Осветительная система



Осветительная система
Осветительная система
Осветительная система
Осветительная система
Осветительная система
Осветительная система
Осветительная система

 


Владельцы патента RU 2440636:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является расширение области применения. Технический результат достигается за счет того, что в осветительной системе, содержащей базовую часть (12) с, по меньшей мере, одной первичной обмоткой (18) и, по меньшей мере, один световой модуль (13, 14) с вторичной обмоткой (26), адаптированной к индуктивному взаимодействию с первичной обмоткой (18), упомянутая базовая часть (12) содержит подложку (50), несущую упомянутую первичную обмотку (18), витки которой лежат в одной плоскости и формируют плоскую область (16) соединения; витки вторичной обмотки (26) находятся в одной плоскости и упомянутый световой модуль (13, 14) содержит, по меньшей мере, один световой элемент (20) и плоскую нижнюю поверхность, так что световой модуль (13, 14) размещен своей плоской поверхностью на плоской области (16) соединения. 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к осветительной системе, содержащей базовую часть с, по меньшей мере, одной первичной обмоткой и, по меньшей мере, один световой модуль с вторичной обмоткой, приспособленной для индуктивного взаимодействия с первичной обмоткой.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данной области техники, например из документа EP 1319889 A1, известно о возбуждении светоизлучающего диода индуктивно, используя первичную обмотку и вторичную обмотку, связанную со светодиодами.

Как правило, системы беспроводного питания и/или зарядки часто используются во многих приложениях. Они дают возможность питания устройств и зарядки аккумуляторов (или конденсаторов) без электрических контактов. Это особенно выгодно в условиях, где электрические вилки и разъемы не разрешены, как, например, ванные комнаты и специальные комнаты в больницах, или когда электрические вилки и разъемы не удобны.

Беспроводная система питания реализована с помощью индуктивного сопряжения. Ее мощность может быть получена из, например, сети общего пользования или от аккумулятора. Это предпочтительно реализуется как резонансный полумостовой или полномостовой преобразователь с режимом мягкого переключения. Трансформатор допускает индуктивную связь. Ток через первичную обмотку трансформатора генерирует переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле создает напряжение во вторичной обмотке. Выпрямленное напряжение затем непосредственно питает источник света, аналогичный светодиоду. По сравнению с вышеупомянутыми светоизлучающими диодами так называемые органические светоизлучающие диоды (OLED) представляют все больший интерес, и предполагается, что органические светодиоды будут высокопотенциальными будущими источниками света. Это связано с их высокой эффективностью и рентабельным производством. Одно из наиболее важных преимуществ органических светодиодов - их форм-фактор, поскольку они тонкие и плоские.

Во многих приложениях, где светодиоды или органические светодиоды могут быть использованы, плитки светодиодов или органических светодиодов должны быть свободно размещаемы и масштабируемы. Примерами таких приложений являются повсеместные системы освещения, дизайнерские светильники и декоративные лампы.

Проблема в том, что устройствам со светодиодами или органическими светодиодами необходимо питание или их батареи должны подзаряжаться. Во многих условиях традиционные решения с электрическими контактами подвергаются загрязнению или влажности. Кроме того, открытые электрические контакты вызывают риски короткого замыкания или опасность шока. Таким образом, метод беспроводной индуктивной зарядки является предпочтительным. В случае органических светодиодов форм-фактор (тонкий и плоский) имеет важное значение для дизайнеров и архитекторов. Тем не менее, стандартные устройства громоздки.

Документы WO 01/16995 A, US 5264997 A, FR 2695285 A3 и DE 2415086 A1 описывают осветительную систему, имеющую не менее одной первичной обмотки и не менее одного светового модуля с вторичной обмоткой, которая индуктивно связана с первичной обмоткой. Виток первичной обмотки продолжается в плоскости, параллельной подложке, и формирует плоскую область соединения. Также виток вторичной обмотки лежит в одной плоскости так, что световой модуль размещен своей плоской поверхностью на плоской области соединения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С учетом вышеизложенного задачей настоящего изобретения является обеспечить энергосберегающую осветительную систему, предпочтительно осветительную систему со светодиодами или органическими светодиодами.

Эта и другие задачи настоящего изобретения решаются признаками независимых пунктов изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения описаны признаками зависимых пунктов формулы изобретения. Осветительная система данного изобретения основана на вышеупомянутой осветительной системе, где упомянутая базовая часть включает подложку с упомянутой первичной обмоткой, витки которой лежат в одной плоскости и формируют плоскую область соединения; витки упомянутой вторичной обмотки, лежащие в одной плоскости; и указанный световой модуль содержит, по меньшей мере, один световой элемент и плоскую нижнюю поверхность, так что световой модуль размещен своей плоской поверхностью на плоской области соединения. Предпочтительно, чтобы упомянутый световой модуль включал в себя блок преобразователя, предпочтительно выпрямительную цепь, связанную с вторичной катушкой. Световой элемент может быть светодиодом или органическим светодиодом или массивом светодиодов или органических светодиодов.

Другими словами, настоящее изобретение обеспечивает базовую часть с подложкой, которая несет плоскую первичную обмотку, спиральные витки которой вытянуты в плоскости, параллельной подложке. В старых решениях первичная обмотка трансформатора имеет цилиндрическую форму с витками, простирающимися в трех измерениях.

Преимущество первичной обмотки в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что область применения может быть расширена.

Кроме того, световой модуль может быть разработан с меньшим форм-фактором из-за того, что витки вторичной обмотки также лежат в одной плоскости, параллельной плоской поверхности светового модуля.

