Драйвер импульсного источника питания, объединенный с антенной для передачи мощности

Изобретение относится к области светотехники. Драйвер содержит импульсный источник питания, при этом упомянутый импульсный источник питания содержит существующую катушку, схема драйвера дополнительно содержит: первую антенну (42) для передачи мощности, сформированную в виде первой катушки, которая либо является существующей катушкой импульсного источника питания, либо подсоединена к существующей катушке импульсного источника питания, причем упомянутая первая антенна (42) для передачи мощности выполнена с возможностью магнитной связи с второй антенной (44) для приема мощности, с формированием тем самым беспроводного передатчика мощности. Технический результат- снижение электромагнитных потерь. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к драйверам с импульсными источниками питания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Датчики широко применялись в интеллектуальных системах управления освещением. Например, датчики присутствия для потолочного или настенного монтажа могут обнаруживать деятельность в пределах заданной зоны и посылать сигналы в контроллер освещения. Благодаря такому действию, система может автоматически включать светильники, когда кто-нибудь входит в зону или выключать свет вскоре после того, как последний обитатель вышел, чтобы снижать потребление энергии и обеспечивать дополнительное удобство.

Другим примером интеллектуального управления освещением является восполнение искусственного освещения дневным светом, которое относится к использованию дневного света для компенсации величины электрического освещения, необходимого для надлежащего освещения помещения, чтобы снижать потребление энергии. Данную задачу решают ослаблением силы света или переключением электрического освещения в ответ на изменение наличия дневного света в помещении, которое обнаруживается, например, датчиком уровня освещенности потолочного монтажа.

Одно основное неудобство включения датчиков в систему управления освещением состоит в создании соединений между датчиками и местами установки светильников. В настоящее время данную задачу решают одним из двух способов.

Первый способ использует проводное соединение между датчиком и контроллером освещения, который является либо центральным системным контроллером, либо распределенным контроллером в месте установки светильника. Данный способ создает трудности при осуществлении модернизаций.

Второй способ использует беспроводные соединения, облегчающие модернизацию. Однако, данный способ осложняет ввод в эксплуатацию, т.е. образование пар из датчиков и мест установки светильников. Для решения приведенной проблемы, в последние годы разработаны интеллектуальные осветительные устройства с интегрированными датчиками.

Например, известны LED (светодиодные) осветительные устройства с интегрированными датчиками присутствия для максимизации эффективности использования энергии, и известны осветительные устройства с интегрированными датчиками движения и датчиком дневного света. При использовании интеллектуальных осветительных устройств со встроенными датчиками вместо раздельно устанавливаемых осветительных устройств и датчиков, затраты на установку и ввод в эксплуатацию систем управления освещением снижаются. Однако, данный вид системы управления, встроенной в осветительное устройство также имеет недостатки.

Во-первых, повышается сложность конструкции осветительных устройств. Разные датчики могут вырабатывать аналоговые сигналы (например, непрерывный сигнал напряжения) или цифровые сигналы, выводимые через разные интерфейсы данных (например, SPI и I2C, применяемые для цифровых датчиков). Вышеуказанное следует учитывать производителям осветительных устройств, при введении датчиков в свои осветительные устройства. Когда необходимо заменить уже интегрированный датчик на другую модель (например, от другого поставщика), иногда неизбежно внесение проектных изменений.

Во-вторых, осветительная система, использующая осветительные устройства со встроенными датчиками, имеет ограниченную эксплуатационную гибкость. Размещение датчика тесно связано с размещением осветительного устройства. Например, камера хранения, содержащая осветительные устройства с температурными датчиками может быть перепроектирована в переговорное помещение. Температурно-измерительная функция больше не требуется, а вместо нее требуется обнаружение присутствия. Пользователь должен заменить осветительное устройство, которое является дорогим и неудобным.

Таким образом, современные интеллектуальные осветительные устройства со встроенными датчиками имеют недостатки большой сложности конструкции и низкой эксплуатационной гибкости.

Документы D1 EP2770804A1, D2 WO2009/029960A2, D3 US2011/057583A1 и D6 US2012/080944A1 имеют отношение, каждый, к беспроводной связи с источниками света.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение определяется формулой изобретения.

В соответствии с изобретением предлагается осветительный блок, содержащий:

корпус;

компоновку источника света в корпусе;

контроллер источника света в корпусе;

первую радиочастотную антенну в корпусе;

вторую радиочастотную антенну, обеспеченную в или на корпусе, для связи с упомянутой первой радиочастотной антенной;

контактный интерфейс на внешней поверхности корпуса, который содержит первые контакты, которые электрически соединены со второй радиочастотной антенной; и

считывающую схему, соединенную с первой радиочастотной антенной, для обработки сигналов, принятых из упомянутого контактного интерфейса посредством упомянутых первой и второй антенн ближнего поля.

Приведенная компоновка разделяет схемную часть и антенную часть радиочастотного датчика, например, датчика со связью ближнего поля («NFC») (в дальнейшем, NFC-датчика). Антенная часть сформирована в виде части корпуса осветительного блока (т.е. «второй радиочастотной антенны»), а схемная часть обеспечена внешним датчиком. Это означает, что датчиками, которые физически (а не беспроводным способом) электрически соединены с осветительным блоком, могут применяться стандартные протоколы RF (радиочастотной) связи (например, RFID (радиочастотной идентификации)). Тем самым обеспечивается модульный подход, который допускает применение разных датчиков. RF протоколы допускают, чтобы осветительным блоком идентифицировались разные датчики. При этом, общая осветительная система является легко реконфигурируемой путем простого выбора требуемого датчика для электрического подсоединения к осветительному блоку. Размер антенны, используемой датчиком, не ограничен размером самого датчика и может быть больше, поскольку он формируется в виде части корпуса основного осветительного блока. Аналогично, датчик можно изготавливать меньше размером и дешевле, так что в наличии может быть набор датчиков для применения с осветительным блоком, что облегчает и удешевляет возможные варианты реконфигурации.

Таким образом, обеспечивается модульный подход, позволяющий создать интеллектуальный осветительный блок с легко расширяемой функцией измерения. К осветительному блоку можно пристыковать пассивный или полупассивный датчик со встроенной NFC-меткой, чтобы обеспечить соединение с антенной метки. Затем осветительный блок считывает данные измерения из датчика посредством встроенной считывающей NFC-схемы. В случае пассивного датчика, он отбирает энергию из RF сигнала, испускаемого считывающей NFC-схемой, как для измерительной операции, так и для NFC-связи. В случае полупассивного датчика с внутренним источником энергии, например, батареей или солнечным элементом, источник энергии обеспечен, в основном, для функции измерения.

С использованием данного модульного подхода, к осветительному устройству можно подсоединять несколько датчиков, при необходимости. Считывающая NFC-схема (например, RFID-схема) осветительного блока осуществляет связь с присоединенным датчиком, который является только микросхемной частью NFC-метки (например, RFID-метки), так как антенна для NFC-метки является частью осветительного блока.

Осветительный блок может содержать осветительное устройство, и компоновка источника света может содержать LED компоновку. Это обеспечивает модульную реконфигурируемую осветительную LED систему.

Вторая радиочастотная антенна может быть встроена во внешнюю стенку корпуса, и контактный интерфейс применяется для сопряжения внешнего датчика. Таким образом, вторая радиочастотная антенна располагается как можно ближе к части метки внешнего датчика, и для обеспечения соединения между ними существует контактный интерфейс.

Осветительный блок может дополнительно содержать беспроводной модуль передатчика мощности. Данный модуль допускает беспроводное питание внешнего датчика, а также считывание информации датчика, так что датчик можно изготавливать как можно дешевле. В одном примере беспроводная передача мощности может обеспечиваться с использованием индуктивной связи между первой и второй радиочастотными антеннами.

