基本信息
- 项目名称：
- 无线LED灯
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 无线LED灯主要采用了晶振产生高频信号在电感环天线附近的非辐射场具有无能量损耗的特点，使环形天线产生的能量大部分集中在天线附近，由谐振线圈集中能量进行电能高效率、高功率的耦合和能量定向传递，通过电磁感应从而点亮LED的原理，主要由发射装置、LC线圈和接收天线组成。
- 详细介绍：
- 无线LED灯主要采用了晶振产生高频信号在电感环天线附近的非辐射场具有无能量损耗的特点，使环形天线产生的能量大部分集中在天线附近，由谐振线圈集中能量进行电能高效率、高功率的耦合和能量定向传递，通过电磁感应从而点亮LED的原理，主要由发射装置、LC线圈和接收天线组成。本实验系统的电路设计及原理鲜明，发射效果明显，发射功率为1.5W，可以在1米左右点亮4个3V的LED灯，单个线圈可以在6.0米左右点亮一个1V的LED灯。电磁能量无线传输在生产生活中有广泛用途，本实验作品能初步展示能量无线传输的优势和特点，频率较低，效率较高，通过频率的改变，功率的增加和接收电路增设整流储能对常用电子产品进行供电，将来在许多领域都有广泛用途。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 创新点：1）提出以无线供电的方式去驱动电器的理念，一种全新的供电方式。2）摆脱了电器对有线传输的依赖，从而节省人力与财力等。 3）利用简单LC谐振线圈进行能量传递。4）改进后的技术可以实现对手机、笔记本电脑等仪器进行无线充电。 主要技术指标：驱动发射电路中有源晶振产生2MHz的稳定高频交流信号，结合74HC00N运算器电路组成发射电路，电路采用9V的电压供电，发射功率1.5W。 接收部分电路利用谐振原理和电磁感应，采用串联谐振选取合适的电感和电容组成谐振回路，将多个LED灯并联后作为电路的负载。
科学性、先进性
- 科学性及先进性：一，采用了非辐射性磁耦合，发射装置并不发射电磁波，而是在周围形成一个非辐射磁场，接收装置能跟这个磁场发生共振，能量在两个线圈中传输，比普通非共振磁感应效率要高上100万倍。二，利用频率为2M赫兹的磁场振荡频率，产生波长为30米内的电磁波具有安全优势，人体对电磁的反应强烈，但是对磁场反应甚微，身体对磁场能量的吸收几乎为零，此装置在近场主要以磁场为主，因此不会对身体造成伤害。
获奖情况及鉴定结果
- 广东省第九届大学生物理实验设计大赛二等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品 现场演示 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：使用时，先对发射装置加上9V的电压，调整线圈的距离，并调整两个线圈的线圈平面角度，发光二级管便会发光。 技术特点及优势：利用采用了晶振和运算器产生信号源，，以及小环天线辐射效率低却在近区有高非辐射场能量的特点，将天电感线与LED串联组成回路和LC谐振集中能量，使系统的功率接收效率达到最佳。 适应范围：手机、MP3、MP4、IPOD、玩具、水下工程、数码相机、密封充电、人体医疗等领域。 经济效益：电路结构简单，性价比高。系统元器件价格在30元以内。如果能在市场上推广，那将会是一个可观的经济效益。因为这个产品是一个全新的能源供电系统。
同类课题研究水平概述
- 本系统根据无线电的制作原理产生高频信号，再根据小环天线附近的非辐射场具有无能量损耗的特点，使小环天线产生的能量大部分集中在天线附近（2MHz时约15.77m），进而达到电能高效率、高功率地耦合，从而点亮LED。本系统主要由电磁波发射和电磁波接收两部分组成。在电磁波的发射部分，我们利用有源晶体振荡器信号稳定的特点，74HC00N运算器提高效率功率放大的特点，以及小环天线辐射效率低却在近区有高非辐射场能量的特点，实现了高频信号的稳定高功率的发射；而接收部分则利用LC谐振原理和电磁感应，利用小环天线具有接收效率高的特点，利用相互反向并联的LED的独特之处（本实验发现当两个LED并联后再串入电路比单独一个LED更好利用能量，能产生更大的电流。同时，也能避免变压器耦合方式中变压器的损耗），将天线与LED串联组成回路和LC线圈结合。从而，使系统的功率接收效率达到最佳。另一方面，由于本系统只需要对电能进行传输，而不需要对信号内容进行提取，因而不需要大量的整流，稳压，滤波电路。电路结构简单，性价比高。系统元器件价格在30元以内，最佳结果能点亮6米开外的红色LED。本实验所设计的方案在无线充电领域仍具有广阔的市场前景。