Теперь можно разрабатывать очень малые световые модули без каких-либо электрических контактов. Световой модуль только должен быть размещен на плоской области соединения базовой части и может питаться бесконтактно при использовании электромагнитного поля между первичной и вторичной обмотками.

Первичная и вторичная обмотки могут быть представлены в качестве печатных контуров (из электропроводных материалов, как медь, серебро и т.д.), что дает возможность очень экономически эффективного производства.

Дополнительное преимущество применения настоящего изобретения состоит в том, что базовая часть с подложкой и электронными компонентами на ней могут быть сформированы очень компактно, позволяя интегрировать базовую часть в множество объектов, например текстиль, обои, зеркала, занавесы или напольные покрытия, которая обычно являются очень тонкими объектами.

В общем, предмет изобретения позволяет разрабатывать осветительные системы с меньшими ограничениями по сравнению с прежними решениями.

В предпочтительном варианте выполнения базовая часть содержит множество первичных обмоток, предпочтительно организованных в виде массива, определяющих множество желательных сходных областей соединения.

Другими словами, базовая часть содержит множество областей соединения, которые расположены подобно шахматной доске, как один из примеров. Конечно, другие формы, прямоугольные или круглые, также возможны. Световой модуль с его плоской поверхностью может быть помещен на одну из множества подобных областей соединения с тем, чтобы дизайнер или пользователь осветительной системы имел разнообразные возможности для размещения одного или более световых модулей.

В дальнейшем предпочтительном варианте выполнения упомянутая базовая часть базы и/или упомянутый световой модуль включает магнито-мягкую пластину.

Эта мера имеет то преимущество, что магнитное поле обмоток экранировано от остальных цепей и плотность магнитного потока в витках обмоток катушек улучшена для роста более высокого выходного напряжения и лучшей связи. Магнито-мягкий магнитный материал может быть ферритовой пластиной, мю-металлом и т.д., однако предпочтительно, чтобы он состоял из материала, который может быть ламинирован для печатных плат, например пластичного ферритового компаунда или структурированной высокопроницаемой металлической фольги.

В дальнейшем предпочтительном варианте выполнения базовая часть содержит сетевой блок питания, предпочтительно имеющий основную частоту более 100 КГц. Больше предпочтительно, чтобы упомянутый источник питания переменного тока включал в себя источник постоянного тока и преобразователь постоянного напряжения в переменное для генерирования переменного напряжения.

Эти меры были проверены как благоприятные с точки зрения эффективности. В частности, пассивные компоненты могут быть меньше по размеру.

В дальнейшем предпочтительном варианте выполнения упомянутая первичная обмотка упомянутой базовой части и/или упомянутая вторичная обмотка указанного светового модуля реализованы в emPIC-технологии (встроенная пассивная интегральная схема). Более предпочтительно, чтобы какой-либо или все пассивные компоненты, предпочтительно индукторы и трансформаторы, базовой части и светового модуля были реализованы в emPIC-технологии.

Эта технология позволяет реализовать очень тонкие и экономически эффективные печатные проводники, формирующие витки первичной и вторичной обмотки, соответственно. EmPIC-технология, например, описана в патентных заявках EP 05109219, EP 05106924, EP 03102693, EP 03102694, EP 03102648 или EP 03101991, лишь как малая часть примеров. Эти применения включены в настоящее описание по ссылке.

В дальнейшем предпочтительном варианте выполнения упомянутая базовая часть содержит детекторный блок для детектирования светового модуля, размещенного в упомянутой области соединения, и переключатель, адаптированный для питания первичной обмотки, предназначенный для упомянутой области соединения в ответ на детектирование светового модуля.

Эта мера имеет то преимущество, что энергия может быть сохранена только после того, как находятся под током те первичные обмотки, которые имеют аналоги в виде вторичной обмотки светового модуля.

В предпочтительном варианте выполнения упомянутая базовая часть содержит позиционирующие элементы, предпочтительно механические позиционирующие элементы, для расположения указанного, по меньшей мере, одного светового модуля в области соединения.

Это мероприятие имеет то преимущество, что световой модуль может быть размещен на области соединения в заранее определенное положение таким образом, что индуктивная связь между первичной обмоткой и вторичной обмоткой является оптимальной. Кроме того, позиционирующий элемент удерживает световой модуль на своем месте. Предпочтительно, чтобы позиционирующий элемент был представлен как механический элемент позиционирования, аналогичный замку с защелкой. Другие позиционирующие элементы, однако, также возможны, например притягивающие магниты, предусмотренные на базовой части и световом модуле.

В предпочтительном варианте выполнения базовая часть и/или упомянутый световой модуль содержат резонансные конденсаторы и контур управления. Более предпочтительно, чтобы упомянутый световой модуль включал в себя аккумуляторную батарею, предпочтительно перезаряжаемую батарею или суперконденсатор. Кроме того, предпочтительно, чтобы световой модуль включал в себя блок преобразователя, адаптированный для обеспечения контролируемым током и/или напряжением, по меньшей мере, одного светового, предпочтительно органического светодиода, элемента. Блок преобразователя содержит одноступенчатую схему переменного/постоянного тока или двухступенчатую схему переменного/постоянного и постоянного/постоянного тока. Конечно, другие топологии преобразователя также возможны, однако вышеупомянутая топология была доказана как благоприятная.

Также предпочтительно, чтобы преобразователь постоянного тока в переменный базовой части, первичная и вторичная обмотки и блок преобразователя светового модуля были реализованы как резонансный преобразователь.

Вышеупомянутые меры оказались выгодными на практике.

