CN103199633A - 照明用无线供电***和照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及照明用无线供电***和照明设备。一种照明用无线供电***，包括：电力传送单元，其包括电力传送线圈；以及电力接收单元，其包括电力接收线圈。电力传送线圈响应于所提供的AC电力，生成AC磁场。电力接收线圈通过由利用电力传送线圈所生成的AC磁场导致的电磁感应，从电力传送单元接收电力。电力接收单元还包括电源电路和接收侧控制部。电源电路接收来自电力接收线圈的输出功率，并且进行升降压操作以向照明负载输出预定电力。接收侧控制部控制电源电路的升降压操作。电源电路能够升高和降低来自所述电力接收线圈的输出功率。

Description

照明用无线供电***和照明设备
技术领域
本发明涉及照明用无线供电***和照明设备。
背景技术
例如，日本专利2853207(以下称为文献1)、日本特开2011-50163A(以下称为文献2)和日本特开2011-29067A(以下称为文献3)公开了以非接触方式向照明负载供给电力的无线供电***(非接触式供电***)。这类无线供电***包括电力传送单元和电力接收单元。电力传送单元包括供给有AC电力的电力传送线圈。电力接收单元包括电力接收线圈，其中，电力接收线圈以非接触方式、通过由电力传送线圈生成的AC磁场而导致的电磁感应从电力传送单元接收电力。
文献1公开了一种包括供电变压器和通信变压器的供电***。由供电变压器构成电力传送线圈和电力接收线圈。电力传送单元以非接触方式、通过供电变压器向电力接收单元供给电力。电力接收单元以非接触方式、通过通信变压器向电力传送单元发送反馈信号。这里，反馈信号包括与流过照明负载的电流和照明负载的电压等有关的信息。电力传送单元根据从电力接收单元所接收到的反馈信号，调节向电力接收单元的供电。
文献2公开了一种以非接触方式向LED元件供给电力的无线供电***。文献3公开了一种以非接触方式向其供给电力的照明设备。
在传统无线供电***中，由于电力接收线圈的输出电压因以下原因而变化，所以向照明负载的电力供给可能变得不稳定：由温度特性而引起的负载变化、与使用年限有关的老化等、以及电力传送单元(电力传送线圈)和电力接收单元(电力接收线圈)之间的相对位置间隙(未对准)等。
文献1所述的供电***通过使用通信变压器在电力传送单元和电力接收单元之间进行反馈控制。然而，在该***中，可能由于以下原因而不能正确发送反馈信号：通信变压器的绕组的变化、或者通信变压器的初级侧和次级侧之间的位置未对准等。在这些情况下，电力接收线圈的输出电压可能波动，并且向照明负载的电力供给可能变得不稳定。
发明内容
考虑到上述问题开发了本发明，并且本发明的目的是提供无论电力接收线圈的输出功率是否波动都可以向照明负载供给稳定电力的照明用无线供电***和照明设备。
本发明的照明用无线供电***包括：电力传送单元，其包括电力传送线圈，所述电力传送线圈用于响应于所供给的交流电力，生成交流磁场；以及电力接收单元，其包括电力接收线圈，所述电力接收线圈用于通过由利用所述电力传送线圈所生成的交流磁场导致的电磁感应从所述电力传送单元接收电力，其中，所述电力接收单元还包括电源电路和接收侧控制部，所述电源电路用于接收来自所述电力接收线圈的输出电力，并且进行升降压操作以向照明负载输出预定电力，所述接收侧控制部用于控制所述电源电路的升降压操作，其中，所述电源电路能够升高和降低来自所述电力接收线圈的输出电力。
在本发明的照明用无线供电***中，优选由升降压转换器电路、SEPIC电路、CUK电路或者ZETA电路构成所述电源电路。
在本发明的照明用无线供电***中，优选将所述接收侧控制部配置成测量来自所述电源电路的输出电流，并且基于所测量出的输出电流值控制所述电源电路，从而向所述照明负载提供恒定电流。
在本发明的照明用无线供电***中，所述电源电路优选包括能够利用斩波控制接通和断开的开关装置，并且优选将所述接收侧控制部配置成测量流过所述开关装置的电流的峰值，并且基于所测量出的峰值，控制所述电源电路，从而向所述照明负载提供恒定电流。
在本发明的照明用无线供电***中，优选所述电源电路包括能够利用斩波控制接通和断开的开关装置，其中，所述接收侧控制部用于测量流过所述开关装置的电流的平均值，并且基于所测量出的平均值，控制所述电源电路以向所述照明负载提供恒定电流。
在本发明的照明用无线供电***中，优选所述电力接收单元包括整流部，其中，所述整流部用于对所述电力接收线圈的输出电压进行整流，并且将整流后的电压输出给所述电源电路，其中，所述电源电路包括能够利用斩波控制接通和断开的开关装置，所述接收侧控制部用于控制所述电源电路，从而使得所述开关装置的开关频率等于或大于供给至所述电力传送线圈的交流电力的频率。
