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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Beleuchtung und insbesondere ein drahtlos aufladbares Leuchtgerät.
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Stand der Technik
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Derzeit werden übliche Arbeitslampen auf dem Markt (etwa Bergbaulampen) im Kontaktmodus aufgeladen. Die Arbeitslampen lassen sich nur über Ladeschnittstellen aufladen, die an den Arbeitslampen ausgebildet sind. Außerdem wird ein Ladekabel für den Aufladevorgang benötigt, was den Betrieb unpraktisch gestaltet. Die in den Arbeitslampen gebildeten Schnittstellen sind ungünstig für die Auslegung der IP(Ingress Protection)-Schutzklasse der Arbeitslampen. Da die Arbeitslampen, insbesondere als Ausrüstung wie etwa Bergbaulampen, in schmutzigen Umgebungen verwendet werden, neigen die Schnittstellen zur Verschmutzung, wodurch sich der Kontakt verschlechtert. Kontaktkomponenten in den Schnittstellen sind über lange Zeit der Luft ausgesetzt und neigen daher zu Oxidation, was die normale Aufladefunktion beeinträchtigt. Auch wird die Kontaktstabilität mit hoher Wahrscheinlichkeit durch das wiederholte Ein- und Ausstecken der Kontaktkomponenten in den Schnittstellen der Arbeitslampen im Laufe der Zeit beeinträchtigt.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein drahtlos aufladbares Leuchtgerät bereit, um die Probleme von Leuchtgeräten des Stands der Technik zu lösen, die eine Ladeschnittstelle benötigen und unbequem im Gebrauch und unsicher sind.
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Gemäß der Erfindung umfasst das drahtlos aufladbare Leuchtgerät einen Aufladungssender und einen Aufladungsempfänger, wobei der Aufladungssender eine Sendespule zum Übertragen von Leistung und eine Sendebasis umfasst, die zum Anbringen der Sendespule dient. Zwei erste Positionierungsmagnete sind an der Sendebasis vorgesehen und jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Sendespule angeordnet. Der Aufladungsempfänger umfasst eine Empfangsspule zum Aufnehmen von Leistung, eine Leuchtvorrichtung, die elektrisch mit der Empfangsspule verbunden ist, und ein Gehäuse zum Unterbringen der Empfangsspule und der Leuchtvorrichtung. Zweite Positionierungsmagnete sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Empfangsspule vorgesehen. Der Aufladungssender und/oder der Aufladungsempfänger werden durch gegenseitige Anziehung zwischen den ersten Positionierungsmagneten und den zweiten Positionierungsmagneten bewegt, wodurch die Sendespule in ihrer Position der Empfangsspule entspricht.
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Kurzebeschreibung der Zeichnungen
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Zur besseren Veranschaulichung des technischen Gedankens der Ausführungsformen der Erfindung folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, die für die Ausführungsformen erforderlich sind.
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1 ist ein Strukturdiagramm einer Leuchtvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist ein Strukturdiagramm eines Aufladungssenders der Ausführungsform der Erfindung;
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3 ist ein Strukturdiagramm eines Aufladungsempfängers der Ausführungsform der Erfindung;
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4 ist eine Teilschnittansicht von Leuchtgerät der Ausführungsform der Erfindung;
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5 zeigt Diagramme von magnetischen Induktionsleitungen zwischen einer Sendespule und einer Empfangsspule, wobei A ein Diagramm von magnetischen Induktionsleitungen ohne Magnetfolie ist und B ein Diagramm von magnetischen Induktionsleitungen mit angebrachter Magnetfolie 250 ist.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Wie in 1–3 gezeigt, stellt die Erfindung ein drahtlos aufladbares Leuchtgerät 10 bereit, das einen Aufladungssender 100 zum Bereitstellen elektrischer Energie und einen Aufladungsempfänger 200 zum Aufnehmen elektrischer Energie umfasst.
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Der Aufladungssender 100 umfasst eine Sendespule 110 zum Übertragen von Leistung und eine Sendebasis 120 zum Anbringen der Sendespule 110. Zwei erste Positionierungsmagnete 130 sind an der Sendebasis 120 vorgesehen und jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Sendespule 110 angeordnet.