В дальнейшем предпочтительном варианте выполнения упомянутая подложка является либо полупроводниковой подложкой, стеклянной подложкой, текстильной подложкой, пластиковой подложкой, бумагой, зеркалом, занавесом или напольным покрытием. Это предпочтительные подложки, однако другие подложки также могут быть использованы.

В предпочтительном варианте выполнения упомянутая первичная обмотка и/или упомянутая вторичная катушка изготовлены из ITO (индий олово оксида), так что их витки проводимы.

Эта мера имеет то преимущество, что первичная обмотка и/или вторичная обмотка может быть сформирована на прозрачной подложке как стекло и т.д. без ущерба для прозрачности подложки. Иными словами, первичная/вторичная обмотки, сформированные на прозрачной подложке, не могут быть увидены пользователем.

В предпочтительном варианте выполнения каждая упомянутая базовая часть и каждый упомянутый световой модуль содержат блок контроллера, адаптированный для беспроводной передачи и приема сигналов управления через упомянутые первичную и вторичную обмотки.

Это означает, другими словами, что первичная и вторичная обмотки не только используются для передачи энергии для возбуждения световых элементов, но также передачи информации управления между базовой частью и световым модулем. Сигналы управления могут включать, например, информацию, который из световых элементов светового модуля должен включаться и выключаться. Упомянутые сигналы управления могут также включать, например, информацию о цвете, компенсации старения и т.д. Сигнал управления может быть модулирован по переменному напряжению, приложенному к первичной обмотке.

Изобретенная осветительная система может быть использована для дизайнерских светильников, декоративных фонарей, для игр, головоломок, заменителей свечей ("чайный светильник") и многих другие приложений.

В предпочтительном варианте выполнения упомянутые витки упомянутой базовой части и/или упомянутого светового модуля содержат, по меньшей мере, две части обмотки, в которой каждая часть витка обмотки имеет изгибы, лежащие на слое многослойной печатной платы.

Другими словами, виток с изгибами разделен на несколько частей. Каждая часть имеет изгибы, которые формируются на слое многослойной печатной платы. Поэтому изгибы витка обеспечиваются на параллельных слоях многослойной печатной платы, где изгибы витков смежных слоев электрически связаны друг с другом, например, посредством переходных отверстий. В контексте настоящего приложения выражение "плоскость" не должно пониматься как математическое определение плоскости, а как пространственная (трехмерная) плоскость, определяемой печатной платой или подложкой, на которой выполнены витки. Таким образом, все части витков в соответствии с настоящим вариантом выполнения по-прежнему лежат в плоскости, называемой плоскостью печатной платы.

Дальнейшие особенности и преимущества могут быть получены из следующего описания и прилагаемых чертежей.

Следует понимать, что функции, упомянутые выше, и те, что еще будут пояснены ниже, могут быть использованы не только в указанных соответствующих комбинациях, но также в других комбинациях или по отдельности, не выходя из сферы применения настоящего изобретения.

В варианте выполнения световой элемент 20 содержит, по меньшей мере, один органический светодиод.

В другом варианте выполнения световой модуль 12 расположен на стойке 91. Стойка 91, содержащая световой модуль 14, является частью приспособления 9 из нескольких стоек 91, соединенных через стоечные ремни 92, размещенного на нижнем этаже 1, содержащем приспособление из базовых частей 12. В предпочтительном варианте выполнения стойки 91 электрически связаны через стоечные ремни 92.

В другом варианте выполнения световой модуль 14 внутри стойки 91 дополнительно включает аккумуляторную батарею, которая заряжается от базовой части 12.

В альтернативном варианте выполнения световой модуль 14 включает дополнительно, по меньшей мере, один переключатель для включения/выключения светового элемента 20, предпочтительно с помощью пульта дистанционного управления.

Вариант выполнения изобретения приводится в чертежах и будет разъяснен более подробно в описании ниже со ссылкой на чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

Фиг.1 показывает вид схематического плана осветительной системы в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.2 - блок-схема осветительной системы в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.3 - блок-схема осветительной системы с детектором для обнаружения светового модуля;

Фиг.4 - блок-схема резонансного преобразователя с индуктивной связью между первичной и вторичной сторонами;

Фиг.5 - схематический перспективный вид осветительной системы;

Фиг.6 - вид схематического плана базовой части с первичными обмотками в соответствии со вторым вариантом выполнения;

Фиг.7 - схематический вид осветительной системы, используется для питания соединенных стоек.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ

На Фиг.1 вариант выполнения осветительной системы показан схематично и обозначен номером ссылки 10. Следует отметить, что схема устройства осветительной системы 10 служит только для иллюстрации, чтобы описать те технические характеристики, которые необходимы для понимания изобретения.

Осветительная система 10 по существу состоит из двух основных частей, а именно базовой части 12 и, по меньшей мере, одного светового модуля 13. В данном варианте выполнения световые модули представлены органическими светодиодными модулями 14 (в дальнейшем, органические светодиодные модули). Органические светоизлучающие диоды хорошо известны в технике и привлекают все больший интерес в связи с их пониженной потребностью в энергии по сравнению, например, с жидкокристаллическими дисплеями, их форм-фактором, их гибкостью и возможностью обеспечивать практически все цвета. В других реализациях световые модули 14 могут быть светодиодными модулями.

В данном варианте выполнения базовая часть 12 включает прямоугольную рамку для крепления печатной платы 50 (Фиг.5). На печатной плате 50 предусмотрено множество областей 16 соединения. В примере, показанном на Фиг.1, определен массив 4×4 областей 16 соединения, складывающийся в шестнадцать областей соединения в общей сложности. Однако следует отметить, что это просто пример, и количество областей соединения может различаться в меньшие или большие области в зависимости от областей применения.

