本發(fā)明涉及無線供電技術(shù)，具體地，涉及基于無線供電的照明方法及系統(tǒng)及其耦合電感線圈，尤其涉及一種可對大功率照明燈具產(chǎn)品進(jìn)行供電的無線電能發(fā)射裝置、以及應(yīng)用該無線電能的接收裝置的無線供電系統(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)時這些建筑在建造的時候由于種種原因沒有做樓宇外立面亮化或做完亮化后因為燈具質(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)引出電源線或信號線到幕墻外給燈具供電及信號，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)險和結(jié)構(gòu)破壞風(fēng)險極大；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，這對樓宇業(yè)主來講是一個巨大風(fēng)險。由此，有必要設(shè)計基于無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)：

申請公布號為CN103812159A的專利文獻(xiàn)，公開了一種無線充電方法、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)備對獨立參數(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的抗干擾和如何提高傳輸效率的問題。

授權(quán)公告號為CN202651904U的專利文獻(xiàn)，公開了一種無線充電發(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)需要通過占空變阻器調(diào)節(jié)占空比、通過調(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。

申請公布號為CN104113098A的專利文獻(xiàn)，公開了一種無線充電拓?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)通過電磁感應(yīng)傳遞能量。該專利文獻(xiàn)的核心特點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，接收端在電感L中感應(yīng)出電流，通過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應(yīng)的頻率就是最佳工作頻率，通過調(diào)節(jié)占空比來實現(xiàn)充電功率的控制。但是，該專利文獻(xiàn)只是簡述了如何實現(xiàn)無線傳輸?shù)脑硇缘募兝碚撍惴?，單純的這種算法是無法實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率的傳輸?shù)?，其原因是缺少與之匹配的耦合電感線圈。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種無線供電方法及系統(tǒng)，尤其是基于無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，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，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；

-所述無線供電系統(tǒng)包括多個主要由發(fā)送端和接收端構(gòu)成的節(jié)點，所述無線供電系統(tǒng)能夠?qū)喂?jié)點、以及多節(jié)點的串/并聯(lián)級聯(lián)同時進(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)載測試點溫度；或者

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

根據(jù)本發(fā)明提供的一種無線供電方法，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，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，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；

-在所述無線供電方法中，包括多個主要由發(fā)送端和接收端構(gòu)成的節(jié)點，其中，對單節(jié)點、以及多節(jié)點的串/并聯(lián)級聯(lián)同時進(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)載測試點溫度；或者

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

優(yōu)選地，還包括：

調(diào)光步驟：接收端根據(jù)來自發(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)提供的無線功率傳輸都是低功率運用，本發(fā)明可以提供每個傳輸節(jié)點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)明率先提出對燈具進(jìn)行無線供電。

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)明實現(xiàn)發(fā)送端對接收端的0－256級亮度控制，并實現(xiàn)發(fā)送端、接收端的雙向通信。

4、本發(fā)明可以實現(xiàn)單節(jié)點、多節(jié)點的串、并聯(lián)級聯(lián)同時通信控制。

5、本發(fā)明可實現(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)動模塊可以相互分離獨立而不影響系統(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，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、為實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率、高效率無線傳輸，本發(fā)明不僅是對原理性算法上做了優(yōu)化，還對相關(guān)硬件設(shè)計做了改進(jìn)。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明提供的無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。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(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，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，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，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，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。

為了能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率、高效率無線傳輸，本發(fā)明不僅是對原理性算法上做了優(yōu)化，還對相關(guān)硬件設(shè)計做了改進(jìn)；其中，耦合電感線圈的改進(jìn)是為了實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸大功率而設(shè)計的。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：選擇一個合適的諧振工作點，通過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)更好高效地實現(xiàn)匹配，對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。

所述無線供電方法還包括調(diào)光步驟：接收端根據(jù)來自發(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。

接下來對本發(fā)明提供的一種無線供電系統(tǒng)進(jìn)行說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以利用本發(fā)明提供的所述無線供電方法的步驟流程實現(xiàn)所述無線供電系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種無線供電系統(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，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，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。

所述無線供電系統(tǒng)還包括：調(diào)光裝置：用于使接收端根據(jù)來自發(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。

