CN109066932A - 一种光能无线输能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光能无线输能装置,包括一发射器,安装在充电设备上,用于将充电设备的电能转化为光能,并以光的形式无线发送出去;一接收器,安装在被充电设备上,用于接收来自所述发射器的光能,并将其转化为电能为被充电设备充电;其中,所述发射器和接收器均为砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件。本发明利用砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件作为接收器和发射器,将电能转化为光能信号传播,由于这种半导体器件在光子晶体中引入微腔,在光子带隙中产生特定缺陷态,从而使发光中心的自发辐射频率与光子晶体的光子频率禁带重合,并使发光中心发出的光沿着特定设计的方向辐射到外面去。本发明通过光传输代替了交变磁场,使得传输方式具有定向性,避免了能量浪费在无用的空间中,从而大大提高了充电效率。

Description

一种光能无线输能装置
技术领域
本发明涉及无线充电技术,具体涉及的是一种基于砷化镓基多维光子晶体的光能无线输能装置。
背景技术
随着无线充电技术的快速发展,应用无线充电技术的消费级电子产品越来越多,如手机、平板电脑、电动汽车等设备。目前的无线充电技术一般都是通过使用线圈之间产生的交变磁场及近场电磁耦合原理,实现电能的传输。对于电动汽车而言,根据对电动汽车蓄电池充电时能量转换的方式不同,可以分为接触式和感应式。感应式是利用高频交流磁场的变压器原理,将电能从离车的原方感应到车载的副方,以达到给蓄电池充电的目的。感应充电的最大优点是安全,这是因为充电器与车辆之间并无直接的点接触。
然而不论是采用无线充电方式的手机,还是电动汽车,由于交变磁场辐射传输方式无定向性,会使能量浪费在无用的空间中,这不但会导致无线充电技术充电效率不高,而且还会造成电磁波对环境的污染和干扰。
发明内容
为此,本发明的目的在于提供一种充电效率高、对环境污染和干扰较小的光能无线输能装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种光能无线输能装置,包括:
一发射器,安装在充电设备上,用于将充电设备的电能转化为光能,并以光的形式无线发送出去;
一接收器,安装在被充电设备上,用于接收来自所述发射器的光能,并将其转化为电能为被充电设备充电;
其中,所述发射器和接收器均为砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件。
优选地,所述发射器和接收器均为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件。
优选地,所述发射器和接收器为在光子晶体中引入微腔,且在光子带隙中产生特定缺陷态的半导体器件,所述半导体器件发光中心的自发辐射频率与光子晶体的光子频率禁带重合,以使发光中心发出的光沿着特定设计的方向辐射到外面去。
优选地,所述充电设备还包括有依次联接的直流输入单元、驱动器和上变压器,所述上变压器与所述发射器联接。
优选地,所述被充电设备还包括有依次联接的下变压器、整流器和负载,所述下变压器与所述接收器联接。
优选地,所述充电设备还包括有一与所述发射器联接的功率发送模块,所述功率发送模块包括过压保护电路、电源管理电路、控制器和驱动电路,所述控制器与所述电源管理电路联接,所述电源管理电路通过所述过压保护电路联接交流适配器;所述控制器通过所述驱动电路联接所述发射器。
优选地,所述被充电设备还包括有一与所述接收器联接的功率接收模块,所述功率接收模块包括整流电路、稳压器和电池,所述电池通过所述稳压器与所述整流电路联接,所述整流电路与所述接收器联接。
优选地,所述发射器和接收器上均安装有一散热器。
本发明还提供了一种光能无线输能装置,包括:充电设备和被充电设备,所述充电设备上安装有一用于将充电设备的电能转化为光能并以光的形式无线发送出去的半导体发射器、一与所述半导体发射器联接的上变压器、一与所述上变压器联接的驱动器以及一与所述驱动器联接的直流输入单元;所述被充电设备上安装有一用于接收来自所述半导体发射器光能并将其转化为电能为被充电设备充电的半导体接收器,一与所述半导体接收器联接的下变压器、一与所述下变压器的整流器以及一与所述整流器联接的负载;其中所述半导体发射器和半导体接收器均为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件;所述半导体发射器和半导体接收器在光子晶体中引入微腔,且在光子带隙中产生特定缺陷态,所述半导体器件发光中心的自发辐射频率与光子晶体的光子频率禁带重合,以使发光中心发出的光沿着特定设计的方向辐射到外面去。
