CN107368879A - 一种提高led超高频无源标签灵敏度的电路 - Google Patents

一种提高led超高频无源标签灵敏度的电路 Download PDF

Info

Publication number
CN107368879A
CN107368879A CN201710541891.5A CN201710541891A CN107368879A CN 107368879 A CN107368879 A CN 107368879A CN 201710541891 A CN201710541891 A CN 201710541891A CN 107368879 A CN107368879 A CN 107368879A
Authority
CN
China
Prior art keywords
led
storage capacitor
energy storage
rectifier
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710541891.5A
Other languages
English (en)
Inventor
陈罗德
王磊
李强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUNRUI ELECTRONIC SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI
Shanghai Quanray Electronics Co Ltd
Original Assignee
KUNRUI ELECTRONIC SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUNRUI ELECTRONIC SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI filed Critical KUNRUI ELECTRONIC SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI
Priority to CN201710541891.5A priority Critical patent/CN107368879A/zh
Publication of CN107368879A publication Critical patent/CN107368879A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/0772—Physical layout of the record carrier
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Abstract

一种提高LED超高频无源标签灵敏度的电路，包括天线、输入匹配网络、整流器和LED灯，在所述的整流器和LED灯之间还有蓄能电容和开关控制电路，所述的整流器的输出端接所述的蓄能电容的输入端，所述的蓄能电容的输出端经所述的开关控制电路与所述的LED灯的输入端相连，所述的开关控制电路的开关仅受所述的标签的上电指令才闭合，开关闭合后，所述的整流器的输出电流和所述的蓄能电容输出的电流同时给所述的LED灯供电。本发明在无亮灯指令时通过整流器向蓄能电容充电，在有亮灯指令时，所述的整流器和蓄能电容输出的电流同时给所述的LED灯供电，从而降低LED亮灯期间所需的射频场能量，达到提高标签灵敏度的目的。