下面通過優(yōu)選例，對本發(fā)明進(jìn)行更為具體的說明。

在發(fā)送端和接收端部署之后，在發(fā)送端，電路通過采樣檢測，當(dāng)檢測到一個接收端負(fù)載后，發(fā)送端與接收端通過建立通信，發(fā)送端接受接收端的控制交接。在接收端對發(fā)送端的控制過程中，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，PWM占空比可在0.1-0.5之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時若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，系統(tǒng)LC振蕩頻率控制在500KHz-600KHz之間,此時，振蕩頻率越小，其輸出功率越大。因此，在遠(yuǎn)距離傳輸過程，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，通過調(diào)節(jié)其PWM占空比的大小來達(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)通時間的方式工作，然后通過調(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)通過提高輸出PWM占空比，(同時)降低系統(tǒng)的諧振頻率，來達(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)送功率請求，然后發(fā)送端通過響應(yīng)請求給接收端傳輸功率。在這整個過程中，從通信的角度，其實現(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I/O口給接收端發(fā)送調(diào)光信號，接收端通過解調(diào)發(fā)送端發(fā)送過來的調(diào)光數(shù)據(jù)包，實現(xiàn)對負(fù)載電流0－255級灰度的調(diào)光控制，實現(xiàn)發(fā)送端對接收端的通信；接收端通過判斷負(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)包后對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，通過算法來調(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)，實現(xiàn)接收端對發(fā)送端的通信。如此便實現(xiàn)了系統(tǒng)雙向通信。這一個技術(shù)難點是，無線供電過程本身是通過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)速度上都無法達(dá)到與傳統(tǒng)有線供電一樣的效果；同時，由于調(diào)光控制信號動態(tài)響應(yīng)要求高，會對功率傳輸通信信號造成嚴(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)來規(guī)避這一干擾，使得系統(tǒng)可實現(xiàn)穩(wěn)定的雙向通信。即，在調(diào)光控制通信過程，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某一調(diào)光頻率被占用，系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)到相鄰近下一頻率段開始工作，整個過程完全自動匹配完成，而不影響功率傳輸通信質(zhì)量，同時可保證調(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)載測試點溫度，發(fā)送端發(fā)送給接收端的信息包括：檢測負(fù)載的檢測信號、調(diào)制功率的調(diào)制信號、或者調(diào)節(jié)輸出電流的調(diào)光信號。

因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，實現(xiàn)了以下特點：

1)遠(yuǎn)距離供電：傳統(tǒng)的無線供電主要應(yīng)用于手機(jī)、電動牙刷等便攜式產(chǎn)品，都是采用接觸式或近距離(5mm以下)運用，而本發(fā)明是居于無線電磁感應(yīng)技術(shù)，通過對電路的工作頻率進(jìn)行調(diào)制，以實現(xiàn)調(diào)頻感應(yīng)磁場的能量傳輸，同時通過優(yōu)化線圈設(shè)計和調(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：成熟的無線供電小功率產(chǎn)品，絕大多數(shù)都是5W以下的功率級運用，而針對照明產(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)計的一大特點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)品的運用需求；

3)電磁屏蔽效果好：在線圈磁場垂直方向，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，對電磁輻射起到較好的屏蔽作用；

4)支持調(diào)光：在傳統(tǒng)無線充電的系統(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，實現(xiàn)在發(fā)送端對接收端的調(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)，最終實現(xiàn)256級的調(diào)光灰度控制。

5)安裝更方便：通過對照明燈具采用無線供電方式，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，下面對優(yōu)選例中的無線供電系統(tǒng)的平臺進(jìn)行說明。無線供電系統(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功率變換模塊進(jìn)行變頻轉(zhuǎn)換，通過發(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EMC電磁兼容及整流濾波成直流電源供電，然后經(jīng)過由四個功率開關(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LED進(jìn)行狀態(tài)報錯并亮紅燈。若正常則進(jìn)行金屬異物檢測(FOD)，異常則報錯，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，控制單元通過檢測電路對輸入、輸出的電流、電壓進(jìn)行采樣，通過計算算法與系統(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)制頻率通過發(fā)送線圈發(fā)送出去。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時，通過反饋信號給控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)制驅(qū)動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，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。在此過程有過流、過壓保護(hù)檢測功能，以觸發(fā)對電路的保護(hù)。系統(tǒng)有一個溫度檢測端口，可以實時監(jiān)控系統(tǒng)的工作溫度等。工作時序圖如圖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，通過感應(yīng)接收線圈耦合接收后，經(jīng)過整流濾波成平滑直流電壓，再經(jīng)過DCDC恒流變換輸出給負(fù)載供電，從而實現(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。

接收端通過接收電力耦合線圈獲取耦合請求，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，同時進(jìn)行過流過壓的功能檢測，以獲得一個穩(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)光控制請求時，系統(tǒng)將這一請求調(diào)制成一定頻率的輸出信號，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，并加載相關(guān)控制信號；Coil B是RX接收端的功率接收線圈，主要是將發(fā)送端的電磁場能量通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能。Coil A和Coil B兩個線圈同時工作，即實現(xiàn)了能量的無線傳輸功能。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兩個線圈彼此獨立成模塊，方便安裝及耦合匹配。為了進(jìn)一步提高電磁場轉(zhuǎn)換效率，同時進(jìn)行有效的磁場屏蔽效果，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，除了以純計算機(jī)可讀程序代碼方式實現(xiàn)本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各個裝置、模塊、單元以外，完全可以通過將方法步驟進(jìn)行邏輯編程來使得本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各個裝置、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實現(xiàn)相同功能。所以，本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各項裝置、模塊、單元可以被認(rèn)為是一種硬件部件，而對其內(nèi)包括的用于實現(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)；也可以將用于實現(xiàn)各種功能的裝置、模塊、單元視為既可以是實現(xiàn)方法的軟件模塊又可以是硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(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)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。