Осветительный блок может дополнительно содержать первую антенну для передачи мощности в корпусе, соединенную с беспроводным модулем передатчика мощности, и вторую антенну для приема мощности, обеспеченную в или на корпусе, выполненную с возможностью беспроводной связи с упомянутой первой антенной для передачи мощности, при этом контактный интерфейс дополнительно содержит вторые контакты, которые электрически соединены со второй антенной для приема мощности.

Приведенная компоновка обеспечивает специализированные связанные антенны для передачи данных и для передачи мощности, чтобы можно было оптимизировать соответствующие операции.

Может быть обеспечен драйвер источника света, который содержит импульсный источник питания. Первая антенна для передачи мощности может содержать первую катушку или катушки, соединенные с упомянутым импульсным источником питания или размещенные в данном источнике.

Таким образом, первая антенна для передачи мощности может содержать первую катушку или катушки, либо включенные параллельно обмотке импульсного источника питания, либо даже, фактически, использующие обмотку источника питания. Вторая антенна для приема мощности может содержать вторую катушку или катушки, совместно использующие сердечник или иначе магнитно связанные с первой катушкой или катушками. Данная компоновка, например, использует существующий индуктивный трансформатор, используемый контроллером источника света, для реализации беспроводной передачи мощности.

Импульсный источник питания может содержать, например, обратноходовой преобразователь, включающий в себя трансформатор, который содержит первичную обмотку и вторичную обмотку, и упомянутая первая катушка или катушки включены параллельно первичной обмотке, и упомянутая вторая антенна для приема мощности содержит вторую катушку или катушки, магнитно связанную с первой катушкой или катушками.

Посредством обеспечения катушки, включенной параллельно первичной обмотке, магнитное поле, присутствующее в индуктивном трансформаторе, дополнительно используется для беспроводной передачи мощности.

В качестве альтернативы, первая антенна для передачи мощности может содержать первичную обмотку импульсного источника питания, и вторая антенна для приема мощности может содержать катушку или катушки, разнесенные с упомянутой первичной обмоткой, чтобы принимать поток рассеяния первичной обмотки. В данной реализации, передающая сторона трансформатора для беспроводной передачи мощности вновь использует существующую индуктивную обмотку для уменьшения числа необходимых дополнительных компонентов.

Изобретение предлагает также осветительную систему, содержащую:

осветительный блок по изобретению; и

внешний датчик,

при этом внешний датчик содержит радиочастотную метку и контактную компоновку, выполненную с возможностью входа в контакт с контактным интерфейсом осветительного блока для соединения метки с контактным интерфейсом и для соединения радиочастотной метки со второй радиочастотной антенной осветительного блока.

Внешний датчик может содержать источник питания, и поэтому датчик может быть активным (при условии, что источник питания обеспечивает всю необходимую мощность для работы датчика), или датчик может быть полупассивным (при условии, что источник питания перезаряжается посредством передачи мощности из осветительного блока).

В качестве альтернативы, внешний датчик может содержать пассивный датчик. В случае пассивного датчика, возможно использование беспроводной передачи мощности из осветительного блока, например, использование индуктивной связи между первой и второй радиочастотными антеннами.

Изобретение обеспечивает также осветительную систему, содержащую:

осветительный блок по изобретению; и

внешний датчик,

при этом внешний датчик содержит радиочастотную метку, контактную компоновку для соединения метки с контактным интерфейсом и беспроводной модуль приемника мощности,

причем контактная компоновка содержит третьи контакты, выполненные с возможностью подсоединения к контактному интерфейсу осветительного блока для соединения радиочастотной метки со второй радиочастотной антенной, и четвертые контакты для соединения беспроводного модуля питания со второй антенной для приема мощности.

Данная компоновка использует внешний датчик с отдельным входом для приема беспроводной передачи мощности и выходом для обеспечения информации датчика.

Когда внешний датчик дополнительно содержит перезаряжаемую батарею, обеспечивается полупассивный подход, с выделенным входом для перезарядки батареи.

Например, датчик может содержать: светочувствительный датчик; или датчик присутствия; или температурный датчик.

На основании вышеописанного варианта осуществления соединения антенны с импульсным источником питания и использования существующей обмотки импульсного источника питания, в другом аспекте изобретения предлагается инновация в области беспроводной передачи мощности. Индуктивная система передачи мощности использует принцип электромагнитной индукции, и две обмотки электромагнитно связаны между собой. Одна обмотка работает как передатчик мощности и содержит протекающую через нее мощность, другая обмотка будет получать индуктивную мощность и работать как приемник мощности. Более подробное описание индуктивной передачи мощности можно найти в заявке US20140232201A1.

В случае индуктивного питания нагрузки осветительным устройством, традиционный способ состоит в обеспечении набора из двух систем питания: одна система питания предназначена для питания осветительной нагрузки, и другая система предназначена для питания обмотки/антенны передатчика. Данное решение требует отдельных компонентов, и поэтому стоимость велика.

Для более эффективного решения приведенной проблемы, аспект изобретения предлагает объединение антенны для передачи мощности с импульсным источником питания драйвера, так что одна система питания может подавать как питание нагрузки, так и мощность в антенну для передачи мощности.

В соответствии с аспектом предлагается драйвер, содержащий импульсный источник питания, при этом упомянутый импульсный источник питания содержит существующую катушку, и схема драйвера дополнительно содержит: первую антенну для передачи мощности, сформированную в виде первой катушки, которая либо является существующей катушкой импульсного источника питания, либо соединена с существующей катушкой импульсного источника питания, и упомянутая первая антенна для передачи мощности выполнена с возможностью магнитной связи со второй антенной для приема мощности, с формированием, тем самым, беспроводного передатчика мощности.

Посредством повторного использования существующей катушки импульсного источника питания или соединения с существующей катушкой импульсного источника питания первая антенна для передачи мощности объединяется с драйвером, и импульсный источник питания может подавать как питание нагрузки, так и мощность в антенну для передачи мощности. В данном случае отсутствует потребность в применении дополнительной системы питания для индуктивной передачи мощности, и затраты экономятся.

В дополнительном варианте осуществления импульсный источник питания содержит обратноходовой преобразователь, включающий в себя трансформатор, который содержит первичную обмотку и вторичную обмотку. Следует понимать, импульсные преобразователи других типов также применимы для встраивания антенны для передачи мощности. Например, силовой индуктор понижающего преобразователя, повышающего преобразователя или комбинированного преобразователя также может служить в качестве антенны для передачи мощности, или антенну для передачи мощности можно соединить с силовым индуктором так, чтобы получать питание в период времени активного питания или в период времени пассивного свободного хода. Упомянутый период времени активного питания означает, что источник питания питает/заряжает силовой индуктор, и упомянутый период времени пассивного свободного хода означает, что силовой индуктор разряжается/высвобождает накопленную мощность.

В еще одном дополнительном варианте осуществления упомянутая первая катушка включена параллельно первичной обмотке, и упомянутая вторая антенна для приема мощности содержит вторую катушку, магнитно связанную с первой катушкой.

Данный вариант осуществления обеспечивает более подробный вариант осуществления, в котором антенна для передачи мощности включена параллельно первичной обмотке и может получать мощность непосредственно из источника питания.

В альтернативном варианте осуществления первая антенна для передачи мощности содержит первичную обмотку, и вторая антенна для приема мощности содержит катушку, разнесенную с упомянутой первичной обмоткой так, чтобы принимать поток рассеяния первичной обмотки.

Данный вариант осуществления вновь использует первичную обмотку в качестве первой антенны для передачи мощности, чтобы передавать мощность посредством потока рассеяния первичной обмотки. Стоимость дополнительно снижается.

Для обеспечения достаточного потока рассеяния, дополнительный вариант осуществления обеспечивает усовершенствованный магнитный сердечник для трансформатора. Упомянутый сердечник является магнитопроводящим на внутренней стороне и имеет воздушный зазор на внешней стороне, и внешняя сторона выполнена с возможностью связи с дополнительным сердечником, на который намотана упомянутая вторая катушка. В данном варианте осуществления воздушный зазор может обеспечивать достаточный поток рассеяния.