本发明还提供了一种光能无线输能装置,包括:充电设备和被充电设备,所述充电设备上安装有一用于将充电设备的电能转化为光能并以光的形式无线发送出去的半导体发射器、一与所述半导体发射器联接的驱动电路、一所述驱动电路联接的控制器、一与所述控制器联接的电源管理电路、一与所述电源管理电路联接的过压保护电路,所述过压保护电路联接交流适配器;所述被充电设备上安装有一用于接收来自所述半导体发射器光能并将其转化为电能为被充电设备充电的半导体接收器,一与所述半导体接收器联接的整流电路、一与所述整流电路联接的稳压器以及一与所述稳压器联接的电池;其中所述半导体发射器和半导体接收器均为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件;所述半导体发射器和半导体接收器在光子晶体中引入微腔,且在光子带隙中产生特定缺陷态,所述半导体器件发光中心的自发辐射频率与光子晶体的光子频率禁带重合,以使发光中心发出的光沿着特定设计的方向辐射到外面去。
本发明提供的光能无线输能装置,利用砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件作为接收器和发射器,将电能转化为光能信号传播,由于这种半导体器件在光子晶体中引入微腔,在光子带隙中产生特定缺陷态,从而使发光中心的自发辐射频率与光子晶体的光子频率禁带重合,并使发光中心发出的光沿着特定设计的方向辐射到外面去。与现有技术相比,本发明通过光传输代替了交变磁场,使得传输方式具有定向性,避免了能量浪费在无用的空间中,从而大大提高了充电效率,而且对环境也没有污染和干扰。
附图说明
图1为本发明无线输能装置的原理示意图;
图2为本发明一种实施例的示意图;
图3为本发明另外一种实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1所示,图1为本发明无线输能装置的原理示意图。本发明无线输能装置包括:充电设备10和被充电设备20。
其中充电设备10上安装有一个发射器11,该发射器为砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件,其用于将充电设备的电能转化为光能,并以光的形式无线发送出去。
具体地,本发明发射器11为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件。
被充电设备20上安装有一个接收器21,该接收器为砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件,其用于接收来自所述发射器的光能,并将其转化为电能为被充电设备充电。
具体地,本实施例接收器21为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件。
通过发射器11和接收器21可以实现电器、新能源交通工具等电气产品的无线能量输入,满足此类产品的充电需求。
需要说明的是,本发明发射器11和接收器21上均安装有一个散热器,以便于在能量传输过程中加快发射器11和接收器21的散热,本发明中的散热器为铝基散热器。
本发明利用砷化镓基多维光子晶体无截止单模特性、超大数值孔径、独特的色散性和超连续光谱等特性,以光的形式实现能量的无线传输与接收;砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成半导体器件中在光子晶体中引入微腔,光子晶体是按晶体的对称性制备的周期性光学介电结构。电磁波在这种具有周期性结构的材料中传播时会受到由电介质构成的周期势场的调制,从而形成类似于半导体能带结构的光子能带,光子能带之间可能会出现带隙,即光子带隙,频率落在带隙内的光不能通过,在光子带隙中将产生特定的缺陷态。当将发光中心放入这种光子晶体中,并将其发光中心的自发辐射频率与该光子晶体的光子频率禁带重合,则发光中心发出的光不会进入包围它的光子晶体中,而会沿着特定设计的方向辐射到外面去,从而使的效率大大提高。
如图2所示,图2为本发明一种实施例的示意图。本发明一种实施例包括充电设备10和被充电设备20。
充电设备10上安装有发射器11、上变压器12、驱动器13和直流输入单元14。
其中发射器11为砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件,用于将充电设备的电能转化为光能并以光的形式无线发送出去。
上变压器12与所述发射器11联接,驱动器13与上变压器12联接,直流输入单元14与驱动器13联接。
被充电设备20上安装有接收器21、下变压器22、整流器23和负载24。
其中接收器21为砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件,用于接收来自半导体发射器的光能并将其转化为电能为被充电设备充电。
下变压器22与所述接收器21联接,整流器23与下变压器22联接,负载与整流器23联接。
具体地,本实施例接收器21为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件。
通过发射器11和接收器21可以实现电器、新能源交通工具等电气产品的无线能量输入,满足此类产品的充电需求。