Description

一种提高LED超高频无源标签灵敏度的电路
技术领域
本发明涉及RFID+LED技术领域，特别是一种提高LED超高频无源标签灵敏度的电路。
背景技术
与传统光源相比，LED灯具有寿命长，光色好，无污染，适应环境范围广以及节能的巨大优势。同时，超高频射频识别电子标签(UHF RFID)，具有读写距离远，存储量大，被广泛应用于物流，存储管理和资产管理等领域。
近些年来，业界开始着眼于带LED灯的射频识别电子标签的开发应用，目的是让用户更直观地识别项目，让库存盘点，故障定位或者其他处理过程变的更容易。用户只需输入唯一ID到阅读器软件里，带有该ID号的标签将在被检测到时闪光，避免大海捞针的困境。
由于LED灯在达到一定流明时所需的功率较大，因此目前业界普遍运用有源RFID标签来驱动LED灯，这样达不到节能环保的目的，并且成本较高。无源标签重量轻，体积小，寿命长，成本低，成为RFID+LED研发的重点关注对象。
传统结构的超高频无源标签芯片给LED供电方式是整流器输出的直流电平VDD直接连接LED灯，当亮灯指令到来时，给其供电。但由于LED灯在达到一定亮度时所需要的功率较大，整流器效率不高等限制因素，传统结构的超高频无源标签芯片不能使LED达到需求的亮度。
因此，如何提高LED超高频无源标签灵敏度成为重中之重。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种提高LED超高频无源标签灵敏度的电路，该电路可以降低LED灯对射频场能量的需求，提高了标签的灵敏度。
本发明的技术解决方案如下：
一种提高LED超高频无源标签灵敏度的电路，包括天线、输入匹配网络、整流器和LED灯，其特点在于，在所述的整流器和LED灯之间还有蓄能电容和开关控制电路，所述的整流器的输出端接所述的蓄能电容的输入端，所述的蓄能电容的输出端经所述的开关控制电路与所述的LED灯的输入端相连，所述的开关控制电路的开关仅受所述的标签的上电指令才闭合，开关闭合后，所述的整流器的输出电流和所述的蓄能电容输出的电流同时给所述的LED灯供电。
所述的开关控制电路由一定的数字逻辑电路实现，使其满足这样的逻辑功能：没有上电指令时，连接蓄能电容和LED灯的开关断开；有上电指令时，连接蓄能电容和LED灯的开关闭合。在此，对开关控制电路的具体电路实现方式不作约束。
本发明的技术效果如下：
标签通过天线以电感耦合的方式从超高频能量场中获取能量，转换成交流电压信号，再通过输入匹配网络将此交流电压信号尽可能低损耗地传递到整流器的输入端。
当读写器发出上电指令、而未发亮灯指令时，本发明标签接收射频场能量经整流器输出直流电平VDD给蓄能电容充电，此时LED灯与蓄能电容的连接断开；当亮灯指令来时，通过开关控制电路将连接LED灯与蓄能电容的开关合上，这时整流器的输出电流和蓄能电容存储的电荷将同时给LED灯供电，从而降低了LED灯对射频场能量的需求，提高了标签的灵敏度。
附图说明
图1是本发明提高LED超高频无源标签灵敏度的电路结构示意图。
图2是本发明的电路结构与传统电路结构的性能仿真对比。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1，图1是本发明提高LED超高频无源标签灵敏度的电路结构示意图。由图可见，本发明提高LED超高频无源标签灵敏度的电路，包括天线1、输入匹配网络2、整流器3和LED灯6，在所述的整流器3和LED灯6之间还有蓄能电容4和开关控制电路5，所述的整流器3的输出端接所述的蓄能电容4的输入端，所述的蓄能电容4的输出端经所述的开关控制电路5与所述的LED灯6的输入端相连，所述的开关控制电路5的开关仅受所述的标签的上电指令才闭合，开关闭合后，所述的整流器3的输出电流和所述的蓄能电容4输出的电流同时给所述的LED灯6供电。
首先，标签通过天线电感耦合从超高频能量场中获取能量，再通过输入匹配网络到达整流器的输入端(设计调整匹配网络中电阻和电容值，使得输入网络满足谐振条件和最大功率传输特性，即阻抗虚部相消，实部相等)，这样确保能量转换效率最大。整流器将输入的交流信号转化输出为直流电平VDD(合理设计整流器的结构和参数，使得整流器的能量转换效率最高)。
整流器的输出端连接蓄能电容。当读写器发出标签上电指令而未发出亮灯指令时，直流电平VDD给蓄能电容充电，并通过开关控制电路将LED灯与蓄能电容的连接断开。当亮灯指令到来之时，通过开关控制电路将LED灯和蓄能电容连接在一起，这时直流电平VDD和蓄能电容存储的电荷将一起给LED灯供电，因此LED灯会获得更多的能量，发出更亮的光。换个角度说，要求LED达到同样亮度的情况下，本发明的电路结构相比传统电路结构需要的射频场能量更低，从而达到了提高灵敏度的目的。
所述的开关控制电路可由一定的数字逻辑电路实现，使其满足这样的逻辑功能：没有上电指令时，连接LED灯的开关断开；有上电指令时，连接LED灯的开关闭合。在此，对开关控制电路的具体电路实现方式不作约束。
本发明最根本的设计思路就是在不用电时积蓄能量，在用电时集中爆发输出能量。下面通过简易理论计算的方式验证本发明设计思想的有效性和可行性。
假设整流器效率10％(既信号能量输入需要额外+10dBm)，LED亮灯的阈值电压为VL＝1.7V，LED亮灯时的电流为IL＝20uA@1.7V(此为某公司LED样品的电气特性参数)，放电时间为Ton，充电时间为T，占空比K＝Ton/T，蓄能电容大小为C，充电期间内整流器输出将蓄能电容的电压充至VH。
如果使用传统电路结构给LED供电，那么要使LED达到亮灯阈值，标签的灵敏度为P0＝10×lg((VL*IL)/1mW)+10＝-4.7dBm。
如果使用本发明的电路结构给LED供电，充电时间为T，放电时间为Ton，充电期间整流器给蓄能电容充电的平均输出功率为Pcharge，放电期间LED消耗的平均功率为Pdischarge，假设充电的能量全部由LED消耗，则有能量守恒Pcharge×T＝Pdischarge×Ton，从而可倒推得标签的灵敏度近似等于P＝P0+10×lg(K)。假设占空比K＝0.1，则P＝P0-10＝-14.7dBm，大大提高了标签灵敏度。
图2是本发明的电路结构与传统电路结构的性能仿真对比。可以看到，当蓄能电容做得足够大(在本发明的仿真测试中设置为8uF)，充电时间足够长(在本发明的仿真测试中设置为10ms)，占空比足够小(在本发明的仿真测试中设置为0.02)，本发明的电路结构给LED的提供的功率远远超过传统电路结构。当信号源功率同为-5.5dBm时，用传统供电电路结构的情况下，LED获得的功率为25uW；而使用本发明的供电电路结构，LED在亮灯期间获得的功率高达710uW。如果使用传统供电电路结构，让LED获得同样的710uW功率，则信号源功率需要加大到3.2dBm。如此大的发射功率要求，这对于无源标签应用无疑是不可靠的。因此，本发明提出的LED灯供电设计方案使得超高频无源标签的灵敏度有了极大的提升。
虽然本发明已通过较佳实施例说明如上，但这一较佳实施例并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应有能力对该较佳实施例做出各种改正和补充。因此，本发明的保护范围以权利要求书的范围为准。