在本发明的照明用无线供电***中，优选所述电力接收单元包括：整流部，用于对所述电力接收线圈的输出电压进行整流，并且将整流后的电压输出给所述电源电路；纹波测量部，用于测量所述电源电路的输入或者输出中的纹波成分；以及信号传送部，用于将所述纹波成分的测量结果传送给所述电力传送单元，其中，所述电力传送单元包括：信号接收部，用于接收从所述信号传送部所传送的测量结果；以及交流电源部，用于向所述电力传送线圈供给交流电压，其中，所述电力传送单元用于在所述纹波成分大于预定阈值时，增大从所述交流电源部供给至所述电力传送线圈的交流电压的振幅和频率中的至少一个。
在本发明的照明用无线供电***中，优选所述电力传送单元还包括中空的壳体，其中，将所述壳体的一个面定义为放置面，多个所述电力传送线圈被配置成与所述放置面的背面相对，其中，所述电力接收单元被配置于所述放置面的正面处。
在本发明的照明用无线供电***中，优选所述电力传送单元还包括中空的壳体，其中，将所述壳体的一个面定义为放置面，其中，所述电力传送单元以使所述电力传送线圈与所述放置面的背面相对的方式设置有一个以上的所述电力传送线圈，所述电力传送线圈能够移动，其中，当所述电力接收单元被配置于所述放置面的正面处时，所述电力传送单元用于移动所述电力传送线圈以使其与所述电力接收单元相对。
在本发明的照明用无线供电***中，优选所述无线供电***被配置为一个所述电力传送单元向多个所述电力接收单元供给电力。
在本发明的照明用无线供电***中，优选所述多个电力接收单元包括第一电力接收单元和第二电力接收单元，所述第二电力接收单元具有与所述第一电力接收单元在规格上不同的输入电力或者输出电力。
在本发明的照明用无线供电***中，优选所述照明负载包括LED装置或者有机EL装置。
本发明的照明设备用于被配置在包括电力传送线圈的电力传送单元处，其中，所述电力传送线圈用于响应于所供给的交流电力，生成交流磁场，其中，所述照明设备包括：电力接收单元，其包括电力接收线圈、电源电路和接收侧控制部，其中，所述电力接收线圈用于通过由利用所述电力传送线圈所生成的交流磁场导致的电磁感应，从所述电力传送单元接收电力，所述电源电路用于接收来自所述电力接收线圈的输出电力，并且进行升降压操作以输出预定电力，所述接收侧控制部用于控制所述电源电路的升降压操作，所述电源电路能够升高和降低来自所述电力接收线圈的输出电力；以及照明负载，从所述电源电路向所述照明负载供给电力。
换句话说，本发明的照明设备是适用于在上述本发明的照明用无线供电***中使用的照明设备，其中，所述照明设备包括：电力接收单元，其包括电力接收线圈、电源电路和接收侧控制部，其中，所述电力接收线圈用于通过由利用所述电力传送线圈所生成的交流磁场导致的电磁感应，从所述电力传送单元接收电力，所述电源电路用于接收来自所述电力接收线圈的输出电力，并且进行升降压操作以输出预定电力，所述接收侧控制部用于控制所述电源电路的升降压操作，所述电源电路能够升高和降低来自所述电力接收线圈的输出电力；以及照明负载，从所述电源电路向所述照明负载供给电力。
在本发明的照明设备中，优选所述电力接收单元还包括：底座，用于容纳所述电力接收线圈；臂，所述臂的一端连接至所述底座；以及灯具，用于容纳所述照明负载，并且所述灯具连接至所述臂的另一端。
根据本发明，使得不管由于电力传送线圈和电力接收线圈之间的位置未对准或者负载变化所导致的电力接收线圈的输出功率的波动如何，都能够使向照明负载的电力供给稳定。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的***结构的示意性电路图；
图2是示出根据第一实施例的电力接收单元的示意性电路图；
图3是示出根据第一实施例的***结构的外观图；
图4A～4C是用于说明第一实施例的使用模式的示意性外观图；
图5是示出根据第二实施例的电力接收单元的示意性电路图；
图6是示出根据第三实施例的使用具有两个开关装置的升降压(Buck-Boost)斩波电路的电源电路的示意性电路图；
图7是示出根据第三实施例的使用单端初级电感转换器(Single Ended Primary Inductor Converter,SEPIC)电路的电源电路的示意性电路图；
图8是示出根据第三实施例的使用CUK电路的电源电路的示意性电路图；
图9是示出根据第三实施例的使用ZETA电路的电源电路的示意性电路图；
图10是示出根据第四实施例的使用四开关同步升降压电路的电源电路的示意性电路图；
图11A～11E是用于说明根据第五实施例的软启动操作的输出电压的波形图；
图12是示出根据第六实施例的***结构的示意性电路图；以及
图13是示出根据第七实施例的***结构的示意性电路图。
具体实施方式
下面参考附图说明本发明的实施例。
第一实施例
图1示出根据本实施例的照明用无线供电***(非接触式供电***)的电路结构。
该***包括一个电力传送单元A和一个以上的电力接收单元B(B1、B2、……、Bn)。图1例示的***包括一个电力传送单元A和两个电力接收单元(B1、B2)。下面，在未特别说明的情况下，以符号“B”表示电力接收单元。这里，与电力传送单元A分开设置电力接收单元B。
电力传送单元A包括整流部11、DC电源部12、AC电源部(131～13n)、电力传送线圈(141～14n)、控制部(传送侧控制部)15、信号接收部16和天线17。以下在未特别说明的情况下，以符号“13”表示AC电源部。以下在未特别说明的情况下，以符号“14”表示电力传送线圈。
