基本信息
- 項目名稱：
- 無線LED燈
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 無線LED燈主要采用了晶振產(chǎn)生高頻信號在電感環(huán)天線附近的非輻射場具有無能量損耗的特點，使環(huán)形天線產(chǎn)生的能量大部分集中在天線附近，由諧振線圈集中能量進行電能高效率、高功率的耦合和能量定向傳遞，通過電磁感應從而點亮LED的原理，主要由發(fā)射裝置、LC線圈和接收天線組成。
- 詳細介紹：
- 無線LED燈主要采用了晶振產(chǎn)生高頻信號在電感環(huán)天線附近的非輻射場具有無能量損耗的特點，使環(huán)形天線產(chǎn)生的能量大部分集中在天線附近，由諧振線圈集中能量進行電能高效率、高功率的耦合和能量定向傳遞，通過電磁感應從而點亮LED的原理，主要由發(fā)射裝置、LC線圈和接收天線組成。本實驗系統(tǒng)的電路設計及原理鮮明，發(fā)射效果明顯，發(fā)射功率為1.5W，可以在1米左右點亮4個3V的LED燈，單個線圈可以在6.0米左右點亮一個1V的LED燈。電磁能量無線傳輸在生產(chǎn)生活中有廣泛用途，本實驗作品能初步展示能量無線傳輸?shù)膬?yōu)勢和特點，頻率較低，效率較高，通過頻率的改變，功率的增加和接收電路增設整流儲能對常用電子產(chǎn)品進行供電，將來在許多領域都有廣泛用途。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 創(chuàng)新點：1）提出以無線供電的方式去驅動電器的理念，一種全新的供電方式。2）擺脫了電器對有線傳輸?shù)囊蕾?，從而?jié)省人力與財力等。 3）利用簡單LC諧振線圈進行能量傳遞。4）改進后的技術可以實現(xiàn)對手機、筆記本電腦等儀器進行無線充電。 主要技術指標：驅動發(fā)射電路中有源晶振產(chǎn)生2MHz的穩(wěn)定高頻交流信號，結合74HC00N運算器電路組成發(fā)射電路，電路采用9V的電壓供電，發(fā)射功率1.5W。 接收部分電路利用諧振原理和電磁感應，采用串聯(lián)諧振選取合適的電感和電容組成諧振回路，將多個LED燈并聯(lián)后作為電路的負載。
科學性、先進性
- 科學性及先進性：一，采用了非輻射性磁耦合，發(fā)射裝置并不發(fā)射電磁波，而是在周圍形成一個非輻射磁場，接收裝置能跟這個磁場發(fā)生共振，能量在兩個線圈中傳輸，比普通非共振磁感應效率要高上100萬倍。二，利用頻率為2M赫茲的磁場振蕩頻率，產(chǎn)生波長為30米內(nèi)的電磁波具有安全優(yōu)勢，人體對電磁的反應強烈，但是對磁場反應甚微，身體對磁場能量的吸收幾乎為零，此裝置在近場主要以磁場為主，因此不會對身體造成傷害。
獲獎情況及鑒定結果
- 廣東省第九屆大學生物理實驗設計大賽二等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- ?實物、產(chǎn)品 ?現(xiàn)場演示 ?圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：使用時，先對發(fā)射裝置加上9V的電壓，調(diào)整線圈的距離，并調(diào)整兩個線圈的線圈平面角度，發(fā)光二級管便會發(fā)光。 技術特點及優(yōu)勢：利用采用了晶振和運算器產(chǎn)生信號源，，以及小環(huán)天線輻射效率低卻在近區(qū)有高非輻射場能量的特點，將天電感線與LED串聯(lián)組成回路和LC諧振集中能量，使系統(tǒng)的功率接收效率達到最佳。 適應范圍：手機、MP3、MP4、IPOD、玩具、水下工程、數(shù)碼相機、密封充電、人體醫(yī)療等領域。 經(jīng)濟效益：電路結構簡單，性價比高。系統(tǒng)元器件價格在30元以內(nèi)。如果能在市場上推廣，那將會是一個可觀的經(jīng)濟效益。因為這個產(chǎn)品是一個全新的能源供電系統(tǒng)。
同類課題研究水平概述
- 本系統(tǒng)根據(jù)無線電的制作原理產(chǎn)生高頻信號，再根據(jù)小環(huán)天線附近的非輻射場具有無能量損耗的特點，使小環(huán)天線產(chǎn)生的能量大部分集中在天線附近（2MHz時約15.77m），進而達到電能高效率、高功率地耦合，從而點亮LED。本系統(tǒng)主要由電磁波發(fā)射和電磁波接收兩部分組成。在電磁波的發(fā)射部分，我們利用有源晶體振蕩器信號穩(wěn)定的特點，74HC00N運算器提高效率功率放大的特點，以及小環(huán)天線輻射效率低卻在近區(qū)有高非輻射場能量的特點，實現(xiàn)了高頻信號的穩(wěn)定高功率的發(fā)射；而接收部分則利用LC諧振原理和電磁感應，利用小環(huán)天線具有接收效率高的特點，利用相互反向并聯(lián)的LED的獨特之處（本實驗發(fā)現(xiàn)當兩個LED并聯(lián)后再串入電路比單獨一個LED更好利用能量，能產(chǎn)生更大的電流。同時，也能避免變壓器耦合方式中變壓器的損耗），將天線與LED串聯(lián)組成回路和LC線圈結合。從而，使系統(tǒng)的功率接收效率達到最佳。另一方面，由于本系統(tǒng)只需要對電能進行傳輸，而不需要對信號內(nèi)容進行提取，因而不需要大量的整流，穩(wěn)壓，濾波電路。電路結構簡單，性價比高。系統(tǒng)元器件價格在30元以內(nèi)，最佳結果能點亮6米開外的紅色LED。本實驗所設計的方案在無線充電領域仍具有廣闊的市場前景。