В другом варианте осуществления первая катушка первой антенны для передачи мощности соединена с выходной клеммой вторичной обмотки и выполнена с возможностью приема мощности, выводимой из вторичной обмотки. В качестве альтернативы, первая катушка первой антенны для передачи мощности соединена с выходной клеммой обратноходового преобразователя.

В данном варианте осуществления первая антенна для передачи мощности переведена с первичной стороны на вторую сторону. Поскольку выходная мощность на вторичной стороне может регулироваться импульсным источником питания, то можно также повысить коэффициент мощности и эффективность индуктивной передачи мощности.

В вышеописанном варианте осуществления мощность в первой антенне для передачи мощности зависит от выходной мощности вторичной обмотки. В случае, если выходная мощность вторичной обмотки изменяется, мощность при индуктивной передаче мощности также изменяется. Для решения данной проблемы и обеспечения постоянной мощности для индуктивной передачи мощности, драйвер дополнительно содержит: по меньшей мере, одну дополнительную катушку, включенную последовательно с упомянутой первой катушкой; по меньшей мере, один короткозамыкатель, каждый из которых включен параллельно соответствующей одной из упомянутой, по меньшей мере, одной дополнительной катушки; и цепь управления, соединенную с упомянутым короткозамыкателем, для управления упомянутым короткозамыкателем для замыкания накоротко соответствующей дополнительной катушки в зависимости от мощности, выдаваемой вторичной обмоткой, и мощности, которую требуется передавать во вторую антенну для приема мощности.

В данном варианте осуществления дополнительная катушка действует как делитель мощности для регулировки отношения мощности в первой катушке к общей мощности. Таким образом, в случае, если общая мощность, выдаваемая вторичной обмоткой, изменяется, дополнительные катушки могут включаться или отключаться так, чтобы выдерживать постоянную мощность в первой катушке.

Более подробно, цепь управления дополнительно содержит измерительный элемент, выполненный с возможностью измерения мощности, обеспечиваемой упомянутой вторичной обмоткой; и при этом упомянутая цепь управления выполнена с возможностью: замыкания накоротко, по меньшей мере, одной дополнительной катушки, если измеренная мощность, обеспечиваемая упомянутой вторичной обмоткой, опускается ниже предела; или замыкания накоротко, по меньшей мере, одной дополнительной катушки, если мощность, которую требуется передавать, оказывается выше порога.

В данном варианте осуществления, когда выходная мощность на вторичной стороне будет слишком низкой, например, драйвер будет регулироваться в сторону ослабления/уменьшения освещенности, или когда от индуктивной передачи мощности потребуется мощность выше нормальной, например, вторая катушка должна будет заряжать дополнительную батарею, дополнительные катушки будут замыкаться накоротко, чтобы в индуктивный источник питания подавалась большая доля мощности из вторичной обмотки.

В альтернативном варианте осуществления первая антенна для передачи мощности переведена обратно на первичную сторону. В частности, упомянутый обратноходовой преобразователь дополнительно содержит: контур свободного хода, подсоединенный на концах первичной обмотки, при этом упомянутый контур свободного хода выполнен с возможностью свободного пропуска энергии в первичной обмотке; и первая катушка первой антенны для передачи мощности находится в контуре свободного хода.

В современных обратноходовых преобразователях энергия свободного хода обычно сглаживается цепью сглаживающего фильтра. В данном варианте осуществления энергию свободного хода первичной обмотки можно вновь использовать в первой антенне для передачи мощности, что повышает отдачу мощности.

В дополнительном варианте осуществления упомянутый контур свободного хода содержит: диод, направленный от конца вытекания тока первичной обмотки; конденсатор между диодом и концом втекания тока первичной обмотки; и упомянутая первая катушка включена параллельно упомянутому конденсатору.

Данный вариант осуществления обеспечивает более детальную схему для использования энергии свободного хода первичной обмотки.

В дополнительном варианте осуществления упомянутый контур свободного хода дополнительно содержит: резистор, включенный параллельно упомянутому конденсатору и упомянутой первой катушке; и переключатель, выполненный с возможностью селективного включения либо первой катушки, либо резистора в контур свободного хода.

Данный вариант осуществления может производить выбор либо передачи энергии свободного хода, либо ее сглаживания.

В одном примере, упомянутый драйвер предназначен для возбуждения LED компоновки. И вариант осуществления изобретения обеспечивает также осветительное устройство, содержащее драйвер по вышеприведенному примеру и LED компоновку, возбуждаемую упомянутым драйвером.

Кроме того, вариант осуществления изобретения обеспечивает также сенсорную систему, содержащую: осветительное устройство в соответствии с вышеописанным вариантом осуществления; и датчик, содержащий упомянутую вторую антенну для приема мощности. Датчик получает питание посредством индуктивной передачи мощности.

Приведенные и другие аспекты изобретения будут очевидны из пояснения со ссылкой на нижеописанные варианты осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примеры изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фигура 1 – первый пример осветительной системы с датчиком двух возможных типов;

Фигура 2 – второй пример осветительной системы;

Фигура 3 – компоновка антенной катушки;

Фигура 4 – одна возможная компоновка цепей для обеспечения катушек для передачи мощности с применением существующего трансформатора драйвера LED;

Фигура 5 – другая возможная компоновка цепей для обеспечения катушек для передачи мощности с применением существующего трансформатора драйвера LED;

Фигура 6 – схема трансформатора с сердечником для применения в варианте осуществления, показанном на фигуре 5;

Фигура 7 – принципиальные схемы магнитных сопротивлений трансформатора, показанного на фиг. 6;

Фигура 8 – схема связи между второй антенной для приема мощности и трансформатором, показанным на фигуре 6;

Фигура 9 – принципиальные схемы магнитных сопротивлений трансформатора со второй антенной для приема мощности, показанной на фиг. 8;

Фигура 10 – схема варианта осуществления для совершенствования связи, показанной на фигуре 8;

Фигура 11 – топологическая схема драйвера с первой антенной для передачи мощности в контуре свободного хода в первичной обмотке;

Фигура 12 – топологическая схема драйвера с первой антенной для передачи мощности во вторичной обмотке.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение предлагает осветительный блок, содержащий контроллер источника света, первую радиочастотную антенну и вторую радиочастотную антенну, которые обеспечены все в (или на) корпусе осветительного блока. Контактный интерфейс на внешней поверхности корпуса содержит (первые) контакты, которые электрически соединены со второй радиочастотной антенной. Считывающая схема обрабатывает сигналы, принятые из внешнего датчика, когда датчик электрически соединен с контактным интерфейсом. Приведенная компоновка разделяет схемную часть и антенную часть RF (радиочастотного) датчика. Антенная часть сформирована в виде части корпуса осветительного блока, тогда как схемная часть обеспечена внешним датчиком. Это означает, что датчиками, которые физически (а не беспроводным способом) электрически соединены с осветительным блоком, могут применяться стандартные протоколы RF связи (например, RFID или NFC). Тем самым обеспечивается модульный подход, который допускает применение разных датчиков.

Фигура 1 представляет блок-схему примерной осветительной системы.

Система содержит осветительный блок 10 и датчик 12a или 12b. Осветительный блок 10 содержит внешний корпус 14 с компоновкой 16 источника света, например, LED компоновкой, в корпусе. Контроллер 18 источника света находится внутри корпуса.

RF антенна 20 связи обеспечена внутри корпуса в корпусе и входит в состав считывающей схемы 22, например, считывающей схемы со связью ближнего поля («NFC») (в дальнейшем, считывающей NFC-схемы). Считывающая NFC-схема может быть стандартным компонентом, например, такой, которая в настоящее время часто применяется в NFC-смартфонах.

Вторая радиочастотная антенна 24 обеспечена в или на корпусе, например, встроена в корпус 14. Данная антенна может быть также RFID- или NFC-антенной.