通过商业电源10向整流部11输入AC电力。整流部11对输入的AC电力进行全波整流，并且输出电力。DC电源部12将从整流部11输出的整流后的电力转换成预定DC电力，并且将该DC电力输出给AC电源部(131～13n)。将电力传送线圈(141～14n)分别设置到AC电源部(131～13n)。通过DC电源部12向各AC电源部13输入DC电力。各AC电源部13将输入的DC电力转换成具有预定频率的AC电力以输出给相应的电力传送线圈14。各电力传送线圈(141～14n)响应于从相应AC电源部(131～13n)提供的AC电力，生成AC磁场。
控制部15控制DC电源部12和AC电源部(131～13n)的操作。信号接收部16通过天线17接收从电力接收单元B所传送的无线信号(诸如无线电信号或者红外线信号)，并且将该信号发送给控制部15。
电力接收单元B包括电力接收线圈21、整流部22、输入电容器Ci、电源电路K1、控制部(接收侧控制部)24、信号传送部25和天线26。将LED单元23装配(连接)至电力接收单元B。
通过由利用电力传送线圈(141～14n)生成的AC磁场所引起的电磁感应，电力接收线圈21以无线(非接触)方式从电力传送单元A接收电力。具体地，通过由利用电力传送线圈(141～14n)中的至少一个生成的AC磁场所引起的电磁感应，电力接收线圈21以无线(非接触)方式从电力传送单元A接收电力。整流部22对跨电力接收线圈21所生成的AC电压(感应电压)进行整流。输入电容器Ci用于平滑整流部22的整流电压。将从输入电容器Ci输出的电力输入给电源电路K1，并且电源电路K1进行升压/降压操作以向LED单元23输出期望DC电压。LED单元23是包括一个以上LED装置的照明负载。通过电源电路K1向LED单元23提供负载电流，并且使LED单元23发光。也就是说，电源电路K1用于接收电力接收线圈21的输出功率，并且进行升降压操作，从而使LED单元23发光。
本实施例的电源电路K1包括升降压转换器电路(具有一个开关装置的升降压电路)。图2示出电源电路K1的电路结构。
在电源电路K1中，在输入电容器Ci的两端之间设置电感L1和开关装置Q1的串联电路，其中，将电感L1连接至输入电容器Ci的正电极侧，并且将开关装置Q1连接至输入电容器Ci的负电极侧。在电感L1的两端之间连接输出电容器Co1和二极管D1的串联电路，其中，将输出电容器Co1连接至输入电容器Ci的正电极侧，并且将二极管D1连接至输入电容器Ci的负电极侧。将二极管D1的阳极连接至电感L1，并且将二极管D1的阴极连接至输出电容器Co1。在输入电容器Ci的负电极侧和开关装置Q1之间设置电流测量部D1(诸如电流测量电阻器)。在输出电容器Co1的两端之间连接串联连接有一个以上LED装置的LED单元23。
控制部24用于测量电力接收线圈21的感应电压Va、电源电路K1的输入电压Vi(跨输入电容器Ci的电压)、电源电路K1的输出电压Vo(跨输出电容器Co1的电压)以及流过开关装置Q1的电流。控制部24包括用于测量感应电压Va的感应电压测量部件(未示出)。感应电压测量部件包括诸如在电力接收线圈21的两端之间所连接的串联电阻器。控制部24包括用于测量输入电压Vi的输入电压测量部件(未示出)。输入电压测量部件包括诸如在输入电容器Ci的两端之间所连接的串联电阻器。控制部24包括用于测量输出电压Vo的输出电压测量部件(未示出)。输出电压测量部件包括诸如在输出电容器Co1的两端之间所连接的串联电阻器。控制部24用于利用电流测量部DI，测量流过开关装置Q1的电流。控制部24基于测量结果，控制开关装置Q1的开关以接通和断开(斩波控制)，并且控制信号传送部25。信号传送部25通过天线26，向电力传送单元A传送无线信号(诸如无线电信号或者红外线信号)。也就是说，电力接收单元B和电力传送单元A相互进行无线通信。
通过从输入电容器Ci供给的电力，激活本实施例的控制部24。也就是说，使用从电力传送单元A供给至电力接收线圈21的电力，激活控制部24。例如，当跨输入电容器Ci的电压超过预定阈值时，使用从输入电容器Ci供给的电力，激活控制部24。
下面说明电源电路K1的操作。
当接通开关装置Q1时，电流流过输入电容器Ci、电感L1、开关装置Q1和输入电容器Ci的通路，从而将磁能储存在电感L1中。然后，当断开开关装置Q1时，通过电感L1、二极管D1、输出电容器Co1和电感L1的通路放出电感L1中的磁能，从而将电荷储存在输出电容器Co1中。结果，电源电路K1生成输出电压Vo，并且向LED单元23提供恒定量的电流(负载电流)，从而使得LED单元23发光。根据开关装置Q1的操作(诸如占空比和开关频率)和电路常数(参数)的设置，确定输出电压Vo，并且还可以根据该设置确定输出电压Vo高于还是低于输出电压Vi。