Каждая область 16 соединения, по меньшей мере, содержит первичную обмотку 18, которая питается переменным напряжением через проводники 19. Каждая первичная обмотка состоит из спирально расположенных круговых линий, определяющих множество витков обмотки. Витки первичной обмотки 18, поэтому, располагаются в одной плоскости, параллельной печатной плате 50. Конечно, круговые линии могут быть организованы в различных формах, например спирально, прямоугольно и т.д. Кроме того, следует отметить, что первичная обмотка может состоять из нескольких частей обмотки или компонентов, каждый компонент содержит линии цепи (формирующие витки обмотки), расположенные на одном слое многослойной печатной платы. Другими словами, первичная обмотка состоит из множества частей обмотки, каждая часть обмотки с ее изгибами оказывается лежащей на слое многослойной печатной платы.

Каждая область 16 соединения дополнительно включает, по меньшей мере, один элемент 24 позиционирования, который адаптирован для взаимодействия с соответствующим элементом позиционирования, предоставленным на световом модуле 13. Элементы 24 позиционирования служат для точного размещения светового модуля в области 16 соединения. Сам элемент 24 позиционирования может быть представлен в целом в печатной плате для сокрытия защелкивающегося штифта. Конечно, и другие возможности также могут быть рассмотрены, например магнитные элементы на печатной плате 50 и световом модуле 13, или любое другое механическое позиционирующее решение.

Каждый световой модуль 13 содержит рамку, адаптированную к размеру поля области 16 соединения. Кроме того, рамка поддерживает печатную плату 54 (Фиг.5), на которой расположены электрические элементы. Кроме того, световой модуль 13 содержит, по меньшей мере, один световой элемент, например светодиодный или органический светодиодный элемент 20. В данном варианте выполнения множество светодиодных или органически светодиодных элементов 20 выполнено и сгруппировано в матрицу 3×3. Таким образом, настоящий световой модуль 13 состоит из девяти светодиодных или органических светодиодных элементов 20 в общей сложности. Однако это также следует отметить, что эта цифра является лишь примером и световой модуль 13 может, конечно, включать только один светодиодный или органический светодиодный элемент или более чем девять светодиодных или органических светодиодных элементов, которые показаны.

Каждый световой модуль 13 дополнительно включает вторичную обмотку 26 (Фиг.5), которая предпочтительно, но не обязательно структурирована как первичная обмотка 18. В частности, вторичная обмотка 26 лежит в одной плоскости, параллельной печатной плате 54 светового модуля 13. Конечно, вторичная обмотка 26 может также быть предоставляться на многослойной печатной плате, как описано выше, со ссылкой на первичную обмотку 18. В частности, виток вторичной катушки также может быть разделен, по меньшей мере, на две части витка, каждая часть витка с ее множеством изгибов лежит в слое многослойной печатной платы. Таким образом, части витков с изгибами витков параллельны друг другу, но по-прежнему в плоскости печатной платы.

Вторичная обмотка 26 служит для индуктивного взаимодействия с первичной обмоткой 18 с тем, чтобы направить мощность от базовой части 12 к световому модулю 13 без проводов.

Для беспроводной передачи энергии световой модуль 13 должен быть расположен на области 16 соединения. Первичная обмотка 18 и вторичная обмотка 26 должны находиться непосредственно рядом друг с другом с тем, чтобы электрические магнитные поля, порожденные переменным напряжением первичной обмотки, могли индуцировать ток во вторичной обмотке. Этот ток затем используется для активизации соответствующих светодиодных или органических светодиодных элементов 20 светового модуля 13 и светодиодов или OLED-модуля 14 соответственно.

Из Фиг.1 видно, что световой модуль 13 может устанавливаться на каждой из множественных областей 16 соединения. Кроме того, базовая часть 12 может вмещать более одного светового модуля 13. Например, можно было бы поставить световой модуль 13 на каждой из шестнадцати областей 16 соединения.

На Фиг.1 закрывающая полоса 22 частично показана и используется для покрытия одной области 16 соединения.

Ссылаясь на Фиг.2, электрическая структура осветительной системы 10 схематично показана и будет объяснена ниже.

Базовая часть 12 содержит, как уже упоминалось выше, по меньшей мере, одну первичную обмотку 18. Первичная обмотка 18 является частью трансформатора 28, вторичная обмотка 26 светового модуля 13 также принадлежит трансформатору 28.

Первичная обмотка 18 в сочетании с преобразователем 32 постоянного напряжения в переменное, который рассчитан на питание от источника 30 постоянного тока. Преобразователь постоянного напряжения в переменное адаптирован для преобразования постоянного напряжения в переменное с частотой около 100 КГц и более.

Каждый световой модуль 13 состоит из вторичной обмотки 26, которая в сочетании с преобразователем 34 переменного напряжения в постоянное, который, в свою очередь, связан с преобразователем 36 постоянного напряжения в постоянное. Выход преобразователя 36 постоянного напряжения в постоянное затем связан с, по меньшей мере, одним светодиодным или органическим светодиодным элементом 20.

Преобразователь 34 переменного напряжения в постоянное выпрямляет переменное напряжение, подаваемое вторичной обмоткой 26, в неуправляемое постоянное напряжение. Следующий преобразователь 36 постоянного напряжения в постоянное затем преобразует это неконтролируемое напряжение в управляемый ток, необходимый для питания светодиодного(ых) или органического светодиодного элемента(ов) 20.