В нижеописанных примерах приведены ссылки, в общем, на компоненты со связью ближнего поля («NFC») (NFC-связью), поскольку расстояния связи являются короткими и такого же порядка величины, как размеры корпуса осветительного блока. Обычно, NFC-системы предназначены для связи на расстояниях порядка нескольких сантиметров, например, около 10 см или меньше, и данные системы связи можно использовать для беспроводной связи в настоящей системе. RFID-системы имеют радиус действия, который зависит от используемой частоты, и данный радиус действия также может быть не более 10 см или же может быть намного больше. Изобретение может быть реализовано, обычно, с использованием любых протоколов радиочастотной связи, но низкая стоимость компонентов для RFID- или NFC-связи с малым радиусом действия делает их особенно перспективными для данной области применения.

Первая и вторая антенны 20, 24 обмениваются между собой данными датчиков.

На внешней поверхности корпуса обеспечен контактный интерфейс, который содержит первые контакты 26, которые электрически соединены со второй антенной 24 связи ближнего поля. Местоположение антенны 24 устанавливают для обеспечения оптимальных характеристик связи с антенной считывающей NFC-схемы 22.

Считывающая NFC-схема 22 предназначена для обработки сигналов, принимаемых из внешнего датчика 12a, 12b, когда датчик электрически подсоединен к контактному интерфейсу.

Внешний датчик 12a или 12b содержит часть 30 метки, которая является схемой датчика, а антенна связи датчика 12a или 12b является антенной 24. Таким образом, антенна и чип-метка являются разделяемыми электрическим контактным интерфейсом, включающим в себя первые контакты 26. Датчик имеет собственное соединительную компоновку (содержащую контакты 32) для подсоединения к первым контактам 26 контактного интерфейса осветительного блока.

Приведенный подход обеспечивает модульную конструкцию и допускает легко расширяемую функцию измерения. К осветительному устройству можно пристыковать пассивный или полупассивный датчик 12a или 12b со встроенной NFC-чипом-меткой (но не антенной), чтобы обеспечить соединение с антенной метки. Осветительный блок считывает данные измерения из датчика посредством своей встроенной считывающей NFC-схемы 22.

Фигура 1 представляет два возможных примера датчика.

Датчик может быть полупассивным датчиком 12a с внутренним источником 34 энергии, например, батареей или солнечным элементом, который обеспечивает питание, в основном, для функции измерения.

В качестве альтернативы, датчик может быть пассивным датчиком 12b, который отбирает достаточно энергии из радиочастотного сигнала считывающей схемы как для функции измерения, так и для связи.

В каждом случае, внешний датчик содержит контроллер 36 и модуль 38 измерения. В случае пассивного датчика 12b, между контроллером 36 и меткой 30 происходит передача мощности и данных, как показано двумя соединениями между двумя блоками.

Контроллер представляет собой, например, микроконтроллерный блок (MCU) сверхмалой мощности, который обменивается данными как с модулем 38 измерения, так и с NFC-меткой 30. При простых применениях, например, измерении температуры, обмен данными с модулем 38 измерения может осуществлять посредством процессорного блока NFC-метки 30, что исключает потребность в отдельном контроллере 36, и функция управления входит в состав самой метки.

NFC-метка 30 содержит два интерфейса, бесконтактный интерфейс сопряжения со считывающей NFC-схемой 22 в осветительном блоке (посредством антенны 24) и проводной интерфейс для сопряжения с контроллером 36 или модулем 38 измерения, если отдельный контроллер не применяется.

В случае пассивного датчика 12b, NFC-метка 30 может отбирать достаточно энергии посредством подсоединенной антенны 24 из RF поля считывающей NFC-схемы 22, чтобы снабжать питанием функционирование как метки, так и контроллера и модуля измерения. Подобные NFC-метки широкодоступны, например, M24LR16E-R компании STMicroelectronics является интегральной схемой NFC/RFID-метки с интерфейсом I2C и RF интерфейсом по ISO 15693, которая может отбирать энергию из RF сигналов, испускаемых считывающими NFC/RFID-схемами, и преобразовывать в выходное напряжение для питания других электронных компонентов.

NFC-метка 30 подсоединена (физическими проводами) к контактам 32, которые служат для подсоединения датчика к осветительному блоку. Когда внешний датчик присоединен к осветительному устройству, т.е. два соединителя находятся в контакте, NFC-метка связана с антенной 24, встроенной в крышку осветительного блока или обеспеченной на данной крышке, так что метка может считываться считывающей NFC-схемой 22.

Другое преимущество отделения антенны 24 от метки датчика, т.е. размещение антенны в или на крышке осветительного устройства, состоит в том, что для антенны доступно значительно больше места, что означает возможность отбора большего количества энергии из RF поля.

Полупассивный датчик 12a дополнительно содержит внутренний источник 34 питания, который может быть батареей или устройством сбора энергии, например, солнечным элементом. Источник питания обеспечивает питание, в основном, контроллера 36 и/или модуля 38 измерения. NFC-метка 30 может использовать, в некоторых случаях, источник питания для подачи сигнала в считывающую NFC-схему 22, чтобы можно было обеспечить повышенные характеристики связи. Полупассивный датчик может также использовать, в некоторых случаях, энергию, отобранную NFC-меткой для питания контроллера или модуля измерения, чтобы обеспечить увеличенный срок службы батареи.

Дополнительный альтернативный вариант заключается в увеличении количества собранной энергии до уровня, который можно использовать для зарядки батареи или непосредственного питания сенсорного модуля и контроллера. Следовательно, полупассивный датчик превращается в пассивный датчик. Данное превращение можно реализовать с помощью технологий беспроводного питания, например, индуктивной зарядки.

Функции обмена данными и беспроводной передачи мощности можно разделить, как показано на фигуре 2.

Одинаковые числовые позиции служат для обозначения одинаковых компонентов, и описание не повторяется. Для полноты, LED драйвер 17 показан в виде отдельного компонента от LED источника 16. Считывающая NFC-схема 22 также показана отдельной от антенны 20 считывающей NFC-схемы.

В осветительном блоке 10 присутствуют четыре антенны. Первая и вторая антенны 20, 24 обеспечивают обмен данными между считывающей схемой 22 и датчиком 12c. В осветительный блок 10 введен беспроводной модуль 40 передатчика мощности. Беспроводной передатчик 40 мощности получает питание постоянного тока из LED драйвера 17, чтобы подавать переменный ток в третью антенну в виде катушки 42 для передачи мощности. Данная катушка формирует магнитное поле между катушкой 42 для передачи мощности и катушкой 44 для приема мощности (четвертой антенной), которое наводит напряжение в катушке 44 для приема мощности.

Беспроводной передатчик 40 мощности содержит схему драйвера для регулировки тока, протекающего через катушку для передачи мощности, и контроллер для управления схемой и связи с беспроводными приемниками мощности во время передачи мощности. Например, предусмотрено управление для включения и прекращения передачи мощности, также для аутентификации, например, проверки совместимости между передатчиком и приемником.

Что касается NFC-антенны 24 внешнего датчика, то катушка 44 приемника мощности может быть встроенной в крышку осветительного блока и физически соединенной (проводами) с соединителем, расположенным на внешней поверхности крышки. Таким образом, осветительный блок содержит первую антенну 42 для передачи мощности на корпусе, соединенную с беспроводным модулем передатчика мощности, и вторую антенну 44 для приема мощности, обеспеченную в или на корпусе.

На стороне датчика добавлен беспроводной модуль 50 приемника мощности, который содержит выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный ток, формирователь напряжения (например, преобразователь постоянного тока в постоянный ток) для подачи напряжения подходящего уровня и с подходящими характеристиками в нагрузку (например, модуль датчика или батарею) и контроллер для управления схемой и связи с беспроводным передатчиком мощности во время передачи мощности.