根据峰值电流控制方法驱动开关装置Q1。在该方法中，控制部24响应于在开关装置Q1的ON状态期间流过开关装置Q1的电流的峰值(开关装置Q1为FET的情况下的漏极电流)超过预定阈值，断开开关装置Q1。也就是说，控制部24包括例如用于根据输入电压Vi生成预定基准电压的基准电压生成部(诸如3端稳压器或者具有3端稳压器的功能的IC芯片)。控制部24使用该基准电压作为上述阈值，并且控制部24在流过ON状态下的开关装置Q1的电流的峰值超过该基准电压时，断开开关装置Q1。然后，控制部24在断开开关装置Q1之后经过了预定时间时，接通开关装置Q1。简而言之，根据流过开关装置Q1的“峰值电流”确定开关装置Q1的断开的定时，并且根据“固定断开时间”确定开关装置Q1的接通的定时(换句话说，控制部24根据“峰值电流控制”来断开开关装置Q1，并且根据“固定断开时间控制”来接通开关装置Q1)。结果，向LED单元23提供大体恒定的电流。在该方法中，控制部24保持开关装置Q1处于ON，直到流过开关装置Q1的电流超过预定阈值为止。因此，即使在波状输入电压Vi的波谷区域(波底)，在流过开关装置Q1的电流的峰值达到预定阈值之前，也不会断开开关装置Q1。该结构使得能够实现稳定的恒定电流控制。
还可以根据平均模式电流控制来驱动开关装置Q1。在该方法中，将流过开关装置Q1的电流的平均值与预定阈值进行比较，并且根据比较结果控制开关装置Q1的接通和断开。结果，向LED单元23提供大体恒定的电流。利用该结构，可以降低提供给LED单元23的电流的偏差。也就是说，该结构使得能够实现高精度的恒定电流控制。
控制部24可以配置成在流过电感L1的电感电流降低至阈值“0”的定时，接通开关装置Q1。例如，可以使用电感L1的二次绕组(未示出)、或者开关装置Q1的漏极等检测电感L1的零电流。由于该方法是所谓的“临界模式控制”，所以可以实现低噪特性和高效特性等的效果。
用于与电感电流比较的阈值可以是具有比“0”更大的值的Ith。在该结构中，在流过电感L1的电感电流降低至阈值Ith(大于“0”)的定时，接通开关装置Q1。也就是说，该方法是所谓的“连续模式控制”。
控制部24可以配置成接通开关装置Q1以使得开关装置Q1的开关频率保持为常数。该结构能够使得伴随开关操作的噪声生成频率范围缩窄。
在这种情况下，电源电路K1的最小驱动电压(可以激活控制部24的电压)为数伏特。调节电力传送线圈(141～14n)的施加电压和频率等、输入电容器Ci的参数等，从而使得波状输入电压Vi的最小电压(波底电压)大于最小驱动电压。
电源电路K1在输入电压Vi高于输出电压Vo的范围内进行降压操作，并且在输入电压Vi低于输出电压Vo的范围内进行升压操作。因此，即使输入电压Vi在宽范围内变化，电源电路K1也可以将输出电压Vo调节至期望目标值。
对于电力接收单元B，输入电压Vi根据电力接收线圈21和电力传送线圈(141～14n)之间的相对位置而变化。在以阵列方式配置多个电力传送线圈(141～14n)的这类结构(阵列线圈结构)中，当将电力接收线圈21放置在电力传送线圈(141～14n)之间时，输入电压Vi可能变得非常小。尽管如此，由于本实施例的电力接收单元B设置有电源电路K1，并且电源电路K1包括升降压电路(其可以进行升压操作和降压操作两者)，所以本实施例可以针对输入电压Vi的宽范围，将输出电压Vo调节到目标值。因此，本实施例使得能够稳定LED单元23的负载电流，从而稳定光输出。
因此，即使电力接收线圈21的感应电压Va由于负载变化(由温度特性和时间老化等所导致的)、以及电力接收线圈21和电力传送线圈(141～14n)之间的相对位置未对准(间隙)等而变化，电力接收单元B也可以使输出电压Vo稳定。另外，电力接收单元B可以输出具有小的纹波成分的DC电压，作为输出电压Vo。
电源电路K1由升降压转换器电路构成。因此，本实施例可以通过使用一个电感(电感L1)实现升降压(升压/降压)特性，因而可以简化结构。
在这种情况下，如果对于电源电路使用降压型转换器(降压转换器)电路，则在由于例如电力接收线圈21和电力传送线圈(141～14n)之间的相对位置间隙因而输入电压Vi低于输出电压Vo的范围内，不能使输入电压Vi升高。如果对于电源电路使用升压型转换器，则在输入电压Vi高于输出电压Vo的范围内，不能使输入电压Vi降低。另外，输出电压Vo包括大的纹波成分。
注意，输入电压Vi是通过进行全波整流和平滑所获得的波状电压。因此，例如，根据电力接收线圈21和电力传送线圈(141～14n)之间的相对位置，输入电压Vi的峰值约在10V～50V之间变化，并且输入电压Vi的最小电压(波底电压)变成约6V。例如，将输出电压Vo设置成平均值在例如10V～40V的范围内的值。将输出电压Vo确定成使得电源电路K1的组件不需要高耐压性、并且不会由于输出电压Vo低而变得效率低下。
典型地，电力传送单元A用于向电力传送线圈14提供频率为10kHz～1MHz的AC电力。电力接收单元B的电源电路K1中的开关装置Q1的开关频率通常被设置为40kHz～10MHz。
在本实施例中，控制部24控制电源电路K1，从而使得电源电路K1中的开关装置Q1的开关频率变得等于或大于提供给电力传送线圈(141～14n)的AC电力的频率。利用该结构(也就是说，如果将开关装置Q1的开关频率设置成等于或者大于提供给电力传送线圈(141～14n)的AC电力的频率)，可以获得以下优点。