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Der Aufladungsempfänger 200 ist ein elektrisch aufzuladendes Gerät und umfasst eine Empfangsspule 210 zum Aufnehmen von Leistung, eine Leuchtvorrichtung 240, die elektrisch mit der Empfangsspule 210 verbunden ist, und ein Gehäuse 220 zum Unterbringen der Empfangsspule 210 und der Leuchtvorrichtung 240. Zweite Positionierungsmagnete 230 sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Empfangsspule 210 vorgesehen.
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Beim Aufladevorgang kann der Aufladungssender 100 elektrisch mit einer externen Stromversorgung oder einer internen Stromversorgung verbunden sein, wodurch die Sendespule 110 eingeschaltet wird. Es kann ein Magnetfeld erzeugt werden, wenn Strom durch die Sendespule 110 fließt; Strom kann erzeugt werden, wenn die nicht mit Strom versorgte Empfangsspule 210 sich dem Magnetfeld nähert, so dass die Leuchtvorrichtung 240 aufgeladen wird.
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In der Ausführungsform ist die Sendebasis 120 mit einem Mantel bzw. Gehäuse 121 versehen und die Sendespule 110 ist im Mantel 121 angebracht. Eine Stromeingangsschnittstelle 122 ist an der Sendebasis 120 vorgesehen, und Strom von einer externen Stromversorgung wird durch die Stromeingangsschnittstelle 122 in die Sendespule 110 geladen. In der Ausführungsform ist die Eingangsschnittstelle 122 eine Mikroeingangsschnittstelle und ist an der Seitenwand der Sendebasis 120 vorgesehen.
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In anderen Ausführungsformen kann eine interne Stromversorgung, wie etwa eine Batterie, in der Sendebasis 120 vorgesehen sein. Strom wird durch die interne Stromversorgung in die Sendespule 110 geladen, und der Aufladevorgang wird auf diese Weise flexibler und praktischer gestaltet.
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Durch das drahtlose Aufladeverfahren kann der Aufladungsempfänger 200 aufgeladen werden, indem er auf den Aufladungssender 100 gesetzt wird. Sowohl die Leuchtvorrichtung 240 als auch die Empfangsspule 210 können im Gehäuse 220 des Aufladungsempfängers 200 untergebracht sein, so dass das Leuchtgerät 10 wasser- und staubdicht ist und die IP-Klasse des Leuchtgeräts verbessert wird. Das Gehäuse 220 kann die Leuchtvorrichtung 240 und die Empfangsspule 210 wirksam vor Einflüssen von der Außenumgebung schützen, wodurch die Lebensdauer des Leuchtgeräts verlängert wird.
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In der Ausführungsform ist die Leuchtvorrichtung 240 elektrisch mit der Empfangsspule 210 verbunden, die Empfangsspule 210 kann elektrisch mit der Leuchtbaugruppe der Leuchtvorrichtung 240 wie etwa einer LED-Lampe verbunden sein, um die Leuchtvorrichtung unmittelbar zum Abstrahlen von Licht anzutreiben, oder die Empfangsspule 210 kann elektrisch mit einer wiederaufladbaren Batterie in der Leuchtvorrichtung 240 verbunden sein, um elektrische Energie in der Batterie zu speichern.
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In der Ausführungsform sind erste Positionierungsmagnete 130 auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Sendespule 110 vorgesehen, und zweite Positionierungsmagnete 230 sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Empfangsspule 210 vorgesehen. Wenn der Aufladungsempfänger 200 zum Aufladen auf den Aufladungssender 100 gesetzt wird, können der Aufladungssender 100 und der Aufladungsempfänger 200 durch die gegenseitige Anziehung zwischen den ersten Positionierungsmagnete 130 und den zweiten Positionierungsmagnete 230 automatisch in ihrer Position korrigiert werden, so dass die Sendespule 110 in ihrer Position mit der Empfangsspule 210 übereinstimmt. Wenn, wie in 4 gezeigt, die zwei Spulen, die zur magnetischen Induktion verwendet werden, in ihrer Position horizontal miteinander übereinstimmen, überlagern sich Vorsprünge an den zwei Spulen in der horizontalen Ebene im Wesentlichen. Die Magnetleitung der Sendespule 110 ist an der Magnetleitung der Empfangsspule 210 ausgerichtet, die Kopplungsfläche wird maximiert und die Ladeleistung kann wirksam sichergestellt werden. Der Aufladungssender 100 und der Aufladungsempfänger 200 lassen sich durch den ersten Positionierungsmagnete 130 und den zweiten Positionierungsmagnete 230 gut fixieren, und eine relative Bewegung aufgrund von Vibration oder versehentliches Berühren oder aus anderen Gründen wird vermieden.