Claims (1)

1.一种提高LED超高频无源标签灵敏度的电路，包括天线(1)、输入匹配网络(2)、整流器(3)和LED灯(6)，其特征在于，在所述的整流器(3)和LED灯(6)之间还有蓄能电容(4)和开关控制电路(5)，所述的整流器(3)的输出端接所述的蓄能电容(4)的输入端，所述的蓄能电容(4)的输出端经所述的开关控制电路(5)与所述的LED灯(6)的输入端相连，所述的开关控制电路(5)的开关仅接受所述的标签的上电指令才闭合，开关闭合后，所述的整流器(3)的输出电流和所述的蓄能电容(4)输出的电流同时给所述的LED灯(6)供电。
CN201710541891.5A 2017-07-05 2017-07-05 一种提高led超高频无源标签灵敏度的电路 Pending CN107368879A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710541891.5A CN107368879A (zh) 2017-07-05 2017-07-05 一种提高led超高频无源标签灵敏度的电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710541891.5A CN107368879A (zh) 2017-07-05 2017-07-05 一种提高led超高频无源标签灵敏度的电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107368879A true CN107368879A (zh) 2017-11-21

Family

ID=60306499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710541891.5A Pending CN107368879A (zh) 2017-07-05 2017-07-05 一种提高led超高频无源标签灵敏度的电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107368879A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0715760B1 (fr) * 1994-07-04 2001-03-21 VALTAC, Alex Beaud Etiquette electronique a lecture/ecriture optique
CN101680997A (zh) * 2007-03-09 2010-03-24 康宁光缆系统有限公司 具有可视指示器的无源rfid元件
CN101937519A (zh) * 2010-08-27 2011-01-05 电子科技大学 可以无线充电的rfid电子标签
CN102570628A (zh) * 2010-12-24 2012-07-11 通用电气公司 电力收获系统
TW201642174A (zh) * 2015-03-10 2016-12-01 艾姆微體電子 馬林公司 雙頻ｈｆ－ｕｈｆ辨識裝置
CN106529611A (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 中兴通讯股份有限公司 管理射频识别标签的方法、系统及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0715760B1 (fr) * 1994-07-04 2001-03-21 VALTAC, Alex Beaud Etiquette electronique a lecture/ecriture optique
CN101680997A (zh) * 2007-03-09 2010-03-24 康宁光缆系统有限公司 具有可视指示器的无源rfid元件
CN101937519A (zh) * 2010-08-27 2011-01-05 电子科技大学 可以无线充电的rfid电子标签
CN102570628A (zh) * 2010-12-24 2012-07-11 通用电气公司 电力收获系统
TW201642174A (zh) * 2015-03-10 2016-12-01 艾姆微體電子 馬林公司 雙頻ｈｆ－ｕｈｆ辨識裝置
CN106529611A (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 中兴通讯股份有限公司 管理射频识别标签的方法、系统及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104955237A (zh) 一种单火取电智能开关及控制方法
CN103810451B (zh) 射频卡检测装置及其射频卡检测方法
WO2015103956A1 (zh) 一种动态整流控制电路与无源rfid及动态整流控制方法
CN203673491U (zh) 一种射频卡检测装置
WO2015085881A1 (zh) 交流led驱动电路
CN100412895C (zh) 一种基于电容储能的自适应射频能量提取电路
CN102142100A (zh) 一种高频无源rfid模拟前端电路
CN201349179Y (zh) 一种制浆机的开关电源电路
CN205213121U (zh) 控制电路、led驱动芯片及led恒流驱动控制电路
CN106874984A (zh) 一种半有源标签电源管理电路
CN201378342Y (zh) 感应型插卡取电开关
CN202583439U (zh) 一种临界场强检测保护电路及射频识别芯片
CN206133352U (zh) 一种单火线开关控制系统
CN107368879A (zh) 一种提高led超高频无源标签灵敏度的电路
CN207677488U (zh) 基于电子标签的无线充电电路
CN209861233U (zh) 一种基于无线射频技术的井下节电控制系统
CN103491250B (zh) 移动终端及其闪光灯模块驱动电流的设置方法
CN204652757U (zh) 一种led驱动电源的输入保护电路
CN210168263U (zh) 一种电源驱动电路及双端进电led灯具
CN204631083U (zh) 主动式负载电路
CN203883674U (zh) 一种轻载开关电源芯片
CN203840592U (zh) 高功率因数无频闪的非隔离式led驱动电路
CN206060524U (zh) 开关电源恒压启动电路及开关电源
CN202634818U (zh) 小体积led驱动电源
CN107333349A (zh) 一种led路灯智能控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171121