顺便提及，如果输入电容器Ci具有小的电容，则LED单元23中的负载电流的纹波成分变大。在这种情况下，当在LED单元23的照射下观看诸如摄像机等的画面时，担忧在画面上由纹波成分所导致的可见闪烁。通过增大输出电容器Co1的电容，可以降低该可见闪烁。然而，为了充分减少纹波成分，必须大量增大输出电容器Co1的电容。在这种情况下，输出电容器Co1的尺寸变大。
还可以通过增大输入电容器Ci的电容、并且在输入电压Vi的波底处确保特定电压来减少纹波成分。利用该结构，可以在无需使用大尺寸的输出电容器Co1的情况下减少纹波成分。然而，为了充分减少纹波成分，必须大量增大输入电容器Ci的电容。在这种情况下，输入电容器Ci的尺寸变大。
这里，如本实施例一样，还可以通过将开关装置Q1的开关频率设置成等于或者大于提供给电力传送线圈(141～14n)的AC电力的频率来减少纹波成分。在本实施例中，以比供给至电力传送线圈(141～14n)的AC电力的一个周期短的时间间隔来接通和断开开关装置Q1，因而，即使在波底(波谷)区域的低电压区域中，也可以使输入电压Vi升高。该结构使得在无需增大输入电容器Ci或者输出电容器Co1的尺寸的情况下，能够减少纹波成分，并且获得稳定输出。利用该结构，可以将输出电压Vo设置成等于或者高于输入电压Vi的波底电压。
通常，在供给至LED单元23的电力(负载功率)相同时，随着输出电压Vo的增大，电路效率进一步提高。因此，通过使用包括以串并联组合连接的多个LED装置的LED单元23、并且通过增大输出电压Vo，可以提高电路效率。
此外，如果输入电压Vi的纹波成分大并且输入电压Vi的波底电压低、或者如果输出电压Vo的纹波成分大，则将本实施例配置成进行以下操作。
注意，输入电压Vi和/或输出电压Vo的纹波成分因以下原因(1)～(4)而增大。
(1)由电力接收线圈21和电力传送线圈(141～14n)之间的大的位置未对准所导致的电力接收线圈21的感应电压Va的显著减小。
(2)由电路组件的偏差性、温度特性和老化特性(诸如由使用年限老化所导致的电容器的电容减小等)等所导致的电路常数的变化和/或差异。
(3)由诸如温度特性和时间老化等所导致的负载变化。
(4)当设计成对于一个电力传送单元A能够使用多个类型的电力接收单元B时，电力接收单元B之间的结构的不同。
在这些情况下(如果纹波成分大于预定阈值)，本实施例使施加于电力传送单元A的电力传送线圈(141～14n)的AC电力的电压和频率中至少一个增大。结果，可以在电力接收单元B中增大输入电压Vi的波底电压(例如，在增大频率时，可以通过电容器更容易地平滑纹波成分)。在这种情况下，如果增大施加于电力传送线圈(141～14n)的AC电压的振幅或者频率，则效率通常降低。因此，本实施例在纹波成分小时重视效率，并且降低施加于电力传送线圈(141～14n)的AC电压的振幅和频率。另一方面，本实施例在纹波成分大时重视减少纹波成分，并且增大施加于电力传送线圈(141～14n)的AC电压的振幅和频率中的至少一个。因此，本实施例使得能够实现：减少LED单元23的负载电流的纹波成分，以及使得输入电容器Ci和输出电容器Co1的尺寸减小。
更具体地，电力接收单元B中的控制部24包括纹波测量部24a。纹波测量部24a基于输入电压Vi和/或输出电压Vo的测量值，测量(检测)输入电压Vi和/或输出电压Vo中的纹波成分。例如，纹波测量部24a获得输入电压Vi的测量值的平均值Via、以及输入电压Vi的测量值的最大值和最小值之间的差Vid。然后，纹波测量部24a将Vid相对于Via的比确定为输入电压Vi的纹波成分。另外，例如，纹波测量部24a获得输出电压Vo的测量值的平均值Voa、以及输出电压Vo的测量值的最大值和最小值之间的差Vod。然后，纹波测量部24a将Vod相对于Voa的比确定为输出电压Vo的纹波成分。从信号传送部25通过天线26经由无线信号传送通过纹波测量部24a所测量的纹波成分的测量结果。
电力传送单元A中的信号接收部16通过天线17接收来自信号传送部25的无线信号，并且将该信号输出给控制部15。控制部15基于所接收到的纹波成分的测量结果控制AC电源部13，从而当检测到纹波成分大于预定阈值时，使从AC电源部13供给至电力传送线圈14的AC电压的振幅和频率中至少一个增大。优选将控制部15配置成基于所接收到的纹波成分的测量结果来控制AC电源部13，以使得每当纹波成分超过多个阈值中的一个时，使施加于电力传送线圈14的AC电压的振幅和频率中的至少一个逐步增大。
电力接收单元B和电力传送单元A使用天线(17、26)相互通信。注意，电力传送线圈(141～14n)或者电力接收线圈21也可以用作为天线。
接着，图3示出本***的外观。