Датчик содержит два набора контактов 32, 33, формирующих его контактную компоновку, и осветительный блок содержит два соответствующих набора контактов 26, 27, формирующих его контактный интерфейс. Таким образом, осветительный блок содержит первые контакты 26 и вторые контакты 27, которые электрически соединены, соответственно, со второй NFC-антенной 24 и второй антенной 44 для приема мощности. Контактная компоновка датчика содержит третьи контакты 32 и четвертые контакты 33.

Когда датчик подсоединен к осветительному устройству, т.е. все четыре контакта контактируют (как две соединенных пары), NFC-метка 30 и беспроводной приемник 50 мощности связаны, соответственно, с NFC-антенной 24 и катушкой 44 для приема мощности, встроенными в крышку осветительного блока (или обеспеченными на данной крышке). Данное решение устанавливает не только канал связи между считывающей NFC-схемой 22 и NFC-меткой 30, но также канал передачи мощности между беспроводными передатчиком 40 и приемником 50 мощности.

Если датчик использует внутреннюю перезаряжаемую батарею, то беспроводной приемник 50 мощности будет контролировать зарядку батареи. Если батарея не применяется, то беспроводной приемник мощности будет непосредственно подавать питание в модуль 38 измерения и контроллер 36.

Фигура 3 представляет пример того, как располагать NFC-антенны 20, 24 и зарядные катушки 42, 44 на общей магнитной пластине. Катушка для передачи мощности и катушка для приема мощности должны иметь полную индуктивную связь по магнитному потоку, чтобы обеспечивать эффективную беспроводную передачу мощности.

Катушки для беспроводной передачи мощности можно реализовать с использованием существующих катушек, в частности, катушек, которые уже существуют как часть схем LED драйверов. Например, в составе LED драйвера часто применяют понижающий трансформатор.

Фигура 4 представляет пример использования еще раз LED драйвера с типичной обратноходовой топологией.

Схема содержит фильтр 60 EMI (электромагнитных помех), выпрямитель 62 и силовой понижающий трансформатор 64 с первичной обмоткой 64a и вторичной обмоткой 64b. На входной стороне трансформатора 64 обеспечена обратноходовая схема, включающая в себя главный выключатель и обратноходовой диод.

В LED драйвер введен дополнительный трансформатор 66 без сердечника с его первичной обмоткой, которая функционирует как катушка 42 для передачи мощности, включенной параллельно первичной обмотке 64a основного трансформатора 64. Таким образом, схемы LED драйверов можно вновь использовать для подачи переменного тока в первичную обмотку 42 трансформатора без сердечника и регулировки упомянутого тока, с исключением тем самым потребности в отдельной схеме драйвера для беспроводного передатчика 40 мощности. Вторичная обмотка трансформатора 66 без сердечника является катушкой 44 приемника мощности. В приведенном примере, обмотка 66 содержит катушку или катушки с обратным подключением, отмеченным точками, по отношению к первичной катушке. Поэтому вторичная обмотка трансформатора 44 без сердечника расположена снаружи LED драйвера, например, на крышке осветительного блока таким образом, чтобы достигалось эффективная пространственная связь с первичной обмоткой.

Фигура 5 представляет другой пример того, как вновь использовать обратноходовой LED драйвер в дополнительном случае.

Первичная обмотка основного трансформатора 64 LED драйвера вновь используется как передающая катушка 42 питания. Приемную катушку 44 питания размещают с эффективной связью с основным трансформатором, чтобы полностью использовать магнитный поток рассеяния от первичной обмотки. Это может потребовать специальной конструкции основного трансформатора 64 в соответствии с требованиями как основной функции освещения, так и функции беспроводной передачи мощности.

Фигуры 4 и 5 представляют типичный управляемый обратноходовой преобразователь постоянного стабилизированного тока. Однако, на данных фигурах показана только одна из многих возможных топологий импульсного источника питания, который можно использовать в схеме LED драйвера. В общем, первая антенна для передачи мощности может быть сформирована в виде катушки, которая либо находится в импульсном источнике питания (т.е. является существующей катушкой импульсного источника питания), либо соединена с существующей катушкой импульсного источника питания. Вторая антенна для приема мощности индуктивно связана с первой антенной для передачи мощности, и данная связь может обеспечиваться через воздушный зазор или магнитный материал.

Чтобы лучше объяснить вышеописанный аспект изобретения, касающийся объединения антенны для передачи мощности с драйвером, в последующем описании варианты осуществления рассмотрены более подробно.

Исходя из варианта осуществления, показанного на фиг. 5, в котором первичная обмотка служит антенной для передачи мощности, чтобы обеспечить достаточный магнитный поток рассеяния, вариант осуществления, показанный на фиг. 6, обеспечивает усовершенствованный магнитный сердечник 60 для трансформатора 64. Первичная обмотка 42 и вторичная обмотка, обозначенная позицией 62, намотаны на сердечник 60, при этом сердечник является магнитопроводящим на внутренней стороне и имеет воздушный зазор 66 на внешней стороне. Сердечник может быть сформирован противоположно скрепленными двумя Ш-образными полусердечниками, при этом среднее плечо Ш-образного сердечника имеет большую длину, чем боковые плечи. Стрелки на фиг. 6 схематически показывают магнитный поток.

Фиг. 7 представляет принципиальную схему магнитных сопротивлений трансформатора, показанного на фиг. 6. Воздушные зазоры в трансформаторном сердечнике повышают магнитное сопротивление магнитопровода и позволяют ему накапливать больше энергии до насыщения сердечника. Магнитное сопротивление аналогично сопротивлению в электрической схеме, но, вместо рассеяния электрической энергии, магнитное сопротивление накапливает магнитную энергию. Подобно тому, как электрическое поле вызывает протекание электрического тока по пути наименьшего сопротивления, магнитное поле вызывает следование магнитного потока по пути наименьшего магнитного сопротивления. R2 и R3 представляют два воздушных зазора предложенного трансформатора. Ф1 означает магнитный поток магнитного поля, созданного первичной обмоткой трансформатора. В новом трансформаторе магнитная энергия распределяется между R2 и R3, и сумма Ф2 и Ф3 должна быть равна Ф1.

Фиг. 8 показывает, каким образом дополнительный сердечник 80, на который наматывается упомянутая вторая катушка 44, связан с сердечником 60. Внешняя сторона сердечника 60 с воздушным зазором выполнена с возможностью связи с дополнительным сердечником 80, на который намотана упомянутая вторая катушка 44. Так как дополнительная обмотка (C-образный сердечник) установлена достаточно близко к трансформатору, то она связывается с первичной обмоткой трансформатора, функционирующей как дополнительная вторичная обмотка. Датчик как нагрузка дополнительной обмотки может отбирать беспроводным способом энергию от трансформатора.

Фиг. 9 представляет принципиальную схему магнитных сопротивлений трансформаторной схемы, показанной на фиг. 8. Вследствие существования двух воздушных зазоров (R2 и R3) в двух путях боковых плечей Ш-образных сердечников и двух вновь созданных воздушных зазоров (т.е. R4) между Ш-образными сердечниками и магнитно-связанным C-образным сердечником, магнитные потоки перераспределяются в зависимости от магнитного сопротивления каждого пути. Ф1 по-прежнему означает магнитный поток магнитного поля, созданного первичной обмоткой. Путь R4-R4 работает как цепь, параллельная пути R2 и R3. Магнитная энергия перераспределяется между R2, R3 и R4, сумма Ф2, Ф3 и Ф4 равна Ф1.

Величина магнитного потока, протекающего по C-образному сердечнику, определяет количество энергии, передаваемой датчику. Упомянутую величину можно регулировать изменением размера двух воздушных зазоров между Ш-образным сердечником и C-образным сердечником. Большие зазоры означают большее магнитное сопротивление (т.е. R4) пути, что приводит к уменьшению протекающего по нему магнитного потока и, следовательно, снижению мощности, которую можно передавать.

