流電壓加載到恒流控制模塊上，得到一個(gè)固定的恒流輸出電流給負(fù)載供電。當(dāng)RF通信端或接收電力耦合端接收到調(diào)光控制請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)將這一請(qǐng)求調(diào)制成一定頻率的輸出信號(hào)，并送給恒流控制模塊的調(diào)光端口進(jìn)行調(diào)光。其工作時(shí)序圖如圖6所示。

功率傳輸線圈包括：Coil A是TX發(fā)送端的功率發(fā)射線圈，主要是將電能轉(zhuǎn)換成交變的感應(yīng)電磁場(chǎng)，并加載相關(guān)控制信號(hào)；Coil B是RX接收端的功率接收線圈，主要是將發(fā)送端的電磁場(chǎng)能量通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能。Coil A和Coil B兩個(gè)線圈同時(shí)工作，即實(shí)現(xiàn)了能量的無(wú)線傳輸功能。為了進(jìn)一步改進(jìn)線圈的耦合性能，本發(fā)明采用Coil A、Coil B兩個(gè)線圈彼此獨(dú)立成模塊，方便安裝及耦合匹配。為了進(jìn)一步提高電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)進(jìn)行有效的磁場(chǎng)屏蔽效果，在兩線圈的背面安裝了屏蔽模塊A和屏蔽模塊B。屏蔽模塊A、B采用的材料可以是軟磁材料、鐵氧體、屏蔽漆、或其他導(dǎo)磁材料。具體措施如圖7所示。

本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，除了以純計(jì)算機(jī)可讀程序代碼方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各個(gè)裝置、模塊、單元以外，完全可以通過(guò)將方法步驟進(jìn)行邏輯編程來(lái)使得本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各個(gè)裝置、模塊、單元以邏輯門、開關(guān)、專用集成電路、可編程邏輯控制器以及嵌入式微控制器等的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)相同功能。所以，本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各項(xiàng)裝置、模塊、單元可以被認(rèn)為是一種硬件部件，而對(duì)其內(nèi)包括的用于實(shí)現(xiàn)各種功能的裝置、模塊、單元也可以視為硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)；也可以將用于實(shí)現(xiàn)各種功能的裝置、模塊、單元視為既可以是實(shí)現(xiàn)方法的軟件模塊又可以是硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。