电力传送单元A具有中空箱状壳体101，并且壳体101形成电力传送单元A的外壳。电力传送线圈(141～14n)和电力传送电路X被容纳在壳体101内。将壳体101的一个面定义为放置面101a。电力传送电路X包括整流部11、DC电源部12、AC电源部(131～13n)、控制部15、信号接收部16和天线17。电力传送电路X通过配线W1和插头P与商业电源10连接。在配线W1处设置用于接通/断开向电力传送单元A的电力供给的开关SW。以阵列方式将电力传送线圈(141～14n)配置在壳体101中以使该线圈与放置面101a的背面相对。电力传送单元A采用阵列线圈结构，在该结构中，以与放置面101a相对的方式配置多个电力传送线圈(141～14n)。
电力接收单元B具有底座201、臂202和灯具203，并且由它们形成电力接收单元B的外壳。电力接收单元B形成照明设备。形成中空盒形状的底座201。电力接收线圈21被容纳在底座201内。形成中空圆柱状的臂202。臂202被设置成竖立在底座201的顶面上。灯具203被固定至臂202的顶端。形成碗状的灯具203。LED单元23和电力接收电路Y被容纳在灯具203内。通过配线W3将LED单元23电连接至电力接收电路Y。电力接收电路Y包括整流部22、输入电容器Ci、电源电路K1、控制部24、信号传送部25和天线26。通过设置在臂202内的配线W2，将底座201中的电力接收线圈21电连接至电力接收电路Y。
当将电力接收单元B的底座201置于电力传送单元A的放置面101a的正面时，电力接收线圈21与以阵列方式配置的电力传送线圈14中的至少一个相对。因而，电力接收线圈21以无线(非接触)方式接收来自电力传送线圈14的电力。
在本实施例中，由于电力传送单元A与电力接收单元B无线通信，所以不需要使天线17和天线26位置相互靠近。因此，可以缩短配线的长度，并且可以扩展设备设计的可能性。也就是说，如果电力传送单元A的通信单元必须靠近电力接收单元B的通信单元(如背景技术所述的文献1一样)，则必须将电力接收单元B的通信单元配置在底座201内。在这种情况下，在臂202内部需要设置新的配线(通信单元和控制部24之间的配线连接)。另外，需要增大底座201的尺寸。
在本实施例中，如果具有足够的空间，则可以将电力接收电路Y配置在照明设备中的任何位置处。因此，可以考虑设备的设计(诸如视觉效果等)来确定电力接收电路Y的配置位置。本实施例的照明设备在灯具203内部具有电力接收电路Y用的配置空间。电力接收电路Y被设置在灯具203中。利用该结构，对于电力接收单元B可以使用相对大的电力接收电路Y。因此，不必为了配置空间而牺牲设备的设计、或者不必通过对电路使用紧凑/薄的组件(通常昂贵)来减小电力接收电路Y的尺寸。
接着，参考图4A~4C说明本实施例的照明用无线供电***的使用模式。
如图4A所示，当电力接收单元B11设置有诸如包括高功耗的LED装置等的LED单元23时，对于电力传送单元A1可以使用单个电力接收单元B11。这里，电力接收单元B11可以包括多个电力接收线圈21。在这种情况下，例如，电力传送单元A1的各电力传送线圈14向电力接收单元B11的多个电力接收线圈21中的每一个无线供给电力。或者，电力接收单元B11可以包括具有比电力传送线圈14更大尺寸的单个电力接收线圈21。在这种情况下，电力传送单元A1的多个电力传送线圈14向电力接收单元B11的电力接收线圈21无线供给电力。
如图4B所示，当电力接收单元(B21、B22)设置有诸如包括低功耗的LED装置等的LED单元23时，对于电力传送单元A1可以使用多个电力接收单元(B21、B22)。这里，各电力接收单元(B21、B22)可以包括具有与电力传送单元A1的电力传送线圈14的大小相对应的大小的单个电力接收线圈21。在这种情况下，电力传送单元A1的电力传送线圈14向电力接收单元(B21、B22)的电力接收线圈21无线供给电力。例如，电力传送线圈141向电力接收单元B21的电力接收线圈21供给电力，并且电力传送线圈142向电力接收单元B22的电力接收线圈21供给电力。
注意，对于电力传送单元A1可以使用具有不同规格(特征；诸如输入电压Vi、输出电压Vo、或者负载电流等)的多种类型的电力接收单元(B21、B22)。也就是说，多个电力接收单元B包括第一电力接收单元B21、以及具有与第一电力接收单元B21不同的额定输入功率或额定输出功率的第二电力接收单元B22。
如上所述，不仅对于具有相同规格的多个电力接收单元(B21、B22)，而且对于具有不同规格的多个电力接收单元(B21、B22)，可以使用电力传送单元A1。通过采用升降压电路作为电力接收单元B的电源电路K1，获得这样的效果。
此外，电力传送单元A根据其规格或者大小而具有不同特性。例如，诸如图4A和图4B所示的电力传送单元A1等的具有薄形状的电力传送单元A应当使用昂贵的薄组件来生产。例如，可以使用正常大小的廉价的电子组件来生产如图4C所示的高度不太受限的电力传送单元A2。注意，在高度不太受限的电力传送单元A2中，可以将电力传送电路X配置在电力传送单元A2中的任何位置。因此，电力传送单元A2可以减小配线的长度，并且可以扩展设备设计的可能性。由于(由组件的可变性、温度特性、老化特性等所导致的)输入功率、输出功率、单元中所使用的组件、以及电路常数等的不同，因而电力传送单元A2具有与电力传送单元A1不同的输入/输出特性。
