LED照明設備非接觸供電技術的探討

半導體照明又稱固態照明，是指用固態發光器件作為光源的照明，包括LED(LightEmittingDiode，發光二極管)和OLED(OrganicLightEmittingDiode，有機發光二極管)，具有體積小、耗電量低、使用壽命長、高亮度、環保、堅固耐用、可控性強等優勢，是理想的光源，有著廣泛的用途。半導體照明是繼白熾燈、熒光燈之后照明光源的又一次革命。半導體照明技術發展迅速、應用領域廣泛、產業帶動性強、節能潛力大，被各國公認為最有發展前景的高效照明產業。

　　2009年9月22日國家發展和改革委員會等六部委公布了《半導體照明節能產業發展意見》，并明確了半導體照明節能產業發展的“六年計劃”。隨著我國產業結構調整、發展方式轉變進程的加快，半導體照明節能產業作為節能減排的重要措施迎來了新的發展機遇期。由于技術的不斷進步，LED在照明領域的大規模應用即將啟動。國內外投資機構紛紛把目光投向LED領域，LED產業已經成為投資的熱點。

　　LED照明產業還在啟步階段，各種LED照明技術還在進一步完善中。我國LED產業需要把握市場脈搏，積極拓展消費市場，形成以市場應用促進科技創新、以科技創新帶動市場需求的良性循環。發揮LED的優勢，發展有特殊用途的LED發光設備，積極擴大LED發光設備的應用范圍。

　　非接觸供電技術

　　非接觸供電技術的特點是供電端與用電端無需任何物理上的連接，就可以把電能傳輸給用電端。利用電磁波進行毫米到厘米級范圍的近距離非接觸供電系統已經得到應用。如電動車輛、深水作業、機器人、礦山機械、電動牙刷、手機和筆記本等移動設備，甚至在植入人體的電子醫療器件也采用了這一技術供電、充電。因此，近距離非接觸供電技術有著廣泛的應用前景。

　　基于電磁感應原理的非接觸供電技術，綜合利用電力電子技術、磁場耦合技術、大功率高頻變換技術，借助現代控制理論和方法，實現了傳輸電能系統和用電設備的隔離，使兩者之間沒有電的直接接觸，很好地滿足了特種應用場合的需要，提高了電能傳輸的安全性和可靠性。因此，非接觸供電技術是一種安全、可靠、靈活的電能接入新技術。

　　1 基本原理

　　非接觸供電系統包括電能發送單元和電能接收單元兩部分。電能發送單元主要由交直流電源電路、功率放大輸出電路、驅動電路、振蕩電路、基準電壓電路、控制保護電路以及發射線圈L1(變壓器初級)組成；電能接收單元主要包括接收線圈L2(變壓器次級)、高頻整流濾波電路和負載組成(如圖1所示)。

圖1　非接觸供電系統結構圖

　　非接觸供電系統工作時輸人端將交流市電經全橋整流電路變換成直流電，或用直流電端直接為系統供電，直流電通過振蕩電路逆變轉換成高頻交流電經功率放大輸出電路放大供給發射線圈L1。通過發射線圈L1與接收線圈L2耦合電能，接收線圈L2輸出的電流經高頻整流濾波電路變換成直流電提供給負載。

　　2 特性和缺陷

　　基于電磁感應原理的非接觸供電技術，發射線圈和接收線圈必須有諧振頻率一致的電磁共振，才能傳輸電能，而具有以下主要特性和缺陷：電磁共振以“電一磁一磁一電”的方式實現電能的傳遞，而且是一個開放的系統，必然存在著電磁輻射和能量的損耗，因此，近距離的實際效率很難超過80%，遠距離的狀態下，效率可能很低。因此，不符合節能的概念。

　　電磁能與距離的關系為電場強度與距離的二次方成反比，磁場強度與距離的四次方成反比。單純的電磁共振是不可能長距離傳輸的。通常在1米處，效率不超過l%。因此，只能在近距離內使用，一般不超過10厘米。

　　電磁共振可以穿透非金屬，卻不能穿透金屬。利用這個特性，可以制造出即時充電或即時供電的電器，在移動性、防水性和隔離性等方面有突出的表現，同樣可以應用這個特性，來解決其自身的電磁干擾問題。選擇一個適當供電頻率使系統產生共振，則電能發射端的電磁波頻段對正常的通信、廣播沒有干擾或干擾較小，對人體或其他生物不構成傷害，符合安全指標。

在幾個厘米以內的近距離的電磁共振中，還存在著空振高壓問題：接收電路在負載時的電壓與空載時的電壓相差懸殊，往往是數倍甚至是十倍以上，致使接收電路在空載時，由于電壓的大幅度升高，將負載