KR20080094953A - Ｒｆ 전력 송신기 및 망 구현 - Google Patents

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KR20080094953A
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찰스 이. 그린
다니엘 더블유. 해리스트
존 지. 셰어러
미셸 미글리우올로
그레고리 더블유. 푸슈니그
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파워캐스트 코포레이션
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Abstract

전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템이 개시된다. 이 시스템은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 시스템은 송신기가 전기적으로 접속되는 AC 전력 그리드,또는 DC 그리드를 포함한다. 또한 RF 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 조정가능한 RF 전력 송신기가 개시된다. 또한 RF 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템이 개시된다. 이 시스템은 안테나 또는 조명 설비 또는 등 또는 배터리 충전 유닛 또는 배터리를 가진 컴퓨터를 포함할 수 있다. 또한 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치가 개시된다. 또한 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법이 개시된다.
전력 수확장치, 아웃렛, 송신기, 조명 설비, 안테나, 커버리지 영역

Description

ＲＦ 전력 송신기 및 망 구현{IMPLEMENTATION OF AN RF POWER TRANSMITTER AND NETWORK}
본 발명은 전력 수확장치(power harvesting device)에 전력을 무선으로 송신하는 것에 관한 것이다. 특히 본 발명은 전력 수확장치로 전력을 무선 송신하기 위한 전력 송신기를 구현하는 것에 관한 것이다.
프로세서 능력이 확장되고 전력 요건이 감소함에 따라, 와이어(wires) 또는 전원코드(power cords)에 완전히 독립적으로 동작하는 장치가 폭발적으로 증가하고 있다. 이들 "언테더(untethered)" 장치는 셀폰 및 무선 키보드로부터 건물 센서 및 능동형 RFID(Radio Frequency Identification) 태그까지의 범위에 이른다.
이들 언테더 장치의 엔지니어 및 설계자는 주로 주요 설계 매개변수로서 배터리를 사용하여 휴대용 전원의 한계를 계속 다루어야 한다. 프로세서 및 휴대용 장치의 성능은 무어의 법칙(Moore's law)에 의해 18-24 개월마다 두 배로 되어온 반면에, 용량의 관점에서 배터리 기술은 매년 기껏해야 6% 만이 증가해 왔다. 전력을 고려하여 설계하고 최신 배터리 기술을 이용해도, 병참 업무(logistics) 및 건물 자동화 등의 많은 수의 언테더 장치를 필요로 하는 애플리케이션에 대하여 라이프타임 코스트 및 유지관리 요건을 만족시키지 못한다. 양방향 통신을 필요로 하는 오늘날의 장치는 장치의 전원(전형적으로 배터리)의 교체 또는 재충전을 위해 3개월 내지 18개월마다 예정된 유지관리를 필요로 한다. 자동 유틸리티 미터 판독기와 같이 임의의 신호를 수신하지 않고 그들의 상태를 단순히 브로드캐스트하는 단방향 장치는, 보다 양호한 배터리 수명을 가지고, 통상적으로 10년 내의 교체를 필요로 한다. 두 유형의 장치의 모두의 경우에, 예정된 전원 유지관리는 비용이 들며 장치를 모니터링 및/또는 제어할 예정인 전체 시스템에 파괴적일 수 있다. 예정에 없는 유지관리 활동은 더 많은 비용이 들며 파괴적이다. 거시적 수준에서, 내부 배터리와 관련된 비교적 높은 비용은 실용적 또는 경제적으로 실행가능한, 배치될 수 있는 장치의 수를 감소시킨다.
언테더 장치에 대한 전력 문제의 이상적인 해결방안은 환경으로부터 충분한 에너지를 수집하여 동력화할 수 있는 장치 또는 시스템이다. 이 에너지는 햇빛, 진동, 열 또는 전자기 방사와 같은 다수의 상이한 소스로부터 동력화될 수 있다. 동력화된 에너지는 언테더 장치에 직접 전력공급하거나 또는 전력 공급을 증가시킨다. 그러나 이 이상적인 해결방안은 환경의 낮은 에너지로 인하여 구현하기에 항상 실용적이지는 않을 수 있고, 장소 제약은 전용 에너지 공급을 사용할 능력을 제한할 수 있다. 제안된 발명은 이들 요소를 고려하여, 이상적인 상황과 보다 제한적인 환경 모두에 대한 해결방안을 제공한다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급(powering)하기 위한 전력 송신 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 시스템은 송신기가 전기적으로 접속된 AC 전력 그리드(power grid)를 포함한다.
전력 그리드는 아웃렛(outlet)을 가질 수 있다. 송신기는 아웃렛으로 플러그(plug)되는 코드를 가질 수 있다. 송신기는 아웃렛으로 직접 플러그될 수 있다. 전력 그리드는 조명(light)을 가질 수 있다. 송신기는 그리드로부터 얻은 AC 전력을 사용가능한 DC 전압 또는 전류로 변환할 수 있는 AC-DC 변환기를 포함할 수 있다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 시스템은 송신기가 전기적으로 접속되는 DC 전력 그리드를 포함한다.
본 발명은 RF 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한, 조정가능한 RF 전력 송신기에 관한 것이다. 송신기는 3"x 3"x 8 인치보다 크지 않은 외부 치수를 가진 하우징(housing)을 포함한다. 송신기는 전원 입력(power input)을 포함한다. 송신기는 전원 입력과 통신하는 주파파수 발생기를 포함한다. 송신기는 주파수 발생기와 통신하는 증폭기를 포함한다. 송신기는 주파수 발생기에 연결된 제어기를 포함한다. 송신기는 증폭기에 연결된 안테나를 포함한다.
본 발명은 RF 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 안테나를 가진 컴퓨터를 포함한다. 이 시스템은 안테나와 통신하는 RF 송신기를 포함한다. 시스템은 RF 송신기 및 컴퓨터와 전기적으로 통신하는 전원을 포함한다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 장치는 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 포함한다. 본 장치는, 송신기가 배치되며 그로부터 송신기가 전력을 수신하는 조명 설비(lighting fixture)를 포함한다.
조명 설비는 형광 조명 설비일 수 있다. 조명 설비는 백열 조명 설비일 수 있다. 장치는 조명 설비와 전기적으로 통신하는 조명 소스를 포함할 수 있다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 시스템은 송신기가 전기적으로 접속되는 전력을 공급하는 트랙(track)을 포함한다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 시스템은 송신기가 전기적으로 접속된 배터리 충전 유닛을 포함한다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 시스템은 송신기가 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 재충전가능한 배터리를 포함한다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 AC 전력 그리드에 전기적으로 접속하기 위한 단계를 포함한다. RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 DC 전력 그리드에 전기적으로 접속하기 위한 단계를 포함한다. RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 전원을 RF 송신기 및 컴퓨터와 전기적으로 접속하는 단계를 포함한다. RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 송신기가 배치되어 이 송신기가 전력을 수신하는 조명 설비를 적어도 하나의 RF 전력 송신기와 전기적으로 접속시키는 단계를 포함한다. RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 배터리 충전 유닛으로 전기적으로 접속하기 위한 단계를 포함한다. RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 적어도 하나의 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 시스템은 송신기가 전기적으로 접속되어 전력을 공급하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명은 도 11에 도시된 바와 같이 차량의 DC 파워 아웃렛(power outlet)으로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 장치는 송신기가 부착되어 전기적으로 접속되며 DC 파워 아웃렛으로 플러그되는 전원 플러그를 포함한다.
본 발명은 AC 파워 아웃렛을 가진 AC 전력 그리드로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 장치는, 송신기가 전기적으로 접속되며 AC 파워 아웃렛과 전기적으로 접속하는 전원 플러그를 포함한다.
본 발명은 DC 그리드의 DC 파워 아웃렛으로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 장치는, 송신기가 전기적으로 접속되며 DC 파워 아웃렛과 전기적으로 접속하는 전원 플러그를 포함한다.
본 발명은 안테나와 전원을 가진 컴퓨터로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 장치는, 송신기가 전기적으로 접속되며 컴퓨터와 전기적으로 접속하는 전원 플러그를 포함한다.
본 발명은 조명 설비로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 장치는, 송신기가 전기적으로 접속되며 조명 설비와 전기적으로 접속하는 전기 인터페이스를 포함한다.
본 발명은 적어도 하나의 조명을 가진 트랙으로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 장치는, 송신기가 전기적으로 접속되며 트랙과 전기적으로 접속하는 전기 인터페이스를 포함한다.
본 발명은 배터리 충전 유닛으로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 RF 전력 송신기를 포함한다. 이 장치는, 송신기가 전기적으로 접속되며 배터리 충전 유닛과 전기적으로 접속하는 전기 인터페이스를 포함한다.
도 1은 AC 전력 그리드로의 직접적인 배선을 통해 RF 전력망으로 통합된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 2는 차량으로 통합된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 3은 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 4는 AC 전력 그리드상에 AC 아웃렛을 교체함으로써 RF 전력망으로 통합된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 5는 조명 소스를 교체함으로써 RF 전력망으로 통합된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 6은 조명 소스과 결합하여 사용함으로써 RF 전력망으로 통합된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 7은 RF 전력 송신기 및 조명 소스의 통합을 통하여 RF 전력망으로 통합된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 8은 RF 전력 송신기를 포함한 조명 설비를 도시하는 도면.
도 9는 코드를 통해 AC 아웃렛에 연결함으로써 RF 전력망으로 통합된 RF 전 력 송신기를 도시하는 도면.
도 10은 AC 아웃렛과 직접적인 연결을 통해 RF 전력망으로 통합된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 11은 차량에서 DC 파워 아웃렛으로 플러그되는 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 12는 AC 아웃렛과 직접적인 연결을 통하여 RF 전력망으로 통합된 RF 전력 송신기 및 배터리 충전기를 도시하는 도면.
도 13은 랩탑 컴퓨터의 USB 포트로 플러그된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 14는 전력 중계에 사용되는 RF 전력공급된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 15는 AC 또는 DC 전력을 제공하는 트랙에 연결된 RF 전력망으로 통합된 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
도 16a 내지 도 16d는 도 15에 도시된 망과 사용가능한 다양한 트랙을 도시하는 도면.