Как упоминалось выше, беспроводная передача энергии от источника 30 постоянного тока к световому модулю 13 осуществляется индуктивной связью между первичной обмоткой 18 и вторичной обмоткой 26. В предпочтительном варианте выполнения это индуктивная связь, т.е. преобразователь постоянного напряжения в переменное 32, трансформатор 28 и преобразователь 34 переменного напряжения в постоянное, реализована как резонансный преобразователь 60, пример которого приведен на Фиг.4. Преобразователь 32 постоянного напряжения в переменное резонансного преобразователя состоит из двух элементов коммутации 68, представленных полевыми транзисторами и соединенных последовательно. Параллельно с транзисторами 68 два конденсатора 69 расположены последовательно. Обмотка 18 связана с центральными выводами транзисторов последовательно и конденсатором последовательно. В одной питающей магистрали первичной обмотки 18 предусмотрен добавочный конденсатор 70.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное 34 светового модуля 13 содержит мостовой выпрямитель 71, который обеспечивает неконтролируемое постоянное напряжение. В одной из питающих магистралей между вторичной обмоткой 26 и мостовым выпрямителем 71 предусмотрен конденсатор 70.

В осветительной системе, показанной на Фиг.1, каждая из множества первичных обмоток питается от назначенного преобразователя 32 переменного напряжения в постоянное, независимо от того, размещен световой модуль 13 в соответствующей области 16 соединения или нет. В целях экономии энергии в предпочтительном варианте выполнения каждая из множества первичных обмоток 18 может включаться и выключаться избирательно. Это может быть достигнуто путем установки переключателя 42 между преобразователем 32 переменного напряжения в постоянное и первичной обмотки 18 области 16 соединения. Этот переключатель 42 может управляться вручную пользователем или в предпочтительном варианте выполнения автоматически в зависимости от того, находится световой модуль 13 в области 16 соединения или нет. Соответствующая электрическая блок-схема такого решения показана на Фиг.3. Помимо схемы, показанной на Фиг.2, детектором обеспечена каждая область 16 соединения. Детектор приспособлен для обнаружения светового модуля 13 на области 16 соединения. Если световой модуль 13 находится на области 16 соединения, переключатель 42 между преобразователем постоянного напряжения в переменное и первичной обмоткой 18 включен. В противном случае детектор 40 сохраняет переключатель 42 в выключенном состоянии.

На Фиг.5 схематично показана предпочтительная реализация осветительной системы 10. Базовая часть 12 содержит подложку 50, в данном случае печатную плату, несущую множество первичных обмоток 18. Первичные обмотки 18 представлены как спирально расширяющиеся проводники печатной платы. Таким образом, первичные обмотки 18 с их витками лежат в плоскости, параллельной подложке 50. Иными словами, обмотки 18 сконструированы как двумерные элементы, которые очень плоски.

В центре каждой спиральной обмотки 18 размещены детектор и схема 72 переключения. Детектор и схема 72 переключения адаптированы для распознавания светового модуля 13, расположенного на них. В технике известны различные возможности для обнаружения светового модуля. Обнаружение может осуществляться механически, магнитно, индуктивно и/или оптически.

Кроме того, подложка 50 также несет источник 30 постоянного тока и преобразователь 32 постоянного напряжения в переменное, питающие все катушки 18 требуемым переменным напряжением. Под подложкой 50 и параллельно к ней расположена магнито-мягкая пластина 52. Магнито-мягкая пластина служит для улучшения индуктивной связи между первичной и вторичной обмотками.

Световой модуль 13 также содержит подложку 54 в виде печатной платы, на которой обеспечена вторичная обмотка 26. В этом предпочтительном варианте выполнения вторичная обмотка 26 сконструирована как двумерная плоская вторичная обмотка 56, спирально расширяющиеся витки которой лежат в плоскости, параллельной подложке 54. Количество поворотов витков вторичной обмотки 56 выбрано в зависимости от назначения приложения, предпочтительно уровня требуемого напряжения.

Над подложкой 54 расположена магнито-мягкая пластина 58, служащая той же цели, как магнито-мягкая пластина 52, упомянутая выше.

Световой модуль 13 дополнительно содержит схему, расположенную на печатной плате и содержащую резонансный конденсатор 62, выпрямитель 64 и аккумуляторную батарею 66.

Аккумулятор 66 питает один или более светодиодных или органических светодиодных элементов 20, которые не показаны на Фиг.5. Схема может дополнительно включать в себя устройство управления для контроля переключения светодиодных или органических светодиодных элементов 20 светового модуля.

Предпочтительно реализовать первичную и вторичную обмотки 18, 26 как схему светового модуля 13 в так называемой emPIC-технологии (встроенная пассивная интегральная схема), чтобы сохранить суммарную систему тонкой.

На Фиг.6 показан дальнейший вариант выполнения осветительной системы 10, и обозначено номером ссылки 80. Единственное отличие от осветительной системы, описанной ранее - это структура первичных обмоток 18. В этой реализации первичные обмотки сформированы первыми проводниками 82 и вторыми проводниками 84. Первые проводники 82, а также вторые проводники 84 тянутся параллельно друг другу, и первые проводники 82 тянутся ортогонально ко вторым проводникам 84. В целях создания магнитного поля, необходимого для индуктивной связи во вторичной обмотке, направление тока меняется через каждые три смежных проводника, как это указано стрелками на Фиг.6. То же самое относится и ко вторым проводникам 84. Светодиодный или органический светодиодный модуль 14 размещен на проводниках 82, 84, как показано на Фиг.6, и магнитное поле, генерируемое током в проводниках 82, 84, индуцирует напряжение во вторичной обмотке 26 светодиодного или органического светодиодного модуля 14.