Следует отметить, что воздушный зазор между трансформатором и внешним сердечником должен быть достаточно малым, чтобы допускать передачу энергии. Слишком большое магнитное сопротивление, обусловленное большими воздушными зазорами, будет блокировать протекание магнитного потока во внешний сердечник. В случае практического применения, кожух осветительных устройств и датчиков может легко достигать 2 мм, что достаточно для блокирования магнитного потока. Данную проблему можно решить закладкой магнитных материалов 100 в кожух для расширения допустимого расстояния между трансформатором и внешним сердечником, как показано на фиг. 10. Применение материалов с разной магнитной проницаемостью оказывает действие, подобное настройке размера воздушного зазора.

В обратноходовом преобразователе, показанном на фигуре 4, диод и параллельно включенные резистор и конденсатор, шунтирующие первичную обмотку 64a, составляют контур, который свободно пропускает энергию в первичной обмотке, когда выключают выключатель питания. Данный контур известен также как сглаживающий фильтр. Вариант осуществления изобретения предлагает использование энергии свободного хода для индуктивной передачи мощности, чтобы экономить энергию.

Вариант осуществления осветительного устройства 11 и индуктивного устройства для приема мощности показан на фиг. 11, в котором осветительное устройство содержит драйвер с первой антенной Ls для передачи мощности, и индуктивное устройство для приема мощности содержит вторую антенну Rx для приема мощности. Антенна Ls для передачи мощности находится в контуре свободного хода и включена параллельно и в качестве альтернативы сглаживающему резистору Rs.

Релейный контроллер 114, который может быть внутренним модулем обратноходового преобразователя или отдельным модулем осветительного устройства, непрерывно контролирует существование внешних устройств, подсоединенных к осветительному устройству, и соответственно управляет релейным выключателем SWs. В нормальном состоянии, релейный переключатель SWs включает резистор в сглаживающую цепь, когда никакого внешнего устройства не подсоединено, чтобы сглаживать энергию свободного хода в первичной обмотке. Когда внешнее индуктивное устройство 12 для приема мощности механически подсоединяют к (кожуху) осветительному устройству, как показано на фиг. 11, релейный контроллер 114 обнаруживает упомянутое подсоединение и управляет релейным переключателем SWs, чтобы включить индуктор Ls в сглаживающий фильтр. Для обнаружения датчика можно применять различные способы, например, использовать механическую конструкцию. Внешнее индуктивное устройство 12 для приема мощности содержит беспроводной питания приемника мощности, в котором вторая антенна для приема мощности, а именно, катушка Rx связывается с индуктором Ls в сглаживающей цепи. Индуктивное устройство 12 для приема мощности может дополнительно содержать часть 122 для выпрямления и коррекции напряжения/тока, которая преобразует принимаемую мощность до характеристик, необходимых для питания нагрузки 124.

Последовательно с диодом Ds и антенной Ls/резистором Rs включен стабилитрон Zs для блокировки обратного напряжения, поступающего обратно с вторичной стороны, чтобы пропускать протекание только мощности свободного хода в конденсатор Cs.

Конденсатор Cs может дополнительно входить в резонанс с индуктором Ls, так что в индукторе Ls возникает переменный ток, и мощность передается.

Следует понимать, что вышеупомянутые резистор Rs, релейный переключатель SWs и релейный контроллер 114 могут быть распределены так, чтобы могла передаваться вся энергия свободного хода.

В вышеописанных вариантах осуществления первая антенна для передачи мощности расположена на первичной стороне. Нижеописанный вариант осуществления будет обеспечивать первую антенну для передачи мощности на вторичной стороне.

Фиг. 12 представляет осветительное устройство с драйвером и внешним устройством 12 для приема мощности. Как показано на фиг. 12, первая катушка первой антенны 42 для передачи мощности соединена с выходной клеммой вторичной обмотки 64b и выполнена с возможностью приема мощности, подаваемой из вторичной обмотки 64b.

Как показано на фиг. 12, драйвер содержит, по меньшей мере, одну дополнительную катушку L2, включенную последовательно с упомянутой первой катушкой 42, по меньшей мере, один короткозамыкатель SW, каждый из которых включен параллельно соответствующей одной из упомянутой, по меньшей мере, одной дополнительной катушки L2; и цепь управления, связанную с упомянутым короткозамыкателем SW, для управления упомянутым короткозамыкателем, чтобы накоротко замыкать соответствующую дополнительную катушку L2 в соответствии с мощностью, выводимой вторичной обмоткой 64b, и мощностью, необходимой для передачи во вторую антенну 44 для приема мощности.

Когда МОП-транзисторный переключатель замыкается, первичная обмотка 64a подключается к источнику входного напряжения, а именно, к входному конденсатору. Ток в первичной обмотке и магнитный поток в трансформаторе увеличиваются, и в трансформаторе накапливается энергия. Вторичная обмотка 64b и индукторы 42 и L2 формируют замкнутую цепь. Напряжение, наводимое во вторичной обмотке, является отрицательным (на верхнем выводе вторичной обмотки 64b), и поэтому выпрямительный диод имеет обратное смещение. Отрицательное напряжение создает отрицательный ток в замкнутой цепи, которая состоит из обмотки 64b, земли, индуктора L2 и передающей катушки 42 питания, в результате чего в индукторах L2 и 42 накапливается энергия. Когда МОП-транзисторный переключатель размыкается, ток в первичной обмотке 64a прекращается. Напряжение вторичной обмотки 64b изменяется на обратное и становится положительным (на верхнем выводе), с созданием прямого смещения на выпрямительном диоде, что позволяет току протекать из вторичной обмотки в выпрямительный диод. Тем временем, в выпрямительный диод протекает ток из индукторов L2 и 42. Энергия, как из трансформаторного сердечника, так и из двух индукторов перезаряжает выходной конденсатор и питает нагрузку. В результате вышеописанных двух операций, если вторая антенна 44 для приема мощности подсоединена к осветительному устройству с установлением связи между второй катушкой 44 и первой антенной 42 для передачи мощности, то из антенны 42 будет происходить беспроводная передача мощности во вторую катушку 44. Индукторы 42 и L2 служат на выходе трансформатора для накопления энергии в то время, когда МОП-транзисторный переключатель замкнут, и разряжают энергию в нагрузку, когда МОП-транзисторный переключатель разомкнут. Введение упомянутых индукторов не будет сказываться на нормальной работе обратноходового преобразователя.

В альтернативном варианте осуществления первая антенна для передачи мощности может быть соединена с обратноходовым преобразователем вместо вывода вторичной обмотки. В данном случае, антенну 42 для передачи мощности можно считать другой нагрузкой, параллельной LED нагрузке LED осветительного устройства. Соединение может быть показано штрихпунктирной линией на фиг. 12, которая подведена к аноду выпрямительного диода.

В вышеописанных вариантах осуществления мощность, подаваемая в антенну 42 для передачи мощности, зависит от того, какую мощность драйвер обеспечивает на вторичной стороне. Драйвер обычно управляется в зависимости от требования по нагрузке LED, и, когда требование по нагрузке не соответствует мощности, которую требуется передавать в антенну 42 для передачи мощности, внешнее устройство 12 не может получать надлежащее питание. Для решения данной задачи, вариант осуществления использует индуктор L2, переключатель SW и цепь управления, содержащую резистор Rsense, усилитель OP-AMP (операционный усилитель) и компаратор COMP.

Цепь управления непрерывно контролирует требуемую мощность LED нагрузки посредством измерения и усиления тока через резистор Rsense и сравнения с предварительно установленным опорным значением REF. Когда требуемая мощность LED нагрузки ниже некоторого уровня, в результате чего энергия в индукторе 42 не достаточна для беспроводного питания подсоединенного внешнего устройства, переключатель цепи управления будет замыкаться для замыкания накоротко катушки L2, чтобы в катушку 42 распределялось больше энергии. При этом, большее количество энергии доступно для беспроводной передачи во внешнее устройство. Если индуктивность L2 равно N-кратной индуктивности антенны 42, то замыкание переключателя будет доставлять в N раз больше энергии в антенну 42.