도 17은 2 케이블 트랙으로써 사용가능한 RF 전력 송신기를 도시하는 도면.
본 발명은, 동일한 참조 문자가 도면에 걸쳐 동일 부분을 식별하는 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 완전히 이해될 것이다.
이후의 설명을 이해하기 위하여, "상위","하위", "우측", "좌측", "수직", " 수평", "상부", "하부", 그리고 이들의 파생어는 도면에서 나타낸 바와 같이 본 발명과 관련된다. 그러나 본 발명은 특히 반대로 명시되는 것을 제외하고 다양한 대체 변경 및 단계 시퀀스를 포함한다는 것을 이해해야 한다. 또한 첨부된 도면에 도시되고 후속된 명세서에 기술되는 특정 장치 및 처리는 단지 본 발명의 예시적인 실시예이다. 따라서 여기에 개시된 실시예와 관련된 특정 치수 및 다른 물리적 특징은 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같은 전력 수확장치(12)에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템(10)에 관한 것이다. 시스템(10)은 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 시스템(10)은 송신기(14)가 전기적으로 접속되는 AC 전력 그리드(16)를 포함한다.
전력 그리드는 아웃렛(18)을 가질 수 있다. 송신기(14)는 도 9에 도시된 아웃렛(18)으로 플러그된 코드(20)를 가질 수 있다. 송신기(14)는 도 10에 도시된 바와 같은 아웃렛(18)으로 직접 플러그될 수 있다. 전력 그리드는 도 1에 도시된 바와 같은 조명(22)을 가질 수 있다. 송신기(14)는 그리드로부터 얻은 AC 전력을 사용가능한 DC 전압 또는 전류로 변환할 수 있는 AC-DC 변환기(28)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 전력 그리드는 조명(22)을 턴온하기 위한 조명 스위치(24)를 가진다. 그리드는 바람직하게 벽 배선(33)에 포함된다. 송신기(14)는 도 4에 도시된 바와 같이 아웃렛(18)과 통합될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 그리드는 조명 설비(26)를 가질 수 있고, 송신기(14)는 조명 설비(26)와 접촉한다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 그리드는 조명 설비(26) 및 조명(22)을 가질 수 있고, 송신기(14)는 조명 설비와 접촉할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 그리드는 송신기(14)가 접촉하는 전주(utility pole)(32)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 그리드는 송신기(14)가 접촉하는 정션 박스(junction box)(34)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템(10)에 관한 것이다. 시스템은 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 시스템(10)은, 송신기(14)가 전기적으로 접속된 DC 전력 그리드(30)를 포함한다.
바람직하게, 송신기(14)는 차량(36)에 배치된다. 송신기(14)는 차량(36)의 캐빈(cabin)에 걸쳐 커버리지 영역(38)을 제공할 수 있다. 송신기(14)는 차량(36)의 대시(dash), 트렁크, 캐빈, 천장 또는 엔진실과 접촉할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 RF 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 조정가능한 RF 전력 송신기(14)에 관한 것이다. 송신기(14)는 3"x 3"x 8 인치보다 크지 않은 외부 치수를 갖는 하우징(40)을 포함한다. 송신기(14)는 전원 입력(42)을 포함한다. 송신기(14)는 전원 입력(42)과 통신하는 주파수 발생기(44)를 포함한다. 송신기(14)는 주파수 발생기(44)와 통신하는 증폭기(46)를 포함한다. 송신기(14)는 주파수 발생기(44)와 연결된 제어기(48)를 포함한다. 송신기(14)는 증폭기(46)에 연결된 안테나(50)를 포함한다.
송신기(14)는 전원 입력(42), 주파수 발생기(44) 및 증폭기(46)가 배치된 회로판(52)을 포함할 수 있다. 송신기(14)는 회로판(52)과 접촉하는 히트 싱 크(heat sink)를 포함할 수 있다. 송신기(14)는 회로판(52)에 인접하게 배치된 팬(fan)(56)을 포함할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명은 RF 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템(10)에 관한 것이다. 시스템(10)은 안테나(50)를 가진 컴퓨터(58)를 포함한다. 시스템(10)은 안테나(50)와 통신하는 RF 송신기(14)를 포함한다. 시스템(10)은 RF 송신기(14) 및 컴퓨터(58)와 전기적으로 통신하는 전원(60)을 포함한다.
바람직하게, RF 송신기(14)는 컴퓨터(58)에 연결된다, 컴퓨터(58)는 전력 포트(64)를 가질 수 있고, 송신기(14)는 전력 포트(64)로 플러그된다. 전력 포트(64)는 USB 포트(64)일 수 있다. 안테나(50)는 송신기(14)와 통합될 수 있다. 대안적으로, 시스템(10)은 디스플레이(62)를 포함할 수 있고, 안테나(50)는 디스플레이(62)와 접촉한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 장치(80)에 관한 것이다. 장치(80)는 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 장치(80)는, 송신기(14)가 그 안에 배치되고 송신기(14)가 그로부터 전력을 수신하는 조명 설비(26)를 포함한다.
조명 설비(26)는 형광 조명 설비(26)일 수 있다. 조명 설비(26)는 백열 조명 설비(26)일 수 있다. 조명 설비(26)는 LED 조명 설비(26)일 수 있다. 장치(80)는 조명 설비(26)와 전기적으로 통신하는 조명 소스를 포함할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력 공급하기 위한 전력 송신시스템(10)에 관한 것이다. 시스템(10)은 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 시스템(10)은 송신기(14)가 전기적으로 접속되며 전력을 공급하는 트랙(66)을 포함한다.
바람직하게, 적어도 두 개의 전력 송신기(14)가 있다. 시스템(10)은 트랙(66)에 전기적으로 접속된 적어도 두 개의 조명(22)을 포함할 수 있다. 도 16a 내지 도 16d에 도시된 바와 같이, 트랙(66)은 제1 도전체(68) 및 제2 도전체(70)를 포함할 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 트랙(66)은 벽 또는 천장에 부착된 지지부(72)를 포함할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템(10)에 관한 것이다. 시스템(10)은 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 시스템(10)은 송신기(14)가 전기적으로 접속되는 배터리(74) 충전 유닛을 포함한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템(10)에 관한 것이다. 시스템(10)은 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 시스템(10)은 송신기(14)가 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 재충전가능한 배터리(74)를 포함한다.
시스템(10)은 배터리(74)에 전자적으로 연결된 전력 수확장치(12)로 전력을 송신하는 제2 RF 전력 송신기(14')를 포함할 수 있다. 밸브 센서(76)는 전력 수확장치(12')에 의해 전력공급되는 밸브 센서(76')를 포함할 수 있다. 시스템(10)은 RF 전원 중계기(power repeater)(78)를 포함할 수 있다.
본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 AC 전력 그리드(16)에 전기적으로 접속하는 단계를 포함한다. RF 전력 송신기(14)를 이용하여 전력을 송신하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 DC 전력 그리드(30)에 전기적으로 접속시키는 단계를 포함한다. RF 전력 송신기(14)를 이용하여 전력을 송신하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 전원(60)을 RF 송신기(14) 및 컴퓨터(58)와 전기적으로 접속시키는 단계를 포함한다. RF 전력 송신기(14)를 이용하여 전력을 송신하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 송신기(14)가 그 안에 배치되고 송신기(14)가 그로부터 전력을 수신하는 조명 설비(26)와, 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 전기적으로 접속하는 단계를 포함한다. RF 전력 송신기(14)를 이용하여 전력을 송신하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 배터리(74) 충전 유닛에 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 전기적으로 접속하는 단계를 포함한다. RF 전력 송신기(14)를 이용하여 전력을 송신 하는 단계가 있다.
본 발명은 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 시스템(10)에 관한 것이다. 본 시스템(10)은 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 시스템(10)은 송신기(14)가 전기적으로 접속되며 전력을 공급하기 위한 수단을 포함한다.
이 수단은 AC 전력 그리드(16), DC 전력 그리드(30), 배터리(74) 또는 여기서 식별되는 임의의 다른 전력원일 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명은 차량(36)의 DC 파워 아웃렛(18)으로부터 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 장치(80)에 관한 것이다. 장치(80)는 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 장치(80)는, 송신기(14)가 부착되어 전기적으로 접속되며 DC 파워 아웃렛(18)에 플러그되는 전원 플러그(82)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 AC 파워 아웃렛(18)을 가진 AC 전력 그리드(16)로부터 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 장치(80)에 관한 것이다. 장치(80)는 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 장치(80)는, 송신기(14)가 전기적으로 접속되며 AC 파워 아웃렛(18)과 전기적으로 접속하는 전원 플러그를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 DC 그리드(30)의 DC 파워 아웃렛(18)으로부터 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 장치(80)에 관한 것이다. 장치(80)는 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 장치(80)는 송신기(14)가 전기적으로 접속되며 DC 파워 아웃렛(18)과 전기적으로 접속하는 전원 플러그를 포함한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명은 안테나(50) 및 전원을 가진 컴퓨터(58)로부터 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 장치(80)에 관한 것이다. 장치(80)는 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 장치(80)는, 송신기(14)가 전기적으로 접속되며 컴퓨터(58)와 전기적으로 접속하는 전원 플러그를 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 조명 설비(26)로부터 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 장치(80)에 관한 것이다. 장치(80)는 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 장치(80)는, 송신기(14)가 전기적으로 접속되며 조명 설비(26)와 전기적으로 접속하는 전기 인터페이스를 포함한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명은 적어도 하나의 조명(22)을 가진 트랙(66)으로부터 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 장치(80)에 관한 것이다. 장치(80)는 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 장치(80)는, 송신기(14)가 전기적으로 접속되며 트랙(66)과 전기적으로 접속하는 전기 인터페이스를 포함한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명은 배터리(74) 충전 유닛으로부터 전력 수확장치(12)를 무선으로 전력공급하기 위한 장치(80)에 관한 것이다. 장치(80)는 RF 전력 송신기(14)를 포함한다. 장치(80)는, 송신기(14)가 전기적으로 접속되며 배터리(74) 충전 유닛과 전기적으로 접속하는 전기 인터페이스를 포함한다.