然而，由于由升降压电路构成电源电路K1，所以电力接收单元B可以对宽范围的输入电压Vi稳定其输出。结果，如图4C所示，不仅对于电力传送单元A1，而且对于电力传送单元A2，可以使用电力接收单元(B11、B21、B22)。
也就是说，对于具有不同规格的多种类型的电力接收单元(B11、B21、B22)，可以使用电力传送单元A1(或者A2)。另外，不仅对于电力传送单元A1，而且对于具有与电力传送单元A1不同的规格的电力传送单元A2，可以使用电力接收单元B。
可以将电力传送单元A配置成在电力传送线圈(141～14n)中仅激活与电力接收单元B相对的电力传送线圈14。在该结构中，电力传送单元A设置有电力接收单元检测部件(未示出)，其中，电力接收单元检测部件用于检测是否存在这类与电力接收单元B(电力接收单元B的电力接收线圈21)相对的电力传送线圈14。利用该结构使得能够实现布局自由且高效的***。
例如，可以向电力传送单元A的电力传送线圈14和电力接收单元B中的每一个设置无线通信部件，并且可以将电力接收单元B配置成向与其相对的电力传送线圈14传送存在信号。利用该结构，使得电力传送单元A能够检测与电力接收单元B相对的电力传送线圈14。无线通信部件可以包括电力传送单元A的信号接收部16和天线17、以及电力接收单元B的信号传送部25和天线26(也就是说，纹波成分的测量结果的传送部件还可以用作为无线通信部件)。
无线通信部件使用无线电信号或者红外线信号进行通信。详细地，无线通信部件可以使用400MHz或者900MHz频段的低功率无线电、蓝牙、ZigBee、或者无线LAN等。特别地，由于400MHz或者900MHz频段的低功率无线电使用低频频带，所以具有长通信距离和低功耗的优点。
可以将电力传送单元A配置成在预定定时同时激活所有电力传送线圈(141～14n)，以检测与电力接收单元B相对的电力传送线圈14。电力传送单元A根据是否存在来自电力接收单元B的应答，判断与电力接收单元B相对的电力传送线圈14。
例如，控制部15使用下面的步骤(A1)～(A5)或者(B1)～(B5)，检测与电力接收单元B相对的电力传送线圈14。
首先，控制部15具有判断模式和照明模式。
在判断模式下，
(A1)控制部15在预定定时(例如，以规律的时间间隔)同时激活所有电力传送线圈(141～14n)。注意，如果放置特定电力接收单元B(以下称为“Ba”)以使其与特定电力传送线圈14(以下称为“14a”)相对，则通过电力传送线圈14a向电力接收单元Ba的电力接收线圈21a供给电力，并且激活电力接收单元Ba的控制部24a。当被激活时，电力接收单元Ba的控制部24a通过信号传送部25a向电力传送单元A传送应答信号。
(A2)如果在预定时间内接收到应答信号，则控制部15判断为电力接收单元B中至少一个被放置成与电力传送线圈(141～14n)中的至少一个相对。如果在预定时间内没有接收到应答信号，则控制部15判断为没有电力接收单元B被放置成与电力传送线圈(141～14n)相对。
(A3)当判断为放置了电力接收单元B中的至少一个时，控制部15停止向电力传送线圈(141～14n)供给电力。
(A4)此后，控制部15按照预定顺序、在预定时间并且以预定时间间隔连续激活电力传送线圈(141～14n)。当接收到来自电力传送线圈14a的电力时，电力接收单元Ba传送应答信号。控制部15判断为电力接收单元Ba被放置成与在接收到应答信号时所激活的电力传送线圈14a相对。因而，控制部15可以判断出与电力接收单元B相对的电力传送线圈14。
(A5)当对于所有电力传送线圈(141～14n)完成了步骤(A4)时，控制部15结束判断模式。
或者，在判断模式下，
(B1)控制部15在预定定时(例如，以规律的时间间隔)同时激活所有电力传送线圈(141～14n)。注意，如果特定电力接收单元B(以下称为“Ba”)被放置成与特定电力传送线圈14(以下称为“14a”)相对，则通过电力传送线圈14a向电力接收单元Ba的电力接收线圈14(以下称为“14a”)供给电力，并且激活电力接收单元Ba的控制部24a。当被激活时，电力接收单元Ba的控制部24a通过信号传送部25a向电力传送单元A传送应答信号。
(B2)如果在预定时间内接收到应答信号，则控制部15判断为电力接收单元B中至少一个被放置成与电力传送单元B(141～14n)中的至少一个相对。如果在预定时间内没有接收到应答信号，则控制部15判断为没有电力接收单元B被放置成与电力传送线圈(141～14n)相对。
(B3)当判断为放置了电力接收单元B中的至少一个时，控制部15保持向所有电力传送线圈(141～14n)供给电力。
(B4)此后，控制部15按照预定顺序、在预定时间并且以预定时间间隔连续停止向电力传送线圈(141～14n)供给电力。当停止向电力传送线圈14a供给电力时，电力接收单元Ba的控制部24a(和信号传送部25a)失活。因此，电力接收单元Ba停止传送应答信号。控制部15判断为电力接收单元Ba被放置成与当没有传送应答信号时失活的电力传送线圈14a相对。(注意，在电力接收单元Ba被置于与多个电力传送线圈14相对的情况下，并且如果使与其相对的电力传送线圈14中的一个失活，则电力接收单元Ba可以传送不同于该应答信号的第二应答信号。)因而控制部15可以判断与电力接收单元B相对的电力传送线圈14。