Как упоминалось выше, световой модуль 13 может включать множество светодиодных или органических светодиодных элементов 20. Для выборочного включения каждого светодиодного или органического светодиодного элемента 20 управляющий сигнал передается от базовой части 12 к световому модулю 13. Передача управляющего сигнала также может быть реализована без проводов. Например, управляющий сигнал может быть модулирован переменным напряжением, предоставленным преобразователем 32 постоянного напряжения в переменное базовой части 12.

Это модулированный управляющий сигнал может быть принят соответствующим приемником, подключенным к вторичной обмотке 26 светового модуля 13. Однако другие возможности передать управляющие сигналы также возможны. Примерами беспроводной передачи сигналов являются радиочастотная идентификация, ближняя радиосвязь, емкостная связь, индуктивная связь или световая связь.

В другой реализации, как показано на Фиг.7, осветительная система 10 используется для питания световых элементов 20 как часть механизма 9 из нескольких стоек 91 (система стоечного ремня), которые используются во многих общественных сферах в качестве элементов сдерживания толпы, например для организации очередей, указания запретных зон, для организации крупных зон в аэропортах, на стадионах, вокзале и т.д. В типичном решении, система ременных стоек 91 свободно поставлена на настиле 1 с тем, чтобы позволить более или менее свободное перемещение. Здесь напольное покрытие в основании 1 включает, по меньшей мере, одну базовую часть 12, в то время как минимум одна стойка 91 системы стоечного ремня 9 содержит, по меньшей мере, один световой модуль 14 с вторичной обмоткой 26. Основная функциональность системы стоечного ремня 9 обеспечивается системой освещения 10, представляющей дополнительную зрительную информацию через, например, зеленые, красные или желтые светоизлучающие элементы 20. Такая система освещения 10 также может использоваться для освещения территории вокруг стойки 91, особенно напольного покрытия 1 около стойки 91, например, в темных комнатах, таких как кинотеатры и театры.

Чтобы сделать возможной связь между базовой частью 12 и световым модулем 14, основание стойки содержит широкую пластину с вторичной обмоткой 26 светового модуля 12, охватывающую существенную область покрытия 1. В целях повышения изменчивости системы стоечного ремня 9 настил 1 может состоять из массива базовых частей 12. Здесь, по меньшей мере, одна, или несколько, или все стойки 91 содержат вторичную обмотку 26 для целей соединения с соседней базовой частью 12 в покрытии 1.

В другом варианте выполнения стойка 91 электрически соединена через ремень 92, сделанный из гибких лент, содержащих не менее двух проводов, которые могут быть вплетены в ленты или нашиты на них. В качестве альтернативы, стежки могут быть напечатаны на ленте с помощью электропроводной пасты. Каждая лента содержит средство соединения на конце для подключения ленты к следующей стойке. Здесь стойки 91 могут совместно использовать свою электрическую энергию. Вполне возможно разместить стойки 91 вне зоны покрытия 1, которая включает базовые части 12 осветительной системы 10.

В другом варианте выполнения одна или более стоек 91 дополнительно оснащены аккумулятором, который может заряжаться любой связанной базовой частью 12. Здесь неподключенная стойка 91 может быть использована в зоне покрытия без базовых частей 12 на некоторое количество времени.

Световые элементы 20 могут также быть размещены на лентах в дополнение к размещению на стойках 91 или альтернативы ему. Световые элементы 20 могут быть размещены или подключены к бегущему свету, например с указанием направления движения согласно подсказке. Скорость бегущего огня может быть показателем безотлагательности движения.

Световые элементы 20 могут быть организованы как дисплеи, например знаки указания направления, как стрелы и т.д. или предоставлять информацию для ожидающих людей.

Световые модули 14 могут включать дополнительные переключатели, интегрированные в стойки, чтобы включать/выключать световые элементы 20 с помощью пульта дистанционного управления оператором. Как пример, стойка 91 включает красный и зеленый световые элементы 20a и 20b, где красный и зеленый элементы 20a и 20b могут быть включены отдельно, означая «идите», как зеленый свет и «стоп», как красный свет или мигающий свет может указывать на опасность.

Альтернативный источник питания на батареях для удержания непостоянства ременных стоечных систем вместе с задачей освещения с помощью световых модулей не представляется возможным из-за необходимости периодической замены батарей в сотнях и более того стоек каждые несколько дней.

Учитывая вышеизложенное, следует отметить, что очень гибкая и плоская система освещения 10 может быть предоставлена, предлагая высокую гибкость в размещении световых модулей 13. Кроме того, плоские обмотки, используемые в световых модулях 13, сохраняют форм-фактор органических светодиодных элементов с тем, что размеры этих модулей могут быть уменьшены, в особенности с учетом их высоты.

Беспроводная передача мощности от базовой части в соответствующие световые модули и плоская форма световых модулей делают возможным использование изобретенной системы освещения в широкой области приложений. Например, системы освещения в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы для дизайнерских светильников, декоративных фонарей, для игр, головоломок, заменителей свечей ("чайный светильник") и т.д. Кроме того, изобретенная система освещения может быть использована в обоях, занавесах, зеркалах и напольных покрытиях.

Если линии проводников первичных обмоток выполнены в технологии легированного индий олово оксида (ITO), изобретенные осветительные системы также могут быть использованы на окнах, потому что ITO-проводники являются прозрачными.