RF 전력 송신기 및 RF 전력망의 설계는, 본 명세서에 참조로서 모두 병합되는 미국특허출원 제11/356,892호 "Pulse Transmission Method", 미국 일부-계속 특허 출원 제11/651,818호 "Pulse Transmission Method", 미국 가특허 출원 제 11/438,508호 "Power Transmission Network, 그리고 미국 일부-계속 가출원 제60/833,864호 "Power Transmission Network and Method"에 상세히 기술되어 있다. 참조된 특허들은 RF 전력 송신기 및 RF 전력망이 다양한 송신기 및 안테나(50) 결합에 대해 어떻게 구성될 수 있는 지를 상세히 보여준다. 그러나, 송신기(들)(14), 제어기(들)(48) 및/또는 안테나(들)(50)과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 이들 모두에 필요한 컴포넌트를 동작시키는 데 사용되는 전력을 RF 전력 송신기(14) 및 RF 전력망이 어떻게 도출하는 지를 기술하는 것이 유리하게 되며, 본 발명의 초점이 된다. RF 전력망이 하나보다 많은 RF 전력 송신기로 구성될 시에 커버리지 영역(38)은 오버랩하거나 또는 오버랩되지 않을 수 있으며, RF 전력 송신기(14)는 펄스형이거나 또는 연속적일 수 있는 생성된 RF 전력을 송신하기 위해 하나 이상의 안테나(50)를 포함한다는 점에 주목해야 한다. 또한 RF 전력 송신기(14) 및 RF 전력망은 하나 이상의 RF 수확장치를 직접 전력공급하거나, 혹은 전력 저장 소자를 충전, 재충전 또는 세류 충전(trickle charge)을 하는 데 사용될 수 있다는 점에 주목해야 한다. 임의의 RF 수확장치가 사용될 수 있지만, 미국 가출원 제11/584,983호 "Method and Apparatus for High Efficiency Rectification for Various Loads"에 기술된 RF 전력 수신기와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 RF 전력 수신기가 본 발명에 사용될 수 있다. RF 수확회로를 포함한 장치는, 본 명세서에서, RF 수확장치, RF 전력 수확장치(12) 또는 RF 전력 수신기로 지칭될 수 있다. 또한 RF 에너지를 직류(DC)와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 사용가능한 형태로 변환하기 위한 수신 안테나(50)를 갖는 또는 갖지 않은 장치(80)는, 본 명 세서에서 RF 수확회로, RF 전력 수확기 또는 RF 전력 수신기로 지칭될 수 있다.
본 발명에서 RF 전력 송신기(14) 및 RF 전력망은 장치가 전력 송신원에 비교적 근접할 것을 요구하는, 유도성 결합을 사용하는 RF 전력 송신기(14)와 혼동되어서는 안된다. 저자 Klaus Finkenzeller에 의한 RFID 핸드북은, RF파의 파장인 람다(lambda)의 0.16배보다 작은 송신기(14)와 수신기 간의 거리로서 유도성 결합 영역을 정의한다. 제안된 발명은 원거리장(far-field) 영역뿐만 아니라 근거리장(near-field)(종종 유도성으로 지칭됨)에서도 전력을 얻을 수 있다. 원거리장(far-field) 영역은 람다의 0.16배보다 큰 거리이다.
RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력망을 위한 전력을 얻기 위한 한 방법은 100 내지 240V로 조명, 아웃렛 및 다른 장치에 전력을 공급하는데 사용되는 AC 전력 그리드 또는 소스에 RF 전력 송신기(14) 또는 RF 전력망을 하드와이어링(hardwire)하는 것이다. 이것은 새로운 구성 프로젝트에 대한 이상적인 선택일 수 있으며, 여기서 배선을 쉽게 액세스할 수 있고 RF 전력 송신기(14)를 배선, 조명 설비(26), 스위치 및 아웃렛을 따라 설치할 수 있다. RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력망은 AC 전력 메인 또는 소스로부터 얻은 AC 전력을 3.3 내지 48V와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 사용가능한 DC 전압(또는 전류)으로 변환할 수 있는 AC-DC 변환기(28)를 포함할 수 있다. 이 송신기(14) 및 망 구현의 예는 도 1에 도시되어 있다. RF 전력 송신기(들)(14) 및/또는 RF 전력망은 사용가능한 경우에 DC 망 또는 소스로 하드와이어링될 수 있고, 필요한 경우에 RF 전력 송신기(들)(14) 및/또는 RF 전력망은 DC-DC 변환기를 사용하여 올바른 동작 전압을 얻을 수 있다는 데에 주목해야 한다. DC 망 또는 소스의 예는 자동차, 차, 트럭, 밴, RV(recreational vehicle), 버스, 공용 운송수단, 상용 트럭, 상용 설비, 구성 설비, 산업 설비, 농장 설비, 비행기, 보트, 배, 해양선박, 컴퓨터(58), 또는 DC 망 또는 소스를 포함하는 임의의 다른 유인 또는 무인 장치(80)내의 배선을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 예로서, RF 전력 송신기(14)는 자동차 내에 12V DC 망 또는 소스로 하드와이어링될 수 있다. 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)는 자동차의 내부 또는 외부의(커버리지 영역(38) 내인 경우) RF 전력 수확장치(12)에 RF 전력을 공급하기 위해 자동차의 엔진실, 대시, 천장, 캐빈 또는 트렁크에 설치될 수 있다. RF 전력 수확장치(12)는 셀룰러폰, 셀룰러폰 부속품, 카폰, 음성 통신장치, PDA, 음악재생기, 랩탑, 인형, 차센서 또는 전력을 필요로 할 수 있는 다른 장치를 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다.
예로서, RF 전력 송신기(14)는 커버리지 영역(38) 내에 RF 에너지 수확장치로 RF 전력을 공급하기 위해 전주(32)상에 장착되어 AC 전력 그리드(16)에 하드와이어링될 수 있다. RF 전력망을 제공하기 위해 다중 RF 전력 송신기(14)가 구현될 수 있다.
구체적인 예로서, 셀룰러폰이 자동차 내부 또는 자동차 외부에 있지만 여전히 RF 전력 송신기(14)의 커버리지 영역(38)내에 있는 동안에, 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)는 RF 전력 수확회로를 포함한 셀룰러폰을 충전시키기 위하여 자동차의 대시보드에서 DC 망에 직접 하드와이어링함으로써 구현될 수 있다. 이 예에서 자동차의 커버리지 영역(38)은 도 2에 도시된 바와 같이 자동차의 캐빈에 걸쳐 커버리지 영역을 가지도록 설계된다. 대부분의 자동차의 경우, 커버리지 영역(38)은 RF 전력 송신기(14)로부터 6 내지 8 피트의 범위를 가진다. 커버리지 영역(38)은 RF 전력 송신기(14)에 의해 생성되는 최소 전기 및/또는 자기장 세기에 의해 정의된다. RF 전력 송신기(14)의 범위 또는 커버리지 영역(38)은 RF 전력 송신기(14)로부터 RF 전력 송신기(14)에 관한 특정 각에 대한 커버리지 영역(38)의 외부 범위까지의 거리로서 정의된다. 커버리지 영역(38)은 상이한 형태 및 크기를 가질 수 있고, RF 전력 송신기(14) 전력레벨, RF 전력 송신 안테나(50)의 이득 및 방사 패턴, 환경, 및 커버리지 영역(38)에서 RF 전력 수확장치(12)의 전력 요구를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는 다수의 인자에 의존한다. 자동차의 경우, 최대 6 피트 범위를 가진 캐빈 내에서 RF 전력 수확장치(12)에 1mW의 전력을 공급할 필요가 있을 수 있다. 전방향성 안테나(50)가 915MHz에서 RF전력 송신기(14) 및 RF 수확회로에 의해 사용되는 경우, RF 전력 송신기(14)는 6 피트 범위에서 RF 전력 수확장치(12)에 필요한 전력을 공급하기 위하여 RF 전력 송신 안테나(50)에 2W의 전력을 공급할 필요가 있다. RF 전력 송신기(14)는 이들 요건을 만족시키도록 설계 및 구성되었다. 조정가능한 RF 전력 송신기(14)는 CW(continuous-wave) 또는 PW(pulsed-wave)로서 0.25W 내지 20W의 전력을 송신할 수 있다. 송신기(14)는 도 3에 도시된 바와 같이 1.5 x 1.5 x 4.775 인치의 외부 치수를 가진다. 915MHz에서의 전방향성 안테나(50)는 6인치 길이 및 0.1 인치 직경을 가진 반파 쌍극(half-wave dipoles)으로써 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 RF 전력 송신기(14)는 유리할 경우 본 명세서의 임의의 실시 예에 사용될 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 AC 또는 DC 전력을 수신하기 위한 전원 입력(42), 적절한 주파수(들)를 발생하기 위한 주파수 발생기(44), 증폭기(46), 및/또는 출력 전력(이득 또는 감쇠)을 조정하기 위한 사전증폭기, 증폭기(46) 및 주파수 발생기(44)를 제어하기 위한 제어기(48), RF 전력 송신기(14)로부터의 열을 발산시키거나 냉각시키기 위한 히트 싱크(heat sink)(54), 냉각을 위해 히트 싱크(54) 및/또는 인쇄회로기판(52)을 통하는 또는 가로지르는 공기 흐름을 제공하기 위한 팬(56), 컴포넌트 탑재를 위한 인쇄회로 기판(PCB)(52), 및 RF 전력 송신 안테나(50)로 RF 전력을 공급하기 위한 RF 출력 연결을 포함할 수 있다. 또한 RF 전력 송신 안테나(50)는 PCB상으로 통합될 수 있다.
하나 이상의 안테나(50)가 본 발명에 사용될 수 있으며, 안테나(50)는 전방향성 또는 지향성 방사 패턴을 가질 수 있고, 선형, 원형, 타원형, 이중, 또는 RF 전력 시스템(10)에 유리할 수 있는 임의의 다른 형태의 편광을 가지도록 설계될 수 있다는 점에 주목해야 한다.