本发明利用砷化镓基多维光子晶体无截止单模特性、超大数值孔径、独特的色散性和超连续光谱等特性,以光的形式实现能量的无线传输与接收;砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成半导体器件中在光子晶体中引入微腔,在光子带隙中将产生特定的缺陷态。当将发光中心放入这种光子晶体中,并将其发光中心的自发辐射频率与该光子晶体的光子频率禁带重合,则发光中心发出的光不会进入包围它的光子晶体中,而会沿着特定设计的方向辐射到外面去,从而使的效率大大提高。
如图3所示,图3为本发明另外一种实施例的示意图。本发明另一种实施例包括充电设备10和被充电设备20。
充电设备10包括有发射器11’、驱动电路12’、控制器13’、电源管理电路14’、过压保护电路15’和交流适配器16’。
其中发射器11’为砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件,用于将充电设备的电能转化为光能并以光的形式无线发送出去。
驱动电路12’与半导体发射器11’联接,控制器13’与驱动电路12’联接,电源管理电路14’与控制器13’联接、过压保护电路15’与电源管理电路14’联接,交流适配器16’与过压保护电路15’联接。
被充电设备20包括有接收器21’、整流电路22’、稳压器23’和电池24’。
其中接收器21’为砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件,用于接收来自半导体发射器的光能并将其转化为电能为被充电设备充电。
整流电路22’与半导体接收器21’联接、稳压器23’与整流电路22’联接,电池24’与稳压器23’联接。
下变压器22与所述接收器21联接,整流器23与下变压器22联接,负载与整流器23联接。
具体地,本实施例接收器21’为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件。
同样地,本实施例通过发射器11’和接收器21’可以实现电器、新能源交通工具等电气产品的无线能量输入,满足此类产品的充电需求。
本发明利用砷化镓基多维光子晶体无截止单模特性、超大数值孔径、独特的色散性和超连续光谱等特性,以光的形式实现能量的无线传输与接收;砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成半导体器件中在光子晶体中引入微腔,在光子带隙中将产生特定的缺陷态。当将发光中心放入这种光子晶体中,并将其发光中心的自发辐射频率与该光子晶体的光子频率禁带重合,则发光中心发出的光不会进入包围它的光子晶体中,而会沿着特定设计的方向辐射到外面去,从而使的效率大大提高。
综上所述,本发明利用砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件作为接收器和发射器,将电能转化为光能信号传播,从而通过定向传播的光传输方式代替了无定向传输的交变磁场方式,使得传输方式具有定向性,避免了能量浪费在无用的空间中。本发明实现电器、新能源交通工具等电气产品的无线能量输入,电压传输可达到0~380v,从而使能量损耗大大降低,而且避免了微波造成的电磁波环境污染和干扰的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光能无线输能装置,其特征在于,包括:
一发射器,安装在充电设备上,用于将充电设备的电能转化为光能,并以光的形式无线发送出去;
一接收器,安装在被充电设备上,用于接收来自所述发射器的光能,并将其转化为电能为被充电设备充电;
其中,所述发射器和接收器均为砷化镓基多维光子晶体封装成的半导体器件。
2.如权利要求1所述的光能无线输能装置,其特征在于,所述发射器和接收器均为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件。
3.如权利要求2所述的光能无线输能装置,其特征在于,所述发射器和接收器为在光子晶体中引入微腔,且在光子带隙中产生特定缺陷态的半导体器件,所述半导体器件发光中心的自发辐射频率与光子晶体的光子频率禁带重合,以使发光中心发出的光沿着特定设计的方向辐射到外面去。
4.如权利要求3所述的光能无线输能装置,其特征在于,所述充电设备还包括有依次联接的直流输入单元、驱动器和上变压器,所述上变压器与所述发射器联接。
5.如权利要求4所述的光能无线输能装置,其特征在于,所述被充电设备还包括有依次联接的下变压器、整流器和负载,所述下变压器与所述接收器联接。
6.如权利要求3所述的光能无线输能装置,其特征在于,所述充电设备还包括有一与所述发射器联接的功率发送模块,所述功率发送模块包括过压保护电路、电源管理电路、控制器和驱动电路,所述控制器与所述电源管理电路联接,所述电源管理电路通过所述过压保护电路联接交流适配器;所述控制器通过所述驱动电路联接所述发射器。