1. Осветительная система, содержащая
базовую часть (12) с, по меньшей мере, одной первичной обмоткой (18), и
по меньшей мере, один световой модуль (13, 14) с вторичной обмоткой (26), адаптированной для индуктивного взаимодействия с первичной обмоткой (18),
в которой
упомянутая базовая часть (12) содержит подложку (50), несущую упомянутую первичную обмотку (18), витки которой лежат в одной плоскости и образуют плоскую область (16) соединения;
витки вторичной обмотки (26) лежат в одной плоскости, и
упомянутый световой модуль (13, 14) содержит, по меньшей мере, один световой элемент (20) и плоскую нижнюю поверхность, так что световой модуль (13, 14) выполнен с возможностью размещения его плоской поверхностью на плоской области (16) соединения,
отличающаяся тем, что упомянутая базовая часть (12) содержит детекторный блок (40) для детектирования светового модуля (13, 14), размещенного в упомянутой области (16) соединения, и переключатель (42), адаптированный для питания первичной обмотки (18), предназначенной для упомянутой области соединения в ответ на детектирование светового модуля.

2. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый световой модуль содержит преобразовательный блок (34, 36), предпочтительно схему (64, 71) выпрямителя, соединенную с вторичной обмоткой (26) и световым элементом (20).

3. Осветительная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что упомянутая базовая часть (12) содержит множество первичных обмоток (18), определяющих множество областей (16) соединения.

4. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая базовая часть (12) и/или упомянутый световой модуль (13, 14) содержит магнитомягкую пластину (52, 58).

5. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что базовая часть (12) содержит источник питания переменного тока, преимущественно имеющего основную частоту более 100 кГц.

6. Осветительная система по п.5, отличающаяся тем, что упомянутый источник питания переменного тока содержит источник (30) постоянного тока и преобразователь (32) постоянного напряжения в переменное для генерации переменного напряжения.

7. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая первичная обмотка упомянутой базовой части и/или вторичная обмотка (26) упомянутого светового модуля (13, 14) реализуется в emPIC-технологии (встроенных пассивных интегральных схем).

8. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что любой или все пассивные компоненты базовой части и светового модуля реализованы в emPIC-технологии.

9. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая базовая часть (12) содержит элементы (24) позиционирования, предпочтительно механические элементы позиционирования, для позиционирования упомянутого как минимум одного светового модуля в области соединения.

10. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый световой модуль (13, 14) содержит элемент (66) хранения энергии, предпочтительно аккумуляторную батарею или суперконденсатор.

11. Осветительная система по п.2, отличающаяся тем, что упомянутый преобразовательный блок (34, 36) упомянутого светового модуля (13, 14) адаптирован для обеспечения контролируемого тока и/или напряжения на, по меньшей мере, одном световом элементе (20) и содержит преобразователь (34) переменного напряжения в постоянное и схему (36) преобразователя постоянного напряжения в постоянное в виде двухкаскадной схемы или однокаскадную схему преобразователя переменного напряжения в постоянное.

12. Осветительная система по п.6, отличающаяся тем, что преобразователь постоянного напряжения в переменное базовой части, первичная и вторичная обмотки (18, 26) и преобразовательный блок (34, 36) светового модуля реализованы как резонансный преобразователь, причем упомянутая базовая части и/или упомянутый световой модуль содержат резонансный конденсатор.

13. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая подложка (50, 54) является подложкой из полупроводника, стекла, текстиля, пластика, обоев, зеркала, занавесов или напольного покрытия.

14. Осветительная система по п, 1, отличающаяся тем, что упомянутая первичная обмотка и/или упомянутая вторичная обмотка изготовлены из ITO (индий олово оксида), так что их витки являются прозрачными.

15. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая базовая часть (12) и упомянутый световой модуль (13, 14) каждый содержит блок контроллера, адаптированный для беспроводной передачи и приема управляющих сигналов с помощью упомянутых первичной и вторичной обмотки.

16. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые витки упомянутой базовой части и/или упомянутый световой модуль содержат, по меньшей мере, две части витка, каждая из которых имеет изгибы витка, лежащие на слое многослойной печатной платы.

17. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что световой элемент (20) содержит, по меньшей мере, один органический светодиод (OLED).

18. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что световой модуль (13, 14) расположен в стойке (91).

19. Осветительная система по п.18, отличающаяся тем, что стойка (91) является частью устройства (9) из нескольких стоек (91), подключенных через стоечные ремни (92), подлежащего размещению на покрытии (1), включая размещение базовой части (12).

20. Осветительная система по п.19, отличающаяся тем, что стойки (91) электрически соединены через стоечные ремни (92).

21. Осветительная система в по любому из пп.18-20, отличающаяся тем, что световой модуль (13, 14) дополнительно содержит аккумуляторную батарею, заряжаемую базовой частью (12).

22. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что световой модуль (13, 14) дополнительно содержит, по меньшей мере, один переключатель для включения/выключения светового элемента (20, 20а, 20b), предпочтительно посредством дистанционного управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, к бесконтактной системе электропитания, использующей электромагнитную индукцию. .

Изобретение относится к электротехнике, к беспроводной передаче энергии и/или данных между устройством-источником и по меньше мере одним целевым устройством. .

Изобретение относится к электротехнике, к бесконтактной передаче электрической энергии. .

Изобретение относится к способам передачи переменного тока от одного устройства к другому с помощью трансформаторной электромагнитной связью. .

Изобретение относится к электротехнике, к системам бесконтактной передачи энергии. .

Изобретение относится к бесконтактным способам передачи переменного тока от одного устройства к другому с помощью трансформаторной электромагнитной связи. .