В качестве альтернативы, в случае, если внешнее устройство нуждается в кратковременно большой мощности, например, для зарядки своей внутренней батареи или выполнения избыточно энергоемкой операции, то переключатель цепи управления будет замыкаться для замыкания накоротко катушки L2, чтобы в катушку 42 распределялось больше энергии.

Индуктивность катушек 42 и L2 выбирают на основании параметров обратноходового преобразователя, например, выходной мощности, чтобы соответственно распределять энергию между двумя индукторами таким образом, чтобы они не насыщались, когда преобразователь работает на полном уровне его выходной мощности.

Вариант осуществления изобретения можно также применить с преобразователями других типов. Фигура 13 представляет пример, в котором понижающий преобразователь объединен с первой антенной 42 для передачи мощности. Как подробно показано на фигуре 13, первая антенна 42 для передачи мощности включена последовательно с существующим силовым индуктором/катушкой I понижающего преобразователя. Перемычка J установлена параллельно антенне 42 для передачи мощности, и перемычка J служит замыкания накоротко антенны 42 для передачи мощности и формирования понижающего контура в случае, если передача мощности не требуется. Антенна 42 для передачи мощности может принимать мощность в любой или обеих из фазы накопления мощности и фазы высвобождения мощности силового индуктора I.

В первом примере датчик может быть маломощным температурным датчиком, например, LM20 (товарный знак) от компании Texas Instruments. Когда пассивный датчик подсоединен к интеллектуальному осветительному блоку, он может передавать данные через NFC-интерфейс для представления температурной информации. Контроллер в осветительном блоке посылает запрос через считывающую NFC-схему в пассивный датчик. Когда запрос принимается пассивным датчиком посредством его NFC-интерфейса, NFC-метка в пассивном датчике пересылает запрос в контроллер датчика через его проводной интерфейс.

Когда запрос принимается контроллером датчика пассивного датчика, температурные данные извлекаются из модуля измерения и записываются в блок памяти (например, EEPROM (электрически стираемую программируемую постоянную память)) NFC-метки 30 через проводной интерфейс.

NFC-метка 30 посылает данные, хранящиеся в ее блоке памяти, обратно в считывающую NFC-схему 22 осветительного блока через NFC-интерфейс.

Во втором примере датчик может быть датчиком присутствия с питанием от перезаряжаемой батареи, например, «OccuSwitch» (товарный знак) от компании Philips. Когда датчик подсоединен к интеллектуальному осветительному блоку, осуществляется управление энергосберегающим освещением.

Беспроводной приемник 50 мощности датчика управляет зарядкой батареи. Когда существует потребность в зарядке батареи (например, уровень энергии батареи опустился ниже порога), он передает в беспроводной передатчик 40 мощности команду начать беспроводную передачу мощности.

Модуль измерения датчика непрерывно контролирует деятельность в конкретной зоне и передает состояние (т.е. занято или не занятое людьми) в контроллер 36 датчика, который затем записывает состояние в блоке памяти NFC-метки 30 через проводной интерфейс.

Контроллер 18 осветительного блока периодически считывает состояние деятельности посредством считывающей NFC-схемы 22, которое передает данные в NFC-метку 30 датчика посредством NFC-интерфейса. На основании состояния активности контроллер 18 источника света включает и выключает источник света.

Как будет очевидно из вышеприведенных примеров, внешние датчики могут воспринимать условия, касающиеся освещения, например, светочувствительные датчики или датчики приближения. Однако, они могут также воспринимать условия, которые относятся к другим аспектам управления окружающей средой, например, температуре. Например, осветительная система может входить в состав общей инфраструктуры системы, которая обеспечивает интеллектуальные контроль и управление не только освещением. Осветительная система может входить в состав более крупной сети, которая информирует центральную систему и принимает команды из данной центральной системы.

В дополнение к соединению датчиков с осветительной системой, другие устройства могут подсоединяться просто с целью их зарядки. Таким образом, контактный интерфейс на корпусе может функционировать как зарядная док-станция.

Другие разновидности раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и разработаны специалистами в данной области техники в ходе практического применения заявленного изобретения, в результате изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения формулировка «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и признак единственного числа не исключает множественного числа. Очевидное обстоятельство, что некоторые признаки упомянуты во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает невозможность применения комбинации упомянутых признаков в подходящем случае. Никакие позиции в формуле изобретения нельзя считать ограничивающими объем изобретения.

1. Драйвер, содержащий:

импульсный источник питания, выполненный с возможностью электрического соединения с нагрузкой (Rload) и обеспечения подачи питания в нагрузку (Rload), при этом упомянутый импульсный источник питания содержит существующую катушку, причем упомянутая существующая катушка является силовым индуктором импульсного источника питания, причем силовой индуктор имеет период времени активного питания и период времени пассивного свободного хода, чтобы обеспечивать подачу питания в нагрузку (Rload),

причем драйвер дополнительно содержит:

первую антенну (42) для передачи мощности, сформированную в виде первой катушки, которая подсоединена к существующей катушке импульсного источника питания,

причем упомянутая первая антенна (42) для передачи мощности выполнена с возможностью магнитной связи со второй антенной (44) для приема мощности, внешней относительно упомянутого драйвера, и не является нагрузкой (Rload), формируя тем самым беспроводной передатчик мощности; и

перемычку (J), используемую для замыкания накоротко первой антенны (42) для передачи мощности в случае, если передача мощности не требуется.

2. Драйвер по п. 1, в котором импульсный источник питания выполнен с возможностью питания/зарядки силового индуктора в период времени активного питания, и

силовой индуктор выполнен с возможностью разрядки/высвобождения накопленной мощности в нагрузку (Rload) в период времени пассивного свободного хода; и

перемычка (J) установлена параллельно антенне (42) для передачи мощности.

3. Драйвер по п. 1 или 2, в котором импульсный источник питания содержит обратноходовой преобразователь, включающий в себя трансформатор (64), который содержит первичную обмотку (64a) и вторичную обмотку (64b), при этом упомянутая вторичная обмотка (64b) электрически соединена с нагрузкой (Rload).

4. Драйвер по п. 3, в котором упомянутая первая катушка (42) включена параллельно первичной обмотке (64a), и упомянутая вторая антенна (44) для приема мощности содержит вторую катушку, магнитно связанную с первой катушкой (42).

5. Драйвер по п. 4, в котором первая антенна (42) для передачи мощности содержит первичную обмотку (64a), и вторая антенна (44) для приема мощности содержит катушку, разнесенную с упомянутой первичной обмоткой (64a), чтобы принимать поток рассеяния первичной обмотки (64a).

6. Драйвер по п. 3, в котором первая катушка первой антенны (42) для передачи мощности соединена с выходной клеммой вторичной обмотки (64b) и выполнена с возможностью приема мощности, обеспечиваемой вторичной обмоткой (64b).

7. Драйвер по п. 6, в котором первая катушка первой антенны (42) для передачи мощности соединена с выходной клеммой обратноходового преобразователя.

8. Драйвер по п. 6 или 7, дополнительно содержащий:

по меньшей мере одну дополнительную катушку, включенную последовательно с упомянутой первой катушкой;

по меньшей мере один короткозамыкатель, каждый из которых включен параллельно соответствующей одной из упомянутой по меньшей мере одной дополнительной катушки; и

цепь управления, соединенную с упомянутым короткозамыкателем, для управления упомянутым короткозамыкателем для замыкания накоротко соответствующей дополнительной катушки в зависимости от мощности, выдаваемой вторичной обмоткой, и мощности, которую требуется передавать во вторую антенну для приема мощности.