7.如权利要求6所述的光能无线输能装置,其特征在于,所述被充电设备还包括有一与所述接收器联接的功率接收模块,所述功率接收模块包括整流电路、稳压器和电池,所述电池通过所述稳压器与所述整流电路联接,所述整流电路与所述接收器联接。
8.如权利要求3所述的光能无线输能装置,其特征在于,所述发射器和接收器上均安装有一散热器。
9.一种光能无线输能装置,其特征在于,包括:充电设备和被充电设备,所述充电设备上安装有一用于将充电设备的电能转化为光能并以光的形式无线发送出去的半导体发射器、一与所述半导体发射器联接的上变压器、一与所述上变压器联接的驱动器以及一与所述驱动器联接的直流输入单元;所述被充电设备上安装有一用于接收来自所述半导体发射器光能并将其转化为电能为被充电设备充电的半导体接收器,一与所述半导体接收器联接的下变压器、一与所述下变压器的整流器以及一与所述整流器联接的负载;其中所述半导体发射器和半导体接收器均为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件;所述半导体发射器和半导体接收器在光子晶体中引入微腔,且在光子带隙中产生特定缺陷态的半导体器件,所述半导体器件发光中心的自发辐射频率与光子晶体的光子频率禁带重合,以使发光中心发出的光沿着特定设计的方向辐射到外面去。
10.一种光能无线输能装置,其特征在于,包括:充电设备和被充电设备,所述充电设备上安装有一用于将充电设备的电能转化为光能并以光的形式无线发送出去的半导体发射器、一与所述半导体发射器联接的驱动电路、一所述驱动电路联接的控制器、一与所述控制器联接的电源管理电路、一与所述电源管理电路联接的过压保护电路,所述过压保护电路联接交流适配器;所述被充电设备上安装有一用于接收来自所述半导体发射器光能并将其转化为电能为被充电设备充电的半导体接收器,一与所述半导体接收器联接的整流电路、一与所述整流电路联接的稳压器以及一与所述稳压器联接的电池;其中所述半导体发射器和半导体接收器均为由砷化镓基为基础的多维光子晶体封装成的点阵式或矩阵式或栅格式半导体器件;所述半导体发射器和半导体接收器在光子晶体中引入微腔,且在光子带隙中产生特定缺陷态的半导体器件,所述半导体器件发光中心的自发辐射频率与光子晶体的光子频率禁带重合,以使发光中心发出的光沿着特定设计的方向辐射到外面去。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115208081A (zh) * 2022-09-15 2022-10-18 西南交通大学 一种基于时间反演等空间角大孔径阵的无线输能方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202019132U (zh) * 2011-03-22 2011-10-26 鞍山市正发电路有限公司 激光直接成像全印刷电路的激光器驱动电路
CN102355163A (zh) * 2011-09-09 2012-02-15 赵东晶 无线充电系统、光源提供装置及充电装置
CN103270394A (zh) * 2010-05-11 2013-08-28 希尔莱特有限责任公司 具有多种光功率形式的光功率传输系统和方法
CN104241482A (zh) * 2013-06-20 2014-12-24 山东华光光电子有限公司 一种具有ito纳米柱网状薄膜的led管芯及其制备方法
CN108365029A (zh) * 2018-04-19 2018-08-03 青岛大学 一种含有六边柱GaAs光子晶体吸收层的多层太阳能电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103270394A (zh) * 2010-05-11 2013-08-28 希尔莱特有限责任公司 具有多种光功率形式的光功率传输系统和方法
CN202019132U (zh) * 2011-03-22 2011-10-26 鞍山市正发电路有限公司 激光直接成像全印刷电路的激光器驱动电路
CN102355163A (zh) * 2011-09-09 2012-02-15 赵东晶 无线充电系统、光源提供装置及充电装置
CN104241482A (zh) * 2013-06-20 2014-12-24 山东华光光电子有限公司 一种具有ito纳米柱网状薄膜的led管芯及其制备方法
CN108365029A (zh) * 2018-04-19 2018-08-03 青岛大学 一种含有六边柱GaAs光子晶体吸收层的多层太阳能电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115208081A (zh) * 2022-09-15 2022-10-18 西南交通大学 一种基于时间反演等空间角大孔径阵的无线输能方法
CN115208081B (zh) * 2022-09-15 2022-11-22 西南交通大学 一种基于时间反演等空间角大孔径阵的无线输能方法

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