Изобретение относится к запечатывающему устройству (1) для изготовления запечатанных упаковок (2), наполненных текучим пищевым продуктом, из листового упаковочного материала.

Изобретение относится к области геофизики, в частности к способам бесконтактного обмена данными между автономными каротажными геофизическими приборами и наземным считывающим устройством, а также к проблеме бесконтактного заряда аккумуляторных батарей автономных каротажных геофизических приборов.

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам с зарядным элементом, предназначенным для бесконтактной передачи электромагнитной энергии множеству электронных приборов

Изобретение относится к беспроводной передачи энергии

Изобретение относится к электронному устройству с чашечной присоской и направлено на снижение габаритных размеров устройства. Электронное устройство содержит электронный элемент и чашечную присоску для съемного прикрепления электронного устройства к стенке. Чашечная присоска содержит гибкую пластиковую чашку. Чашечная присоска содержит электромагнитную катушку, которая электрически соединена с электронным элементом. Электромагнитная катушка расположена на гибкой пластиковой чашке, на той ее стороне, которая удалена от стороны, соединяемой со стенкой, или электромагнитная катушка заключена в гибкую пластиковую чашку. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к электротехнике и к освещению. Технический результат состоит в упрощении конструкции. Набор (1) деталей, содержащий электрический кабель (3), содержащий герметично уплотненные электрические проводники, соединительное устройство (5), содержащее первую (9а) и вторую (9b) соединительные детали, каждая содержащая полость (12), в которой расположена соответствующая вторичная проводящая катушка (14), соединенная с соответствующими электрическими контактами. В соединенном положении соединительного устройства и электрического кабеля провод намотан как вокруг первой соединительной детали в первом направлении намотки, так и вокруг второй соединительной детали во втором, противоположном направлении намотки. Таким образом, между кабелем и соединительным устройством образовано водонепроницаемое электрическое соединение. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении эффективности. Устройство бесконтактной подачи электричества бесконтактным образом выполняет заряд аккумуляторной батареи (28) транспортного средства, снабжено катушкой (12) для передачи электричества, расположенной на поверхности дороги, и катушкой (22) для приема электричества, расположенной в транспортном средстве. Катушка (13) для обнаружения постороннего объекта предусмотрена на верхней поверхности катушки (12) для передачи электричества, и на основе индуцированного напряжения, возникающего в катушке (13) для обнаружения постороннего объекта во время пробной подачи напряжения, обнаруживаются посторонние объекты между катушкой (12) для передачи электричества и катушкой (22) для приема электричества. 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стрелковых устройствах для передачи информации неконтактным способом. Технический результат состоит в упрощении конструкции. Электрический сигнал, полученный от электронного блока установщика с помощью поля индукции, образованного в передающей проволочной обмотки, воспринимается приемной проволочной обмоткой, и полученный в ней электрический сигнал передается на цифровой блок неподвижной части изделия. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Способ и устройство для бесконтактной передачи электрической энергии между стеной и створкой, шарнирно закрепленной на этой стене с возможностью поворота вокруг шарнирной оси, в котором предусмотрена закрепленная на стене первичная силовая катушка (117) и закрепленная на створке вторичная силовая катушка (121), при этом предусмотрен первичный силовой электронный блок, в котором предусмотрена возможность хранения передаточной характеристики в виде функции мощности, получаемой на вторичной силовой катушке (121) в зависимости от первичной мощности, подаваемой в первичную силовую катушку. Технический результат - повышение быстродействия. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах беспроводной передачи мощности. Техническим результатом является повышение эффективности передачи мощности в условиях переменной нагрузки, и/или изменяющегося входного напряжения, и/или изменяющейся связи между Tx- и Rx-частями. Система содержит передающую индуктивность; приемную индуктивность, пространственно разделенную с передающей индуктивностью; полумостовую инвертирующую схему или мостовую инвертирующую схему с постоянной частотой переключения для возбуждения тока в передающей индуктивности, при этом упомянутая полумостовая инвертирующая схема содержит по меньшей мере два переключателя или упомянутая мостовая инвертирующая схема содержит по меньшей мере две диагональные пары переключателей. Переключатели или диагональные пары переключателей выполнены с возможностью попеременного включения, и управление амплитудой тока в передающей индуктивности осуществляется посредством изменения разности между временами в состоянии включения упомянутых переключателей. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам для бесконтактной передачи электроэнергии на вращающиеся устройства и может быть использовано в измерительной технике для совершенствования устройств измерения угловых перемещений. Технический результат состоит в повышении стабильности работы с постоянным коэффициентом трансформации, не зависящим от угла поворота и температурных условий. Трансформатор содержит установленные с общей осью вращения относительно друг друга с одной степенью свободы неподвижную (1) и подвижную (2) плоские пластины из диэлектрического материала, обращенные друг к другу сторонами с нанесенными на них идентичными плоскими печатными катушками индуктивности соответственно (3) и (4) в виде коаксиально расположенных разорванных из N числа витков концентрических окружностей. Соседние по радиусу витки концентрических окружностей соединены между собой прямыми наклонными перемычками соответственно (5) и (6), расположенными в разорванном интервале под углом наклона, близким к 45° или 315° к радиусу. Прямые наклонные перемычки (5) и (6) витков концентрических окружностей соответственно катушек (3) и (4) выполнены шириной перемычки, равной ширине витков концентрических окружностей. Индукционный вращающийся трансформатор может содержать X пар подвижных и неподвижных катушек, расположенных на пластинах, собранных в пакет, при этом, кроме крайних, все пластины пакета содержат двухсторонние печатные катушки. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх