LED照明設備非接觸供電技術的探討

　　(4)封裝

　　外封裝透明膠套用于保護整個非接觸供電式LED發(fā)光標志牌的電路，把整個非接觸供電LED發(fā)光標志牌電路牢靠包封在外封裝透明膠套內，無任何接口，因此本文所述的非接觸供電LED發(fā)光標志牌具有高度可靠的防水、防漏氣性能。本標志牌還可以根據(jù)用戶需要，制做成不同形狀，進行單面、雙面、多面發(fā)光顯示。

　　1.2 LED礦燈

　　據(jù)有關資料統(tǒng)計，煤礦井下瓦斯爆炸事故有三分之一以上是礦燈故障引起的，這主要是由于礦燈所使用的白熾燈泡存在的缺陷所造成的。而LED礦燈解決了白熾燈泡的安全隱患，在煤礦上大量推廣使用。LED礦燈在節(jié)能、安全性、易用性等方面與采用白熾燈的礦燈相比都有較大改進，但還存在著以下問題需要解決。

　　礦井下潮濕、多水、空氣混濁、灰塵大，LED礦燈采用了鎳氫電池或鋰電池為電源，LED發(fā)光二極管為光源，這些元件一但進水、進入灰塵后就易損壞，甚至報廢。閉鎖螺絲受潮后會生銹，難以卸掉，須將螺栓廢掉，浪費材料費和工時。充電接口經常進灰堵塞，尤其水泥進到充電接口凝固后就很難去掉，影響LED礦燈充電，嚴重的就可能報廢。

　　本設計把電能接收端置入LED礦燈，用透明膠套把LED礦燈牢靠密封，采用非接觸供電技術，就可以解決上述問題。提高了LED礦燈的使用壽命、防爆性能、抗靜電性能，降低了LED礦燈的報廢率，減少了維修量，增加了實用性和安全可靠系數(shù)。

　　2 系統(tǒng)分析與構成

　　對使用非接觸供電技術的LED發(fā)光設備的設計，要從三個角度考慮完成系統(tǒng)的設計：一是從器件的選擇、電路設計上盡可能的提高系統(tǒng)的效率；二是嵌入非接觸式的RFID(RadioFrequencyIdentification，射頻識別)技術，實現(xiàn)ID認證機制，保證系統(tǒng)的安全；三是采用MCU(MicroControlUnit，微控制器)作核心的部分，產生驅動電路所需的振蕩頻率，同時也需要控制RFID組件與電能接收端進行信息交互。使供電端與用電端可以用一對一、一對多、多對一、多對多和網(wǎng)絡分布方式供電。

　　系統(tǒng)由供電部分及工作部分組成(如圖4所示)。供電部分由MCU和供電單元組成，MCU通過RFID發(fā)射單元檢測負載位置的情況，當負載存在時，開通供電單元，進行供電。工作部分由MCU、與電能發(fā)送端相對應的RFID組件、LED單元、受電單元和充電電池組成，受電單元主要實現(xiàn)電能的接收，受電線圈接收電能，通過整流、濾波處理后向電池和LED單元供電。MCU的外圍電路包括復位電路、參考電壓電路、串口下載電路、電源與接地、按鍵、報警等。系統(tǒng)的人機對話界面，通過顯示模塊來實現(xiàn)。工作部分、供電部分、供電管理、按鍵、顯示等功能都由MCU進行控制。

圖4　用非接觸供電技術的LED發(fā)光設備結構框圖

　　實現(xiàn)使用非接觸供電技術的LED發(fā)光設備的方案是上述的整合，即兩部分構成，分別為接220V交流電的電能發(fā)送端和給LED發(fā)光設備電池充電的電能接收端。將待充電LED發(fā)光設備放到充電器上，打開設在電源端的充電開關，電能發(fā)送端發(fā)出驗證信息，電能接收端收到驗證信息后發(fā)出確認信息，身份驗證通過后，則控制驅動電路開始工作，實現(xiàn)電能的傳輸。

　　4 結束語

　　對使用非接觸供電技術的LED發(fā)光設備的設計，首先應設定系統(tǒng)預計達到的各項指標，作為測試使用非接觸供電技術的LED發(fā)光設備理論依據(jù)。通過不斷的測試系統(tǒng)、分析測試結果，提出改進措施，最終使系統(tǒng)達到預設指標。要考慮LED光學特性，發(fā)揮LED色彩多樣性的特點，設計出合理的供電電源及控制電路，提高LED發(fā)光設備的穩(wěn)定性，提高電源的效率?？刂齐娐芬蚣锌刂疲K化，系統(tǒng)可擴展性方面發(fā)展設計等。由于方便、完全密封等特點，此類使用非接觸供電技術的LED發(fā)光設備將會有很大的應用空間。