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In der Ausführungsform handelt es sich bei den ersten Positionierungsmagneten 130 und den zweiten Positionierungsmagnete 230 um Neodym-Eisen-Bor-Magnete.
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In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann es sich bei den ersten Positionierungsmagneten 130 und den zweiten Positionierungsmagneten 230 um beliebige Magnete handeln, die den Aufladungssender 100 und den Aufladungsempfänger 200 magnetisch fixieren. Beispielsweise sind die ersten Positionierungsmagnete 130 Elektromagnete und die zweiten Positionierungsmagnete 230 sind Komponenten aus Eisen oder Kobalt oder Nickel oder anderen Elementen, und sie können einander magnetisch anziehen. Gleichzeitig mit dem Laden von Strom an die Sendespule 110 werden auch die ersten Positionierungsmagnete 130 geladen, wodurch die zweiten Positionierungsmagnete 230 angezogen werden.
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Außerdem können die Sendespule 110 und die Empfangsspule 210 an nur zwei Punkten genau positioniert werden, und zwar durch die ersten Positionierungsmagnete 130 und die zwei zweiten Positionierungsmagnete 230. Das Magnetfeld der Magnete kann den elektromagnetischen Induktionsladevorgang beeinflussen, und die Benutzung zu vieler Magnet kann durch die Zweipunktpositionierung vermieden werden, womit die Ladeeffizienz sichergestellt wird.
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Um den Einfluss des Magnetismus der ersten Positionierungsmagnete 130 auf den elektromagnetischen Induktionsladevorgang zu vermeiden, beträgt der Abstand S1 zwischen den ersten Positionierungsmagneten 130 und der Sendespule 110 in horizontaler Richtung wenigstens 8 mm. Ebenso kann der Abstand S2 zwischen den zweiten Positionierungsmagnete 230 und der Empfangsspule 210 in horizontaler Richtung wenigstens 8 mm betragen. Weiter bevorzugt sind S1 und S2 8–20 mm, wie etwa 9 mm, 10 mm und 15 mm.
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Wenn unter Bezugnahme auf 4 der Aufladungsempfänger 200 auf den Aufladungssender 100 gesetzt wird, beträgt der Abstand H1 zwischen der Sendespule 110 und der Empfangsspule 210 in vertikaler Richtung 3–8 mm. Der Abstand kann sicherstellen, dass die Magnetfeldenergie von der Sendespule 110 in maximalem Umfang auf die Empfangsspule 210 übertragen wird, der Magnetfluss maximiert wird, die Energieumwandlungswirkung gewährleistet wird und Energieverschwendung und geringe Ladeeffizienz vermieden werden. Insbesondere sind die Empfangsspule 210 und die zweiten Positionierungsmagnete 230 an der Innenfläche des Gehäuses 220 des Aufladungsempfängers 200 vorgesehen, weshalb sich der Abstand zwischen der Empfangsspule 210 und der Sendespule 110 verringert. Ebenso können die Sendespule 110 und die ersten Positionierungsmagnete 130 an der Innenfläche des Mantels 121 der Sendebasis 120 vorgesehen sein.
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In der Ausführungsform handelt es sich bei der Sendespule 110 und der Empfangsspule 210 um kreisförmige Spulen, die durch Wickeln von elektrischen Drähten auf eine magnetische Legierung gebildet sind. Form und Größe der Sendespule 110 entsprechen der Empfangsspule 210, so dass eine optimale Energieumwandlungsrate sichergestellt wird. Vorzugsweise sind die Sendespule 110 und die Empfangsspule 210 kreisförmig.
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In anderen Ausführungsformen können die Sendespule 110 und die Empfangsspule 210, ohne darauf beschränkt zu sein, auch rechteckig oder anders geformt sein.
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Der Aufladungsempfänger 200 ist mit langen Kanten 201 und kurzen Kanten 202 versehen, die Empfangsspule 210 erstreckt sich an den kurzen Kanten 202 zu den Rändern des Aufladungsempfängers 200 und die zwei zweiten Positionierungsmagnete 230 sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Empfangsspule 210 an den langen Kanten 201 vorgesehen. Dabei ist die radiale Länge der Empfangsspule 210 etwa gleich der Länge der kurzen Kanten 202, so die Anzahl der Windungen der Empfangsspule 210 bei fester Größe des Aufladungsempfänger 200 maximiert wird; auch der Magnetfluss wird maximiert, und es wird höchste Ladeffizienz erreicht.
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Die Empfangsspule 210 ist mit einer ersten Fläche 211 und einer zweiten Fläche 212 gegenüber der ersten Fläche 211 versehen, die erste Fläche 211 ist eine Ebene, die dem Aufladungssender 100 zugewandt ist, und die zweite Fläche 212 ist eine Ebene, die vom Aufladungssender 100 abgewandt ist. Eine Magnetfolie 250 ist auf der Seite nahe der ersten Fläche 211 vorgesehen, und die Magnetfolie 250 deckt die zweite Fläche 212 der Empfangsspule 210 vollständig ab.
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Es kann ein Wechselwirkungsmagnetfeld erzeugt werden, wenn Strom durch die Sendespule 110 fließt, und der Magnetismus der Sendespule 110 kann so geleitet werden, dass Magnetfeldenergie, die von der Sendespule 110 übertragen wird, in maximalem Umfang an die Empfangsspule 210 angelegt wird. Unter Bezugnahme auf 5, 5A ist ein Diagramm von magnetischen Induktionsleitungen ohne angebrachte Magnetfolie 250, und 5B ist ein Diagramm von magnetischen Induktionsleitungen mit angebrachter Magnetfolie 250. Nach dem Anbringen der Magnetfolie 250 können die magnetischen Induktionsleitungen zusammengeführt und zusammengefasst werden, und die Magnetfolie 250 stellt eine Magnetleitungsschleife für das Magnetfeld bereit, so dass das Magnetfeld zum Anlegen an die Empfangsspule 210 maximal zentriert wird, wodurch die Stromerzeugungsleistung optimiert wird.
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Die Magnetfolie 250 kann Magnetismus wirksam leiten und Magnetismus auch blockieren. Wenn das variable Magnetfeld auf einen Metallleiter trifft, Strom kann erzeugt werden, wenn der Metallleiter ein geschlossener Draht ist, und es kann ein Wirbelstromeffekt erzeugt werden, wenn der Metallleiter kein geschlossener Draht ist, insbesondere wenn er ein einzelnes Metallstück ist. Der Wirbelstrom kann große Mengen Wärme erzeugen. Ein elektromagnetisches Signal tendiert dazu, vom Metallleiter absorbiert und gedämpft zu werden, wodurch Energie verschwendet wird. Durch Anordnen der Magnetfolie 250 an der zweiten Fläche 212 der Empfangsspule 210 wird die Dämpfungsinterferenz des Magnetfelds durch den Metallleiter verhindert, es wird eine Metallisolationswirkung erzielt und die Ladeeffizienz verbessert. Ebenso kann auch eine Magnetfolie 250 auf der vom Aufladungsempfänger 200 abgewandten Seite der Empfangsspule 210 vorgesehen sein, wodurch die Ladeeffizienz weiter verbessert wird.
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Um Verschwendung zu vermeiden, die durch Erzeugung eines Magnetfelds durch den Aufladungssender 100 während eines Nicht-Aufladungsvorgangs verursacht wird, ist eine Ein-aus-Steuereinrichtung (nicht dargestellt) zum Steuern der Ein- und Ausschaltung der Sendespule 110 an der Sendebasis 120 vorgesehen. Wenn der Aufladungsempfänger 200 auf den Aufladungssender 100 gesetzt ist, wird die Sendespule 110 mittels Steuerung der Ein-aus-Steuereinrichtung eingeschaltet; wenn der Aufladungsempfänger 200 den Aufladungssender 100 verlässt, wird die Sendespule 110 mittels Steuerung der Ein-aus-Steuereinrichtung ausgeschaltet.
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In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Erkennungssensor an der Sendebasis 120 vorgesehen sein und dient dazu, zu erkennen, ob der Aufladungsempfänger 200 auf den Aufladungssender 100 gesetzt ist oder nicht, und ein Erkennungssignal zu erzeugen, wobei die Ein-aus-Steuereinrichtung das Ein- oder Ausschalten der Sendespule 110 gemäß dem Erkennungssignal ermöglicht. Oder es ist eine Drucktaste zum Einschalten der Sendespule 110 an der Oberfläche vorgesehen, die mit dem Aufladungsempfänger 200 der Sendebasis 120 in Kontakt tritt. Wenn der Aufladungsempfänger 200 auf die Sendebasis 120 gesetzt wird, wird die Drucktaste gedrückt und die Sendespule 110 wird eingeschaltet. Wenn der Aufladungsempfänger 200 die Sendebasis 120 verlässt, wird die Drucktaste zurückgestellt und die Sendespule 110 wird ausgeschaltet.