컴퓨터(58)를 가진 DC 망 또는 소스의 경우, 컴퓨터(58)에 또는 그 주위에 위치한 장치들에 RF 전력을 공급하기 위하여, RF 전력 송신기(14)는 12V 전원(60)에 하드와이어링될 수 있다. 컴퓨터(58)는 RF 전력 송신기(14)와 통신하며, 내부 또는 외부에 위치한 하나 이상의 안테나(50)를 가질 수 있다. 예로서, 안테나(50)가 모니터 또는 디스플레이상에 장착되는 반면에, RF 전력 송신기(14)는 컴퓨터(58) 케이스에 위치할 수 있다. 모니터는 보다 양호한 커버리지 영역(38) 또는 네트워크를 제공하기 위하여 스크린상의 각 면상에 하나씩 있는 두 개의 안테 나(50)를 가질 수 있다. 안테나(50)는 하나의 또는 두 개의 동축 케이블을 사용하여 컴퓨터(58) 케이스에 연결될 수 있거나, 혹은 RF 전력이 모니터 케이블에서 도전체를 통해 공급될 수 있다. 구체적인 예로서, RF 전력 송신기(14)는 CD-ROM 및 DVD 드라이브에 전형적으로 사용되는 컴퓨터(58) 타워 내의 베이(bay)에 RF 전력 송신기(14)를 고정할 수 있게 하는 5.75 x 6.69 x 1.63 인치의 치수를 가질 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 컴퓨터(58) 전원(60)으로부터 플러그(82)를 수용할 수 있다. RF 전력 송신 안테나(50)는 RF 전력 송신기(14)의 전면상에 형성될 수 있거나, 혹은 컴퓨터(58) 타워의 외부에 있을 수 있다. 부가적으로, RF 전력 송신기(14)는 RF 전력 송신기(14)의 제어를 위해, 또는 RF 전력 송신기(14)로부터 RF 전력을 수신하는 RF 전력 수확장치(12)와의 통신을 제어하기 위해 컴퓨터(58)와 내부적으로 통신하거나 컴퓨터(58)의 일부일 수 있다. 또한 RF 전력 송신기(14)는 표준 컴퓨터(58)에 플러그되도록 설계된 카드, 또는 PCI 버스 슬롯, AGP 슬롯, PCI 익스프레스 슬롯, ISA 슬롯, PCMCIA 슬롯, 또는 임의의 다른 컴퓨터(58) 또는 랩탑 슬롯과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 랩탑 슬롯으로 형성될 수 있다. 소정 애플리케이션에서, RF 전력 송신기(14)는 또한 컴퓨터(58) 타워의 내부 또는 외부의 RF 전력 안테나(50)와 함께 컴퓨터(58)의 마더보드상에 형성될 수도 있다.
또한 RF 전력 송신기(14)는 AC 또는 DC 아웃렛(18) 또는 스위치와 같은 높이로 장착되거나 오목하게 들어갈 수 있고, 또는 RF 전력 송신기(14) 및 RF 전력 안테나(50)를 포함하기 위해 기존의 또는 특화된 AC 또는 DC 아웃렛(18)을 대체하거나 또는 그와 결합하여 함께 사용될 수 있다. 이 예는 도 4에서 알 수 있는데, 여 기서 도 1의 AC 아웃렛(18)이 RF 전력 송신기(14)로 대체되었다. RF 전력 송신기(14)는 벽과 함께 같은 높이로 장착된다. 이 예에서, 박스는 거기에 플러그되는 장치로 AC 전력을 공급하기 위한 기능을 포함할 뿐만 아니라 벽 뒤에 장착된 RF 전력 안테나(50)를 통해 RF 전력을 송신한다. 또한 RF 전력 송신기(14)는 내부적인 RF 전력 안테나(50)를 갖는 표준 정션박스(34)에 완전히 들어맞거나, 혹은 안테나(50)가 정션박스(34) 또는 정션박스(34) 커버를 통해 빠져나가는 커넥터에 의해 정션박스(34) 외부에서 연결될 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 정션박스(34)에 들어맞도록 3.8 x 3.8 x 2.1인치의 치수를 가질 수 있고, RF 전력 송신 안테나(50)는 915MHz RF 전력 송신기(14)에 대하여 6인치의 길이와 0.1인치의 직경을 가질 수 있다. 소정 예에서, 정션박스(34)의 커버가 RF 전력 안테나(50)이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 또한, 부재의 감쇠 속성에 따라, RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력 안테나(50)가 그곳에, 그 안에 또는 그 뒤에 장착되는 구조물의 부재 상에 또는 그 안에, 부분적으로 또는 완전히, RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력 안테나(50)를 내장하는 것이 가능할 수도 있다. 또한 RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력 안테나(50)는, RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력 안테나(50)가 그것을 통해 부재를 통과해 나가는 개구부가 필요 없도록, 부재의 뒤에 위치할 수 있다. 예로서, RF 송신기(14) 및/또는 RF 전력 안테나(50)는 AC 전력 메인 또는 소스에 직접 연결로 구현될 수 있고, RF 전력 송신기(14)의 주파수에서 저감쇠벽의 뒤에 완전히 위치할 수 있다.
기존 구조 또는 단순한 설치를 요하는 구현의 경우에, RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력망에 대한 전력을 도출하기 위한 부가적인 방법을 개발하는 것이 유리할 수 있다. 예로서, 기존 빌딩에서, AC 전력 메인으로 RF 전력 송신기(들)를 하드와이어링하기 위하여 벽 또는 천장 내부의 배선에 접근할 필요가 있을 수 있고 그를 위해 개구부를 만들고 수리하는 것이 필요할 수 있다. 벽에 개구부를 만드는데 필요한 파괴 및 건설에는 빌딩 허가, 및 전기기사, 목수 또는 다른 도급자와 같은 숙련되거나 경험있는 사람이 필요할 수 있다. 이 처리는 소정 구현을 위한 매력적인 해결방안이 아닐 수 있다. 따라서 RF 전력 송신기(들)(14)의 직접적인 하드와이어링 이외의 부가적인 방법을 개발할 필요가 있게 된다. 이러한 한가지 방법은 기존 조명 설비(26), 램프 또는 조명 소스에 대한 다른 전력 리셉터클(power receptacle)과 함께 사용될 수 있는 송신기(14)를 설계하는 것이다. 조명 소스는 광전구, 백열 조명, 형광 전구, 형광 조명, 할로겐 전구, LED(light-emitting diode), OLED(organic LED), 풀 스펙트럼 전구 또는 임의의 다른 광 생성 장치를 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 예로서, 송신기(14)는 Candelabra/E12, Intermediate/E17, Medium/E26, Mogul/E39, Bayonet, (T8) Medium Bi-Pin, (T12) Medium Bi-Pin, (T5) Miniature Bi-Pin, 또는 AC 또는 DC 메인에 조명(22) 소스를 연결하는 데 사용되는 임의의 다른 유형의 커넥터와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 표준 또는 커스텀 베이스를 사용하여 기존 조명 설비(26), 램프, 혹은 조명(22) 소스에 대한 다른 전력 리셉터클로 플러그되거나 또는 나사로 고정(screw)될 수 있게 하는 방식으로 구성할 수 있다. 결과적인 송신기(14)는 조명(22) 이외의 RF 전력의 커버리지를 제공하기 위해 조명(22) 소스를 교체하는데, 여기서 RF 에너지는 RF 전력 수확회로를 포함한 장치로 전력을 전달하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 예는 도 5에서 알 수 있다. 본 예에서, RF 전력 송신기(14)는 그것이 교체하는 조명(22) 소스와 같이 조명 설비(26)로부터 튀어나오지만, 소정 경우에 RF 전력 송신기(14)는 설비 속으로 오목하게 들어갈 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 조명 설비(26)에 맞도록 하기 위하여 1.6 x 1.6 x 4 인치의 치수를 가질 수 있고, RF 전력 송신 안테나(50)는 915MHz RF 전력 송신기(14)에 대해 6인치의 길이 및 0.1인치의 직경을 가질 수 있다.
RF 전력 송신기(14)를 단독으로 또는 RF 전력망 내에서 구현할 때, 조명 설비(26), 램프 또는 조명(22) 소스에 대한 다른 전력 리셉터클로부터 조명(22) 소스를 완전히 제거하는 것이 항상 실용적이지는 않을 수 있다. 이 경우에, 송신기(14)는 전술한 바와 같이 기존 광 조명 설비(26), 램프 또는 조명(22) 소스에 대한 다른 전력 리셉터클로 플러그되거나 또는 나사로 고정될 수 있고, 또한 Candelabra/E12, Intermediate/E17, Medium/E26, Mogul/E39, Bayonet, (T8) Medium Bi-Pin, (T12) Medium Bi-Pin, (T5) Miniature Bi-Pin, 또는 AC 또는 DC 전력 메인으로 조명(22) 소스를 연결하는 데 사용되는 임의의 다른 유형의 커넥터와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 표준 또는 커스텀 베이스로써 조명(22) 소스를 수용할 수 있는 능력을 포함한다. 조명(22) 소스를 수용하는 능력은, 조명 설비(26), 램프, 또는 조명(22) 소스에 대한 다른 전력 리셉터클이 RF 전력 송신기(14)를 포함하게 하고, 조명 설비(26), 램프 또는 조명(22) 소스에 대한 다른 전력 리셉터클을 의미하는 조명(22) 소스는, 조명(22)을 공급하는 주기능을 수행하면서 RF 전력 수 확회로를 포함한 장치에 RF 전력을 공급하는 부기능을 수행할 수 있다. 이 방법의 예는 도 6에서 알 수 있다. 조명 설비(26), 램프 또는 조명(22) 소스에 대한 다른 전력 리셉터클에서의 베이스의 유형은 조명(22) 소스를 수용하는 RF 전력 송신기(14)에서의 베이스 유형과 상이할 수 있다. 특히, 조명 설비(26), 램프, 또는 조명(22) 소스에 대한 다른 전력 리셉터클은 Mogul/E39 베이스를 가질 수 있는 반면에, RF 전력 송신기(14)는 Medium/E26 베이스를 갖는 조명(22) 소스를 수용한다. 또한 조명 설비(26), 램프 또는 조명(22) 소스에 대한 다른 전력 리셉터클은 천장, 벽 또는 장착면으로 오목하게 들어갈 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 광전구를 수용하는 오목한 조명 설비(26)에 맞추기 위하여 4 x 4 x 1 인치의 치수를 가질 수 있고, RF 전력 송신 안테나(50)는 915MHz RF 전력 송신기(14)에 대해 6인치의 길이 및 0.1인치의 직경을 가질 수 있다.
이전 예를 간단히 하기 위해, 조명(22) 소스가 RF 전력 송신기(14) 내로 통합되어, 조명(22) 소스 및 RF 전력 송신기(14)가 도 7에 도시된 바와 같이 서로 함께 동작하게 할 수 있다. 예로서, RF 전력 송신기(14)의 안테나(50)는 기존의 조명(22) 소스 내에 포함된 금속 부분으로부터 형성될 수 있거나, 또는 안테나(50)가 커스텀(custom) 해결방안으로서 조명(22) 소스 내로 또는 상으로 통합될 수 있다. 안테나(50)는 공명 안테나(50) 구조를 형성하기 위해 조명(22) 소스의 유리 상에 금속 또는 임의의 다른 도전성 부재를 퇴적시킴으로써 형성될 수 있다. 도전성 부재는 조명(22)이 안테나(50) 구조를 통과할 수 있도록 투명 또는 반투명 속성을 가질 수 있다. 투명 안테나(50)는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은, 그러나 이로 제한 되지 않는 부재를 사용하여 형성될 수 있다. 또한 안테나(50)는 유리한 경우에 조명(22) 소스 내부에 형성될 수 있다. 지향성 조명(22) 소스가 조명(22) 반사면을 사용하여 특정 영역으로 조명(22)을 포커싱하는데 사용되는 경우에, 안테나(50)는 이 안테나(50)로부터 송신되는 RF 에너지를 반사 또는 포커싱하기 위하여, 금속이라면, 반사면을 사용할 수 있다. 각 조명 설비(26), 램프, 또는 조명(22) 소스에 대한 다른 전력 리셉터클상의 유지보수량을 감소시키기 위하여 LED와 같은 긴 수명의 조명(22)을 사용하는 것이 필요해질 수 있다. 조명(22) 소스 또는 RF 전력 송신기(14)가 정규 동작을 중지할 때, RF 전력 송신기(14) 및 조명(22) 소스의 결합은 통합된 조명(22) 소스와 RF 전력 송신기를 언플러그(unplug)하거나 나사를 풀어서 쉽게 교체될 수 있다. 중고 장치는 적용에 따라 수리 또는 간단히 폐기될 수 있다. RF 전력 송신기(14) 및 조명(22) 소스 결합은 조명 설비(26)의 오목한 곳에 들어갈 수 있다는 점에 주목해야 한다. 통합된 조명(22) 소스를 가진 RF 전력 송신기(14)는 오목하게 된 조명 설비(26)에 맞도록 4 x 4 x 6 인치의 치수를 가질 수 있고, RF 전력 송신 안테나(50)는 915MHZ RF 전력 송신기(14)에 대해 6 인치의 길이 및 0.1 인치의 직경을 가질 수 있다.
이전의 두 구현에서, RF 전력 송신기(14)는 내장된 조명(22) 소스를 수용하거나 혹은 가졌다. 소정의 적용에서, RF 전력 송신기(14)는 기존의 또는 특화된 조명 설비(26) 내에 통합될 수 있다. 예로서, 사무실 건물에서 전형적 조명은 네 개의 4 피트 형광 조명들을 포함하는 조명 설비(26)에 의해 제공된다. 이 유형의 조명 설비(26)는 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)로써 갱신될 수 있거나, 혹은 조명 설비(26)가 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)를 포함하도록 재설계될 수 있다. 이 예는 도 8에서 알 수 있다. 부가적인 예로서, RF 전력 송신기(14)는 하나 이상의 가로등에 의해 정의되는 커버리지 영역(38) 내의 RF 전력 수확장치(12)에 전력을 공급하기 위하여 가로등 내에 기존의 또는 특화된 조명 전구 및/또는 설비와 함께 사용될 수 있다. 또한 RF 전력 송신기(14)는 풍경, 인테리어, 긴급, 특수품, 자동차 또는 임의의 다른 유형의 조명 설비(26) 또는 조명(22) 생성원으로써 구현될 수 있다. 자동차의 경우, RF 전력 송신기(14)는 최종 커버리지 영역(38) 내의 장치에 RF 전력을 공급하기 위하여 인테리어 조명 또는 헤드라이트와 함께 또는 이들 내에 구현될 수 있다.
RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력망을 구현하는 다른 방식은 아웃렛(18)으로부터 직접 AC 또는 DC를 공급하는데 사용될 수 있는 플러그(82) 및 코드(20)에 의해 건물, 자동차, 장치 또는 구조물 내의 기존의 아웃렛(18), 리셉터클, 포트 또는 커넥터에 송신기(들)(14)를 연결하는 것이다. 대부분의 AC 전력 그리드(16) 또는 소스의 경우에, DC 전력은 아웃렛(18), 리셉터클, 포트(64), 커넥터, 또는 아웃렛(18), 리셉터클, 포트(64) 또는 커넥터와 RF 전력 송신기(14) 사이의 어딘가에 위치한 AC-DC 변환기(28)로부터 얻을 수 있다. 예로서, RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력망은, 데스크, 방, 집 전체, 건물 전체 층, 건물 전체, 또는 자동차에 걸쳐 커버리지를 제공하도록 설계될 수 있다. 커버리지 영역(38)은 RF 전력 송신기(14)에 의해 생성되는 최소 전기 및/또는 자기장 세기에 의해 정의된다. 데스크 또는 방의 경우에, 단일 RF 전력 송신기(14)가 요구 영역에 걸쳐 커버리지를 제공 하기에 충분할 수 있다. 따라서 RF 전력 송신기(14)는 데스크 부근 또는 방 내의 어딘가에 있는 기존의 아웃렛(18)으로 플러그되도록 설계될 수 있다. 코드(20)를 가질 수 있다는 것은, AC 또는 DC 아웃렛(18)으로부터 멀리 RF 전력 송신기(14)를 배치할 수 있게 되어, 기존의 AC 또는 DC 아웃렛(18)을 사용할 수 있게 되어, RF 전력망 설계에 융통성을 준다. 예로서, 환자가 침실 내에 위치하는 동안에 환자의 내부의 의학적 임플란트를 재충전하기 위하여 침실에 걸쳐 RF 전력 커버리지를 제공할 필요가 있을 수 있다. 그 후, RF 전력 송신기(14)는 임플란트의 배터리(74) 또는 전력 저장 소자를 재충전하기 위한 RF 전력을 의학적 임플란트에 공급하기 위하여 헤드보드에 부착될 수 있거나 혹은 침실용 탁자 위에 위치할 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 방에서 하나의 AC 아웃렛(18)에 플러그됨으로써 그의 동작 전력을 얻을 수 있는데, 여기서 AC 아웃렛(18)은 도 9에 도시된 바와 같이 RF 전력 송신기(14) 위치로부터 수 피트의 거리에 위치할 수 있다. 몇몇 RF 전력 송신기(14)는 915MHz로 설계되었고 전원코드(20)를 사용하여 기존의 AC 아웃렛(18)에 플러그된다. 제1 RF 전력 송신기(14)는 2.6 x 4.25 x 1.26 인치의 치수와 0.5W의 출력 전력을 갖는 반면에, 제2 RF 전력 송신기는 4.4 x 6.4 x 2 인치의 치수와 5W의 출력 전력을 갖는다. 제1 송신기(14)를 위한 RF 전력 송신 안테나(50)는 3인치 길이의 단극(monopole)이였던 반면에, 제2 RF 전력 송신 안테나(50)는 쌍극이고, 6인치의 길이 및 0.1의 인치 직경을 갖는다.
자동차의 경우, RF 전력 송신기(14)는 코드(20)를 통해 라이터 아웃렛(cigarette lighter outlet)(18) 또는 12V DC 파워 아웃렛(18)에 플러그될 수 있 고, 그 후 RF 전력 송신기(14)는 RF 전력 송신기(14) 및 RF 전력 안테나(50)에 의해 제공되는 커버리지 영역(38)에서 RF 전력 수확회로를 포함하는 장치에 RF 전력을 공급하기 위하여 대시 또는 중앙 콘솔 상에 배치될 수 있다.
컴퓨터(58)의 경우, RF 전력 송신기(14)는 USB, 직렬, 병렬, FireWire, 또는 임의의 다른 전력운송 포트(64)와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 기존의 또는 특화된 컴퓨터(58) 포트(64)에 플러그될 수 있다.
RF 전력 송신기(14)는 콘솔 게임시스템, 컴퓨터(58), 랩탑 컴퓨터(58), 또는 RF 전력 송신기(14)에 대한 전력을 얻는데 사용될 수 있는 커넥터, 포트(64), 리셉터클, 아웃렛(18)을 가진 임의의 다른 장치와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 다른 장치에 직접 또는 코드(20)를 이용해 플러그될 수 있다.
또한 여기에 기술한 임의의 RF 전력 송신기(14)는 아웃렛(18), 리셉터클, 포트(64), 또는 RF 전력 송신기(14)를 제공하는 동일 또는 상이한 유형일 수 있는 커넥터, 포트(64), 리셉터클, 아웃렛(18)을 가짐으로써 다른 장치로 전력을 공급하는 능력을 가질 수 있다는 점에 주목해야 한다. 예로서, USB 또는 이더넷 포트(64)로부터 전력공급되는 RF 전력 송신기(14)는 다른 장치가 RF 전력 송신기(14)와 동일한 USB 또는 이더넷 포트(64)를 사용할 수 있도록 USB 또는 이더넷 포트(64)를 가질 수 있다.
소정의 적용에서, 코드(20)가 아웃렛(18), 리셉터클, 포트(64) 또는 커넥터로부터 RF 전력 송신기(14)까지 이어질 필요는 없을 수 있다. AC 또는 DC 아웃렛(18), 리셉터클, 포트(64), 또는 커넥터는 RF 전력 송신기(14)가 아웃렛(18), 리 셉터클, 포트(64) 또는 커넥터의 위치에 위치할 때에 필요한 RF 에너지 커버리지를 제공하는 위치에 배치될 수 있다. 이들 경우에, RF 전력 송신기(14)는 확장 코드(20)의 필요 없이 아웃렛(18), 리셉터클, 포트(64) 또는 커넥터로 간단히 플러그될 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 아웃렛(18), 리셉터클, 포트(64) 또는 커넥터로 삽입된 AC 또는 DC 프롱(prongs)으로부터 생성된 마찰에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 지지될 수 있다. 또한 RF 전력 송신기(14)는 다른 장치가 이 RF 전력 송신기(14)를 통해 AC 또는 DC 메인 또는 소스로 플러그될 수 있도록 하기 위하여 RF 전력 송신기(14)상에 위치한 적어도 하나의 AC 또는 DC 아웃렛(18), 리셉터클, 포트(64) 또는 커넥터에 AC 또는 DC 전력을 전달할 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 배터리(74), 커패시터, 또는 다른 충전 저항 소자와 같은 충전 저장 소자를 충전하거나 또는 재충전하거나, 장치를 전력공급하는 데 사용가능한 RF 전력을 수확할 수 있는 RF 전력 수확회로를 포함한 RF 전력 수신장치로 아웃렛(18), 리셉터클, 포트(64) 또는 커넥터로부터 멀리 RF 전력을 방사시키고, 그리고/또는 향하게 하는데 사용되는 하나 이상의 안테나(50)를 가질 수 있다. 도 10은 AC 아웃렛(18)으로 직접 플러그되는 RF 전력 송신기(14)의 예를 도시한다. AC 아웃렛(18)으로 직접 플러그되는 RF 전력 송신기(14)는 2.6 x 4.25 x 1.26 인치의 치수를 가질 수 있고, RF 전력 송신 안테나(50)는 915MHz RF 전력 송신기(14)에 대해 6인치의 길이 및 0.1 인치의 직경을 가질 수 있다.
자동차의 경우, RF 전력 송신기(14)는 RF 전력 송신기(14) 및 RF 전력 안테나(50)에 의해 제공되는 커버리지 영역(38)에서 RF 전력 수확회로를 포함한 장치에 RF 전력을 공급하기 위하여 코드(20)의 필요없이 12V DC 파워 아웃렛(18) 또는 라이터 아웃렛(18)으로 직접 플러그될 수 있다. 자동차의 DC 파워 아웃렛(18)으로 직접 플러그되는 RF 전력 송신기(14)의 예는 도 11에서 알 수 있다. DC 아웃렛(18)으로 직접 플러그되는 RF 전력 송신기(14)는 2 x 2 x 1 인치의 치수를 가질 수 있고, RF 전력 송신 안테나(50)는 RF 전력 송신기(14)의 내부 또는 외부에 있을 수 있으며 915MHz RF 전력 송신기(14)에 대해 6인치의 길이 및 0.1인치의 직경을 가질 수 있다.
컴퓨터(58)의 경우, RF 전력 송신기(14)는, RF 전력 송신기(14)에 전력을 공급하기 위하여 USB, 직렬, 병렬, FireWire, 또는 임의의 다른 전력 운송포트(64)와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 기존의 또는 특화된 컴퓨터(58) 포트(64)로 직접 플러그될 수 있다.
소정의 적용에서, RF 전력 송신기(14)와 함께 배터리(74) 충전기 또는 전력 저장 소자 충전기를 포함하는 것이 이로울 수 있다. 이러한 해결 방안은, RF 전력 수확장치(12)가 RF 전력 송신기(14) 또는 RF 전력망이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 전력을 요구하거나, 또는 배터리(74) 전압 레벨이 장치의 동작을 위한 최소 임계치 이하로 떨어질 때와 같이 RF 전력 수확장치(12)가 급속 충전을 얻을 필요가 있는 경우에 특히 흥미 있다. RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력망에 의해 송신되는 RF 전력으로부터 정상적으로 충전 또는 재충전되는 배터리(74) 또는 다른 충전 저장 소자는 장치로부터 제거되고, 재충전기가 AC 또는 DC 전력 메인에 의해 직접 전력공급되는 경우에 급속한 충전을 위해 RF 전력 송신기(14)로 내장된 충전 저 장소자 재충전기 또는 배터리(74)에 배치될 수 있다. 배터리(74) 또는 충전 저장소자 충전기는 본 문서에 기술된 임의의 구현에 포함될 수 있다. RF 전력 송신기(14)를 가진 배터리(74) 충전기를 포함하는 예는 AC 아웃렛(18)으로 직접 플러그되는 RF 전력 송신기(14)의 경우에 대해 도 12에 도시되어 있다. AC 아웃렛(18)에 직접 플러그되는 배터리(74) 충전기를 가진 RF 전력 송신기는 2.6 x 4.25 x 1.26 인치의 치수를 가질 수 있고, RF 전력 송신 안테나(50)는 915MHz RF 전력 송신기(14)에 대해 6인치의 길이 및 0.1인치의 직경을 가질 수 있다.
자동차의 경우, RF 전력 송신기(14)는 12V DC 아웃렛(18)으로 직접 플러그되거나, 또는 코드(20)를 가질 수 있고, RF 전력 송신기(14)는 이 RF 전력 송신기(14) 및 RF 전력 안테나(50)에 의해 제공되는 커버리지 영역(38)에서 RF 전력 수확회로를 포함한 장치로 RF 전력을 공급하기 위하여 대시 또는 중앙 콘솔 상에 배치될 수 있다. 또한 RF 전력 송신기(14)는 신속한 충전 사이클을 얻기 위하여 배터리(74) 충전기 또는 충전 저장소자 충전기를 포함할 수 있다. 충전기는 AA, AAA, C 및/또는 D 셀 배터리와 같은 표준 배터리(74) 크기를 수용하도록 설계될 수 있거나, 혹은 충전시에 장치에 부착되거나 부착되지 않을 수 있는 제품 특정의 배터리(74)를 수용하도록 설계될 수 있다. 예로서, 셀룰러폰은 RF 전력 송신기(14)에 의해 제공되는 커버리지 영역(38) 내에 있을 때, RF 전력을 포착하기 위한 RF 전력 수확회로를 포함할 수 있다. 또한 RF 전력 송신기(14)는 급속 충전을 얻기 위하여 셀룰러폰이 하드와이어링 연결에 의해 직접 충전될 수 있도록 하는 충전 연결을 가진 크래들(cradle)을 포함할 수 있다.
소정의 적용에서, RF 전력 송신기(14)는 RF 전력을 송신하기 위하여 배터리(74) 또는 충전 저장소자로부터 동작 전력을 얻을 수 있다. 배터리(74) 또는 충전 저장소자는 재충전가능한 배터리, 커패시터, 연료전지, 발생기, 다른 충전저장소자, 또는 다른 충전발생 소자를 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 소정의 경우에, RF 전력 송신기(14)는 다른 장치에 동시에 전력을 공급하는 배터리(74) 또는 충전 저장장치로부터 전력을 이끌어낼 수 있다. 예를 들면, 랩탑 컴퓨터(58)는 동작 전력을 위해 배터리(74)를 사용한다. RF 전력 송신기(14)는 랩탑 컴퓨터(58)의 USB 포트(64)를 통하는 것과 같이 여기에 개시된 수단에 의해 랩탑 컴퓨터(58)에 코드(30)를 이용해, 또는 코드 없이 부착될 수 있고, 동작 전력을 위해 랩탑 컴퓨터(58)가 사용중인 것과 동일한 배터리(74)를 사용한다. 컴퓨터(58)에 직접 연결된 RF 전력 송신기(14)의 예는 도 13에 도시된다. RF 전력 송신기(14)는 키보드, 마우스, 게임 제어기, 셀룰러폰, 셀룰러폰 부속품, PDA 또는 RF 전력 수확회로와 함께 설계된 다른 주변기기 또는 장치와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 커버리지 영역(38) 내의 컴퓨터(58) 주변기기 또는 다른 장치에 전력을 공급할 수 있다. 컴퓨터(58)의 USB 또는 다른 포트(64)로 직접 플러그되는 RF 전력 송신기(14)는 3 x 0.75 x 0.75 인치의 치수를 가질 수 있고, RF 전력 송신 안테나(50)는 RF 전력 송신기(14)와 통합될 수 있다.
소정의 적용에서, 제1 RF 전력 송신기(14)를 운영하는 데 사용되는 배터리(74) 또는 충전 저장소자는 제1 RF 전력 송신기(14)에서 배터리(74) 또는 충전 저장 소자를 충전하기 위하여 제2 RF 전력 송신기(14)로부터 전력을 수신할 수 있 다. 제2 RF 전력 송신기(14)를 위한 전력은 AC 또는 DC 전력망으로부터, 또는 여기에 기술된 다른 수단에 의해 얻을 수 있다. 예로서, 저 감쇠(low attenuation) 송신 경로 또는 직접적인 가시선(line-of-sight)을 허용하지 않는 위치에 위치한, RF 전력 수확장치에 전력을 공급할 필요가 있을 수 있다. 구체적인 예로서, 산업적 적용시에 밸브 센서(76)에 전력을 공급하는데 RF 전력 송신기(14)가 필요할 수 있다. 그러나 RF 전력 송신기(14)를 위한 동작 전력을 얻는 데 사용되는 AC 전력 그리드(16)가 큰 금속 저장탱크의 한쪽 면 위에 위치할 수 있지만, 전력을 필요로 하는 밸브 센서(76)는 반대쪽 면 위에 위치할 수 있다. 밸브 센서(76)에서 충분한 전력을 얻기 위하여, 도 14에 도시된 바와 같이 금속 저장탱크 주위로 전력을 향하게 하거나, 중계(relay)하거나 또는 바운스(bounce)하는데 부가적인 RF 전력공급된 RF 전력 송신기(14)가 필요할 수 있다. RF 전력공급된 RF 전력 송신기(14)는 RF 전력 수확장치(12)를 또한 포함하는 RF 전력 송신기(14)이거나, 혹은 수동 RF 중계기(repeater)(78)로써 구현될 수 있다. 수동 RF 중계기(78)는 하나의 안테나(50)로써 전력을 수신하고, 이 RF 전력을 상이한 방향으로 전력을 재전송하는 제2 안테나(50)로 전달한다.
RF 전력망에서 다수의 RF 전력 송신기(14)를 배치할 때, 설치자 또는 사용자로 하여금 RF 전력 송신기(14)를 RF 전력망에 쉽고 신속하게 설치 및 추가할 수 있도록 하는 방법을 개발할 필요가 있다. 한가지 해결방안은 기존의 트랙(66) 조명의 트랙(66)에 설치될 수 있는 RF 전력 송신기(14)를 건설하는 것이다. 그 후, RF 전력 송신기(14)는 트랙(66) 조명을 포함하는 기존의 구조물 또는 장소에 쉽게 개 장(retrofit)될 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 트랙(66) 조명의 유형에 따라 AC 또는 DC 전력을 얻기 위하여 트랙(66)으로 쉽게 스냅(snap) 또는 나사로 고정될 수 있다. 트랙(66)이 단지 RF 전력 송신기(14)만을 포함할 수도 있지만, 전력 트랙(66)은 조명(22)과 RF 전력 송신기(14) 모두를 포함할 수 있다. 트랙(66)은 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 내장 조명(22)을 수용하거나 갖고 있는 RF 전력 송신기(14)를 포함할 수 있다.
트랙(66)이 더 큰 영역을 커버하게 하기 위하여 많은 수의 RF 전력 송신기(14)를 병합할 수 있도록 트랙(66)이 트랙(66) 정션을 이용해 연결될 수 있게 해주는 특화된 유형의 트랙(66)을 개발하는 것도 또한 가능하다. 트랙(66)은 6피트의 길이일 수 있지만 이로 제한되지는 않는다. 트랙(66) 정션은 더 긴 길이를 얻도록 트랙(66)을 연결하기 위하여 커넥터(플러그(82), 스냅 또는 클립) 또는 슬립인 부속품(slip-in fitting)을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 또한 트랙(들)의 방향을 변경하거나 또는 다수 트랙(66)을 연결하기 위하여 슬립인 부속품 또는 커넥터에 의해 함께 둘 이상의 트랙(66)을 연결하는데 사용될 수 있는 트랙(66) 정션을 설계할 수 있다. 또한, RF 전력 송신기 및 트랙(66) 정션으로서 사용될 수 있는 RF 전력 송신기(14)를 설계할 수 있다. RF 전력망의 구현을 위한 트랙(66) 시스템의 예는 도 15에서 알 수 있다. 트랙(66)이 조명(22) 소스를 포함할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
각 트랙(66)은 RF 전력 송신기(14)를 위한 AC 또는 DC 전력에 대한 입력부 및 반환부를 제공하기 위하여 적어도 두 개의 도전부(conducting portion)를 포함 할 수 있다. AC 메인 구현을 위한 예로서, 입력선은 AC 핫 와이어(hot wire), 통상적으로는 검은 와이어이고, 반환선은 AC 중성 와이어, 통상적으로는 백색 와이어이다. 트랙(66) 및 지지 구조물은 금속인 경우에 안전을 위해 AC 그라운드로 연결될 수 있다. 또한 RF 전력 송신기(14)가 펄스 타이밍, 분파, 주파수, 전력 레벨, 송신 알고리즘, 안테나(50) 이득 또는 다른 적절한 정보와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 다른 RF 전력 송신기(14) 동작에 대한 정보를 얻기 위하여, RF 전력 송신기(14)들간의 통신을 위해 사용되는 와이어 및 그라운드 와이어가 있을 수도 있다. RF 전력 송신기들(14)간의 통신은, 고유한 식별 또는 마스터/슬레이브 구성을 각각 가진 RF 전력 송신기(14)에 통합된 마이크로제어기에 의해 행해질 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. 많은 RF 전력 송신기(14)들의 구현의 경우, 네트워크의 통신 부분을 다수의 작은 네트워크로 분할하는 것이 필요해질 수 있고, 이는 AC 또는 DC 전력을 단지 전달하고 통신 도전체를 절연시키는 특정 트랙(66) 정션을 이용하여 달성될 수 있지만, 이로 제한되지 않는다는 점에 주목해야 한다.
본 발명에 사용되는 트랙(66)은 다수의 상이한 형태를 가질 수 있다. 제안된 본 발명은 스냅인(snap-in) 트랙(66), 스크류-인(screw-in) 트랙(66), 슬라이딩 트랙(66), 연결 트랙(66), AC 트랙(66), DC 트랙(66), 또는 적어도 하나의 RF 전력 송신기(14)에 전류를 공급할 수 있는 임의의 다른 트랙(66)을 포함하는, 그러나 이로 제한되지 않는 임의의 유형을 트랙을 이용하여 구현될 수 있다. 트랙(66)은 도 16에 도시된 것들을 포함하는, 그러나 이로 제한되지 않는 다양한 유형을 가질 수 있다는 점에 주목해야 한다.
특히 유리한 하나의 트랙(66)은 도 16c에 도시된 코팅 케이블이다. 하나의 케이블은 입력 경로이고, 반면에 다른 케이블은 반환 경로로서 동작한다. 안전 문제, 화재 문제 및 건물 규정으로 인하여 DC가 다수의 이점을 가짐에도 불구하고, 케이블은 RF 전력 송신기(14)로 AC 또는 DC 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 전력을 공급하고 RF 전력 송신기(14)를 지지하는 케이블의 상부에 설치될 수 있다. RF 전력 송신기(14)는 케이블에 대해 RF 전력 송신기(14)를 고정하기 위하여, 그리고 도전성 케이블 외부의 비도전성 보호 코팅을 뚫기 위하여 각 케이블에 대해 적어도 하나의 스크류를 가질 수 있다. 케이블 트랙(66) 시스템(10)에 연결된 RF 전력 송신기(14)의 예는 도 17에서 알 수 있다. 유리한 경우에 그라운드, 통신 또는 소정 다른 신호를 위해(그러나 이로 제한되지 않음) 추가 케이블을 사용할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 도 15에 도시된 네트워크의 경우, 케이블 트랙(66) 시스템(10)은 복도 또는 복도들에 걸쳐 커버리지를 제공하는 데 사용될 수 있다. 케이블 트랙(66) 시스템(10)의 주된 이점은 설치가 쉽다는 것이다. 케이블은 트랙(66) 정션의 필요없이 트랙(66)이 오랫동안 운영되게 하는 많은 양(spool)의 케이블일 수 있다. 또한 케이블 트랙(66) 시스템(10)을 사용하여 커브 트랙(66)을 구현할 수 있어, 트랙(66)이 코너를 돌거나 또는 큰 방에서 원형으로 설치될 수 있도록 한다. 트랙(66) 정션은 전술한 바와 같이 다수 트랙(66)을 함께 연결하는데 사용될 수 있다. 트랙(66)을 위한 지지부(72)는, 적절한 간격을 제공하고 케이블과 RF 전력 송신기(14) 및 RF 전력 안테나(50)를 지지하기 위하여, 케이블에 간단히 스냅 또는 클램프(clamp)될 수 있다. RF 전력 케이블 트 랙(66) 시스템(10)은 벽, 천장 또는 드롭 천장(drop ceiling)과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 미적 용도의 부재 뒤에 구현될 수 있다.
RF 전력 송신기(14)는 트랙(66) 시스템(10)의 요건을 만족시키도록 설계 및 구성되었다. 조정가능한 RF 전력 송신기(14)는 CW(continuous-wave) 또는 PW(pulsed-wave)로서 0.25W 내지 20W의 전력을 송신할 수 있다. 송신기(14)는 1.5 x 1.5 x 4.775 인치의 외부 치수를 가진다. 915MHz에서 RF 전력 송신 안테나(50)는 6 인치의 길이 및 0.1 인치의 직경을 갖는 반파 쌍극으로써 구현될 수 있다.
여기에 기술된 RF 전력 송신기(14)는 타이밍, 송신 전력, 송신 알고리즘, 주파수, 안테나(50) 특성, 또는 다른 RF 전력 송신기(14)로부터의 임의의 다른 정보와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 동작 정보를 얻기 위하여 통신회로 및 통신 안테나(50)를 포함할 수 있다. 또한 RF 전력 송신기(14)는 타이밍, 송신 전력, 송신 알고리즘, 주파수, 안테나(50) 특성, 또는 다른 RF 전력 송신기(14)로부터의 임의의 다른 정보와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 정보를 얻기 위하여 다른 RF 전력 송신기(14)에 의해 송신되는 전력량을 측정하기 위한 전력 센서 및 안테나(50)를 포함할 수 있다.
여기에 기술된 RF 전력 송신기(14)는 단일 RF 전력 송신기(14)로서, 또는 RF 전력망 부분으로서 구현될 수 있는데, 여기서 각 RF 전력 송신기(14)의 커버리지 영역(38)은 오버랩하거나 또는 오버랩하지 않을 수 있다는 점에 주목해야 한다.
본 명세서에, 송신 RF 전력, RF 전력 송신 안테나(50) 이득, RF 전력 송신기(14)의 주파수(들), 필요한 RF 전력 커버리지 영역(38), 히트 싱크(54) 크기, 팬(56) 또는 환경에 의한 공기 이동량, 주변 온도, 그리고 RF 전력 송신기(14)에 사용가능한 동작 전력 유형을 포함한, 그러나 이로 제한되지 않는 몇몇 인자들 중의 하나 이상에 의존할 수 있는 RF 전력 송신기(14) 및 RF 전력 송신 안테나(50)의 물리적 크기를 기술하는 다수의 예가 주어졌다. 이들 인자는 셀룰러폰으로 설치된 RF 전력 수확장치(12)에 RF 전력을 공급하기 위해 컴퓨터(58)로 직접 플러그된 RF 전력 송신기(14)를 사용하거나, 혹은 사무실을 커버하는 RF 전력 커버리지 영역(38)을 제공하기 위해 RF 전력망을 사용하는 것과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 실제 적용시에 RF 전력 송신기(14)를 구현하는데 필요한 바람직한 물리적 크기를 얻도록 조정 또는 변형될 수 있다.
여기에 기술된 RF 송신기(14)의 커버리지 영역(38) 및 범위는 송신 RF 전력, RF 전력 송신 안테나(50) 이득, RF 전력 송신기(14)의 주파수(들), RF 전력 송신기(14)에 사용가능한 동작 전력의 유형 및 양, 및 RF 전력 수확장치(들)(12)를 동작시키는데 필요한 최대 RF 전력량을 포함하는, 그러나 이로 제한되지 않는 다수 인자들 중 하나 이상에 의존할 수 있다. 이들 인자는 RF 전력 송신 및 RF 전력 수확 시스템(10)을 구현하는데 필요한 바람직한 커버리지 영역(38)을 얻도록 조정 또는 변형될 수 있다.
여기의 본 발명에 기술된 RF 전력 송신기(14) 및/또는 RF 전력망은 AC 전력망, AC 전력 그리드(16), AC 전력 메인, DC 전력망, DC 전력 그리드(30), DC 전력 메인, 전화선 또는 잭, 이더넷 케이블 또는 잭, 케이블망 또는 임의의 다른 AC 또는 DC 소스를 포함하는, 그러나 이로 제한되지 않는 다수의 AC 또는 DC 소스로부터 도출될 수 있다. 이들 소스의 배선은 임의의 건물 배선(10-2, 10-3, 12-2, 12-3, 14-2, 14-3), 전화선, CAT-3, CAT-5, CAT-6, 동축 케이블 또는 임의의 다른 배선 또는 케이블을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 이들 배선 또는 장치를 연결하는 방식은 2-프롱 플러그(82), 3-프롱 플러그(82), DC 전원 플러그(82), 차량 라이터 또는 전력 리셉터클, RJ-45 커넥터, RJ-11 커넥터, F-형 커넥터, 스크류-온 플러그(82) 또는 커넥터, SMA 커넥터, BNC 커넥터, N-형 커넥터, 다른 동축 커넥터, USB 커넥터, 미니 USB 커넥터, FireWire 커넥터, 제품 특정적 커넥터, 특화된 커넥터 또는 임의의 다른 유형의 커넥터, 플러그(82), 또는 리셉터클을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다.
당업자라면 전술한 설명이 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하지만, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서도 변형, 추가 및 변경을 행할 수 있다는 것을 알 것이다.

Claims (57)

  1. 전력 수확장치(power harvesting device)에 무선으로 전력공급(powering)하기 위한 전력 송신 시스템으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되는 AC 전력 그리드(power grid)
    를 포함하는 전력 송신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 그리드는 아웃렛(outlet)을 갖는 전력 송신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 아웃렛에 플러그(plug)되는 코드(cord)를 갖는 전력 송신 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 아웃렛에 직접 플러그되는 전력 송신 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전력 그리드는 조명(light)을 갖는 전력 송신 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전력 그리드는 상기 조명을 턴온(turn on)하기 위한 조명 스위치를 갖는 전력 송신 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그리드는 벽 배선을 포함하는 전력 송신 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 아웃렛과 통합되는 전력 송신 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 그리드는 조명 설비(lighting fixture)를 가지고, 상기 송신기는 상기 설비와 접촉하는 전력 송신 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 그리드는 조명 설비를 가지며, 상기 조명과 상기 송신기 중 하나 또는 다른 하나는 상기 설비와 접촉하는 전력 송신 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 그리드는 상기 송신기가 접촉하는 전주(utility pole)를 포함하는 전력 송신 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 그리드는 상기 송신기가 접촉하는 정션박스(junction box)를 포함하는 전력 송신 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 그리드로부터 얻은 AC 전력을, 사용가능한 DC 전압 또는 전류로 변환할 수 있는 AC-DC 변환기를 포함하는 전력 송신 시스템.
  14. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되는 DC 전력 그리드
    를 포함하는 전력 송신 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 송신기는 차량(vehicle)에 배치되는 전력 송신 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 차량의 캐빈(cabin)에 걸쳐 커버리지 영역(coverage area)을 제공하는 전력 송신 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 차량의 대시(dash), 트렁크, 캐빈, 천장 또는 엔진실과 접촉하는 전력 송신 시스템.
  18. RF 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 조정가능한 RF 전력 송신기로서,
    3"x 3" x 8 inch보다 크지 않은 외부 치수를 갖는 하우징(housing);
    전원 입력(power input);
    상기 전원 입력과 통신하는 주파수 발생기;
    상기 주파수 발생기와 통신하는 증폭기;
    상기 주파수 발생기와 연결된 제어기; 및
    상기 증폭기에 접속된 안테나
    를 포함하는 RF 전력 송신기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전원 입력, 상기 주파수 발생기 및 상기 증폭기가 상부에 배치되는 회로판을 포함하는 RF 전력 송신기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 회로판과 접촉하는 히트 싱크(heat sink)를 포함하는 RF 전력 송신기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 회로판에 인접하게 배치된 팬(fan)을 포함하는 RF 전력 송신기.
  22. RF 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템으로서,
    컴퓨터;
    안테나;
    상기 안테나 및 상기 컴퓨터와 통신하는 RF 송신기; 및
    상기 RF 송신기 및 상기 컴퓨터와 전기적으로 통신하는 전원
    을 포함하는 전력 송신 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 RF 송신기는 상기 컴퓨터에 배치되는 전력 송신 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 전력 포트를 가지고, 상기 송신기는 상기 전력 포트에 플러그되는 전력 송신 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 전력 포트는 USB 포트인 전력 송신 시스템.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 송신기와 통합되는 전력 송신 시스템.
  27. 제22항에 있어서,
    디스플레이를 포함하고, 상기 안테나는 상기 디스플레이와 접촉하는 전력 송신 시스템.
  28. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 연결되며 이로부터 상기 송신기가 전력을 수신하는 조명 설비
    를 포함하는 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 조명 설비는 형광 조명 설비인 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 조명 설비는 백열 조명 설비인 장치.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 조명 설비는 LED 조명 설비인 장치.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 조명 설비와 전기적으로 통신하는 조명 소스를 포함하는 장치.
  33. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기; 및
    전력을 공급하며, 상기 송신기가 전기적으로 접속되는 트랙(track)
    을 포함하는 전력 송신 시스템.
  34. 제33항에 있어서,
    적어도 두 개의 전력 송신기가 있는 전력 송신 시스템.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 트랙에 전기적으로 접속된 적어도 두 개의 조명을 포함하는 전력 송신 시스템.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 트랙은 제1 도전체 및 제2 도전체를 포함하는 전력 송신 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 트랙은 벽 또는 천장에 부착된 지지물(support)을 포함하는 전력 송신 시스템.
  38. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되는 배터리 충전 유닛
    을 포함하는 전력 송신 시스템.
  39. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 재충전가능한 배터리
    를 포함하는 전력 송신 시스템.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 배터리에 전자 접속된 상기 전력 수확장치에 전력을 송신하는 제2 RF 전력 송신기를 포함하는 전력 송신 시스템.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 전력 수확장치에 의해 전력공급되는 밸브 센서를 포함하는 전력 송신 시스템.
  42. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기를 AC 전력 그리드에 전기적으로 접속시키는 단계; 및
    상기 RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  43. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기를 DC 전력 그리드에 전기적으로 접속시키는 단계; 및
    상기 RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  44. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법으로서,
    전원을 RF 송신기 및 컴퓨터에 전기적으로 접속시키는 단계; 및
    상기 RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  45. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기와, 상기 송신기가 접촉하고 있고 그로부터 상기 송신기가 전력을 수신하는 조명 설비를 전기적으로 접속시키는 단계; 및
    상기 RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  46. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기를 배터리 충전 유닛에 전기적으로 접속시키는 단계; 및
    상기 RF 전력 송신기를 이용하여 전력을 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  47. 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템으로서,
    적어도 하나의 RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되며 전력을 공급하기 위한 수단
    을 포함하는 전력 송신 시스템.
  48. 차량의 DC 파워 아웃렛(power outlet)으로부터 전력 수확장치에 무선으로 전 력공급하기 위한 장치에 있어서,
    RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 부착되어 전기적으로 접속되며 상기 DC 파워 아웃렛으로 플러그되는 전원 플러그
    를 포함하는 장치.
  49. RF 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 전력 송신 시스템으로서,
    안테나;
    상기 안테나와 통신하는 RF 송신기; 및
    상기 RF 송신기와 통신하며 장치와 통신하게 배치되도록 구성된 커넥터
    를 포함하는 전력 송신 시스템.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 장치는 컴퓨터인 전력 송신 시스템.
  51. 제49항에 있어서,
    상기 커넥터는 USB 커넥터인 전력 송신 시스템.
  52. AC 파워 아웃렛을 갖는 AC 전력 그리드로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치로서,
    RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되며 상기 AC 파워 아웃렛과 전기적으로 접속하는 전원 플러그
    를 포함하는 장치.
  53. DC 그리드의 DC 파워 아웃렛으로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치로서,
    RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되며 상기 DC 파워 아웃렛과 전기적으로 접속하는 전원 플러그
    를 포함하는 장치.
  54. 안테나 및 전원을 갖는 컴퓨터로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치로서,
    RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되며 상기 컴퓨터와 전기적으로 접속하는 전원 플러그
    를 포함하는 장치.
  55. 조명 설비로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치로서,
    RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되며 상기 조명 설비와 전기적으로 접속하는 전기 인터페이스
    를 포함하는 장치.
  56. 적어도 하나의 조명을 갖는 트랙으로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치로서,
    RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되며 상기 트랙과 전기적으로 접속하는 전기 인터페이스
    를 포함하는 장치.
  57. 배터리 충전 유닛으로부터 전력 수확장치에 무선으로 전력공급하기 위한 장치로서,
    RF 전력 송신기; 및
    상기 송신기가 전기적으로 접속되며 상기 배터리 충전 유닛과 전기적으로 접속하는 전기 인터페이스
    를 포함하는 장치.
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