9. Драйвер по п. 8, в котором цепь управления дополнительно содержит:

измерительный элемент, выполненный с возможностью измерения мощности, обеспечиваемой упомянутой вторичной обмоткой;

при этом упомянутая цепь управления выполнена с возможностью:

- замыкания накоротко по меньшей мере одной дополнительной катушки, если измеренная мощность, обеспечиваемая упомянутой вторичной обмоткой, опускается ниже предела; или

- замыкания накоротко по меньшей мере одной дополнительной катушки, если мощность, которую требуется передавать, оказывается выше порога.

10. Драйвер по п. 3, в котором упомянутый обратноходовой преобразователь дополнительно содержит:

- контур свободного хода, подсоединенный на концах первичной обмотки, при этом упомянутый контур свободного хода выполнен с возможностью свободного пропуска энергии в первичной обмотке;

и первая катушка первой антенны для передачи мощности находится в контуре свободного хода.

11. Драйвер по п. 10, в котором упомянутый контур свободного хода содержит:

- диод, направленный от конца вытекания тока первичной обмотки;

- конденсатор между диодом и концом втекания тока первичной обмотки;

и упомянутая первая катушка включена параллельно упомянутому конденсатору.

12. Драйвер по п. 11, в котором упомянутый контур свободного хода дополнительно содержит:

- резистор, включенный параллельно упомянутому конденсатору и упомянутой первой катушке; и

- переключатель, выполненный с возможностью селективного включения либо первой катушки, либо резистора в контур свободного хода.

13. Драйвер по п. 5, в котором трансформатор дополнительно содержит сердечник, на который намотаны упомянутая первичная обмотка и упомянутая вторичная обмотка, при этом упомянутый сердечник является магнитопроводящим на внутренней стороне и имеет воздушный зазор на внешней стороне, и внешняя сторона выполнена с возможностью связи с дополнительным сердечником, на который намотана упомянутая вторая катушка.

14. Драйвер по п. 1, в котором упомянутый драйвер предназначен для возбуждения LED компоновки.

15. Осветительное устройство, содержащее драйвер по п. 14 и LED компоновку, возбуждаемую упомянутым драйвером.

16. Сенсорная система, содержащая:

- осветительное устройство по п. 15; и

- датчик;

при этом упомянутый датчик содержит упомянутую вторую антенну для приема мощности.



 

Похожие патенты:
Группа изобретений относится к системам управления. Способ индивидуального управления нагрузками заключается в следующем.
Группа изобретений относится к системам управления. Способ индивидуального управления нагрузками заключается в следующем.

Группа изобретений относится к системам освещения транспортного средства. Узел хранения с подсветкой для транспортного средства содержит корпус торцевой заглушки, имеющий проем, крышку и источник света.

Группа изобретений относится к системам освещения транспортного средства. Узел хранения с подсветкой для транспортного средства содержит корпус торцевой заглушки, имеющий проем, крышку и источник света.

Изобретение относится к системам управления освещением. Техническим результатом является обеспечение мониторинга потребления энергии и использования ресурсов в физических структурах и регулирование поведения системы освещения.

Группа изобретений относится к вариантам выполнения молдинга для транспортного средства. Молдинг включает в себя множество источников света.

Группа изобретений относится к вариантам выполнения молдинга для транспортного средства. Молдинг включает в себя множество источников света.

Группа изобретений относится к вариантам системы освещения скоростных магистралей. Система содержит по меньшей мере один осветительный прибор и по меньшей мере один контроллер, выполненный с возможностью принимать данные транспортного средства, указывающие трафик транспортных средств, из транспортного средства через связь между транспортными средствами.

Изобретение относится к области управления источниками освещения, а именно к управлению интеллектуальным фонариком. Техническим результатом является обеспечение возможности определения текущего направления или отклонений направления путем изменений конфигураций свечения без проверки дополнительного индикатора направления.

Изобретение относится к бытовому прибору, содержащему управляющее устройство и выполненное в виде сенсорного экрана 1 манипуляторное устройство. Технический результат заключается в снижении вероятности ошибок при управлении бытовым прибором и в повышении скорости управления бытовым прибором и достигается тем, что манипуляторный элемент 10 содержит продолговатый плоский сенсорный элемент 10 с первым сегментом 23 и двумя дополнительными сегментами 24, причем первому сегменту 23 назначено минимальное значение регулируемого параметра управления, и каждому из двух дополнительных сегментов 24 назначены различные значения регулируемого параметра управления; и управляющее устройство выполнено с возможностью отображения двух элементов 8, 9 индикации после и/или одновременно с прикосновением к сенсорному элементу 10, причем первый элемент 8 индикации указывает минимальное устанавливаемое значение параметра управления, а второй элемент 9 индикации указывает максимальное устанавливаемое значение параметра управления, при этом расстояние между первым сегментом 23 и дополнительными сегментами 24 больше, чем между дополнительными сегментами 24, таким образом, что первый сегмент 23 отделен границей от дополнительных сегментов 24.
Группа изобретений относится к системам управления. Способ индивидуального управления нагрузками заключается в следующем.
Группа изобретений относится к системам управления. Способ индивидуального управления нагрузками заключается в следующем.

Изобретение относится в общем к светоизлучающей системе и, более конкретно, к лампе со светоизлучающим диодом (светодиодом). Техническим результатом является обеспечение совместимости с балластами реальной нити накала традиционной лампы.

Изобретение относится к системам освещения. Техническим результатом является обеспечение средств для независимого управления отдельными источниками света или группами источников света, а также для адаптивного управления испусканием света на основе одной или более длин гибкой подложки.

Изобретение относится к компонентам осветительных систем, в частности к драйверам нагрузки, способным обеспечивать управляемое входное питание для нагрузки. Техническим результатом является обеспечение управляемого драйвера, в котором схема управления изолирована и от первичного преобразователя, и от выходной нагрузки.

Изобретение относится к светодиодной (СИД) осветительной системе и способу управления светодиодной осветительной системой. Техническим результатом является предотвращение преждевременного выхода из строя или неудовлетворительного режима работы светодиодных ламп в составе существующих осветительных устройств.

Изобретение относится к схеме драйвера для предоставления тока в нагрузку. Техническим результатом является оптимизирование падения напряжения на линейном переключателе с тем, чтобы уменьшить потери мощности.

Изобретение относится к схеме возбуждения светодиода (или светодиодной матрицы) с целью излучения кодированного света. Техническим результатом является обеспечение поддержания постоянной частоты переключения при применении амплитудной модуляции.

Изобретение относится к осветительным устройствам. Техническим результатом является снижение потери пострегулирования до минимума, при этом одновременно обеспечивается возможность корректируемого компромисса между размером конденсатора и мерцанием на световом выходе.

Изобретение относится к управлению освещением. Техническим результатом является управление одним или более свойствами света, излучаемого посредством осветительного блока, на основе одного или более движений, опознанных устройством управления освещением, которое закрепляется на поверхности объекта.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано для создания осветительных декоративных дизайнерских осветительных устройств и рекламных световых панелей. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств. Плоский светодиодный осветитель с широким диапазоном мощностей света и внутренней подсветкой содержит плоский световод, радиатор, печатную плату со светодиодами, свет которых направлен на торец внутреннего цилиндрического отверстия в световоде, плоский отражатель, рассеиватель, источник питания, при этом радиатор, световод, отражатель соединены в центре осветителя при помощи втулки и винта с гайкой. 1 з.п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Драйвер содержит импульсный источник питания, при этом упомянутый импульсный источник питания содержит существующую катушку, схема драйвера дополнительно содержит: первую антенну для передачи мощности, сформированную в виде первой катушки, которая либо является существующей катушкой импульсного источника питания, либо подсоединена к существующей катушке импульсного источника питания, причем упомянутая первая антенна для передачи мощности выполнена с возможностью магнитной связи с второй антенной для приема мощности, с формированием тем самым беспроводного передатчика мощности. Технический результат- снижение электромагнитных потерь. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Наверх