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Zum bequemeren Gestalten des Aufladevorgangs sind in der Ausführungsform Fixierungsteile 123 an der Sendebasis 120 angeordnet, wodurch der Aufladungssender 100 an einem Tisch oder anderen Objekten fixiert werden kann. In der Ausführungsform sind die Fixierungsteile 123 Schraublöcher an den vier Ecken der Sendebasis 120, und die Sendebasis 120 wird durch Schrauben oder Bolzen oder andere Komponenten fixiert.
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Außerdem können Fixierungsmagnete 124 auf der vom Aufladungsempfänger 200 abgewandten Seite der Sendebasis 120 vorgesehen sein, wodurch sich der Aufladungssender 100 leicht an einem Metallobjekt fixieren lässt.
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In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Aufladungssender 100 durch Befestiger oder Klemmen oder andere Komponenten fixiert werden.
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An der Ladekontaktfläche des Aufladungssenders 100 und/oder des Aufladungsempfängers 200 ist eine Silicon/Kieselgelschicht vorgesehen. Einerseits kann die Kieselgelschicht die Reibungskraft zwischen dem Aufladungsempfänger 200 und dem Aufladungssender 100 im Ladevorgang erhöhen, wenn der Aufladungssender 100 in einem nicht ebenen Zustand ist, wodurch verhindert wird, dass der Aufladungsempfänger 200 herabfällt und beschädigt wird; andererseits kann die Kieselgelschicht Wärme von den Spulen wirksam ableiten, wodurch eine gute Wärmeableitwirkung erzielt wird.
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In der Ausführungsform sind die Sendespule 100 und die Empfangsspule 210 im Gerät vorgesehen, und wenn der Aufladungsempfänger 200 aufgesetzt wird, lassen sich die Sendespule 110 und die Empfangsspule 210 nicht rasch ausrichten. Um dieses Problem zu lösen, sind Anzeigeschichten (nicht dargestellt) an Außenkontaktflächen des Aufladungssenders 100 und des Aufladungsempfängers 200 vorgesehen. Durch Anordnen der Anzeigeschichten kann ein Bediener die Positionen der Sendespule 110 und der Empfangsspule 210 leicht erkennen, die Sendespule 110 und die Empfangsspule 210 lassen sich beim Aufsetzen ungefähr aneinander ausrichten, und die Sendespule 110 und die Empfangsspule 210 lassen sich allein durch geringfügige Verlagerungskorrektur durch die Wirkung der ersten Positionierungsmagnete 130 und der zweiten Positionierungsmagnete 230 rasch präzise positionieren.
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In der Ausführungsform der Erfindung können die Anzeigeschichten, ohne darauf beschränkt zu sein, durch Zeichnen der ungefähren Positionen der Spulen auf die Kontaktflächen oder Bilden von Anzeigevorsprüngen an den Positionen der Kontaktflächen gezeigt werden, die den Spulen entsprechen.
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Drahtlos aufladbares Beleuchtungsgerät (10), gekennzeichnet durch: einen Aufladungssender (100), wobei der Aufladungssender (100) eine Sendespule, die zur Leistungsübertragung dient, und eine Sendebasis (120), die zum Anbringen der Sendespule dient, wobei zwei erste Positionierungsmagnete (130) an der Sendebasis vorgesehen sind und jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Sendespule angeordnet sind; einen Aufladungsempfänger (200), wobei der Aufladungsempfänger (200) eine Empfangsspule (210), die zum Empfangen von Leistung dient, eine Leuchtvorrichtung (240), die elektrisch mit der Empfangsspule verwendet wird, und ein Gehäuse (220), das zum Unterbringen der Empfangsspule und der Leuchtvorrichtung dient, wobei zweite Positionierungsmagnete (230) jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Empfangsspule angeordnet sind; wobei der Aufladungssender und/oder der Aufladungsempfänger durch gegenseitige Anziehung zwischen den ersten Positionierungsmagneten und den zweiten Positionierungsmagneten bewegt werden können, wodurch die Sendespule in ihrer Position der Empfangsspule entspricht.