(B5)当对于所有电力传送线圈(141～14n)完成了步骤(B4)时，控制部15结束判断模式。
如果在判断模式下判断为电力接收单元B中至少一个被置于放置面上，则控制部15变换成照明模式。
在照明模式下，控制部15向被判断为与电力接收单元Ba相对的电力传送线圈14a供给电力。电力接收单元Ba在通过电力传送线圈14a对其供给电力期间，可以保持传送应答信号。控制部15在接收到应答信号期间，可以保持激活电力传送线圈14a。
可以将上述无线通信部件的频带设置成远离电源电路K1的开关频率，并且该配置使得能够抑制它们之间的干扰。
本实施例采用包括多个电力传送线圈(141～14n)的阵列线圈结构，但是不局限于此。例如，可以采用电力传送单元A包括单个电力传送线圈14的移动线圈结构。在该结构中，电力传送单元A检测放置面101a上的电力接收单元B(电力接收单元B的电力接收线圈21)的放置位置。然后，电力传送单元A移动电力传送线圈14以使其与所检测到的电力接收单元B相对(与所检测到的电力接收单元B的电力接收线圈21相对)。在移动线圈结构中，电力传送线圈14与电力接收线圈21一一对应。因此，使得能够实现布局自由并且高效的***。电力传送单元A可以包括多个可移动电力传送线圈14。在该结构中，移动多个电力传送线圈14以使其分别与不同电力接收单元B(电力接收线圈21)相对。在无线供电***中应用该移动线圈结构是已知的，并且不再详细说明。
在移动线圈结构中，电力接收线圈21与电力传送线圈14可能未对准。然而，在本实施例中，由于由升降压电路构成电源电路K1，所以即使电力接收线圈21的感应电压Va改变，电力接收单元B也可以稳定输出电压Vo。
当然，对于电源电路K1的照明负载，可以使用有机EL装置(有机LED装置)。
LED装置(有机EL装置)以高效率和低电力发光，并且在无线供电***中，可以实现小的电压/电流应力、小的噪声、小的损耗和小的升温等。因此，无线供电***可以小型化并且在电路结构上简化。
LED装置(有机EL装置)的光输出与流过装置的负载电流成正比。另外，LED装置(有机EL装置)的电压-电流特性在正常工作范围内变化显著。因此，即使当施加的电压根据电路常数的变化而稍有变化时，LED装置(有机EL装置)的光输出也变化极大。在最坏的情况下，装置可能由于电路常数的变化等而损坏。
然而，由于电源电路K1由升降压电路构成，所以本***可以获得稳定的光输出特性。本***对于要求高精度的电路的照明负载(诸如LED装置等)尤其有效。由于LED装置(有机EL装置)的光输出与流过装置的负载电流成正比，因此可以通过恒定电流控制来稳定光输出。
由于LED装置(有机EL装置)的光输出与流过装置的负载电流成正比，所以负载电流的大的纹波成分导致闪烁。此外，有机EL装置具有大的电容组件。因此，如果负载电流具有大的纹波成分，则通过有机EL装置中的充电/放电而损失大量电流。然而，由于电源电路K1由升降压电路构成，所以本***可以提供具有小的纹波成分的负载电流。特别地，由于在本***中，将开关装置Q1的开关频率设置成等于或大于施加至电力传送线圈14的AC电力的频率，所以进一步降低了纹波成分。将本***配置成通过纹波测量部24a测量纹波成分，并且当纹波成分大于预定阈值时，增大施加于电力传送线圈14的AC电压的振幅(电压)和频率中的至少一个，因此，进一步降低了纹波成分。本***对于LED装置(有机EL装置)的照明负载更加有效。
以图3所示的立式照明设备形成本实施例的电力接收单元B。利用该结构，电力接收单元B使得能够提供具有无线供电***所特有的方便和安全特性的照明设备。
另外，对于电源电路K1的照明负载，可以使用无机EL装置。此外，作为照明负载，可以使用包括有机EL装置、无机EL装置、或者这些装置和导光板的组合的面光源。在这种情况下，可以形成薄形的灯具203。
第二实施例
本实施例的照明用无线供电***包括与第一实施例相同的电力传送单元A，并且电力接收单元B的结构不同。本实施例的电力接收单元B的电路结构如图5所示。注意，向相同类型的元件分配与第一实施例中所述的相同的附图标记，并且不再进行详细说明。
电力接收单元B在输入电容器Ci和电源电路K1之间设置有充放电电路27。将电池28连接至充放电电路27。
充放电电路27具有用于使用电力接收线圈21的电力对电池28充电的充电功能、以及用于将电池28中储存的电力放出到电源电路K1的放电功能。结果，即使在由于诸如电力中断或者击穿等而未通过电力接收线圈21供给电力时，充放电电路27也可以从电池28向电源电路K1供给电力。因此，即使当不通过电力接收线圈21供给电力时，本实施例也可以使LED单元28进行照明。
由于电源电路K1由升降压转换器电路(如图2所示)构成，所以本实施例可以对宽范围的输入电压Vi使其输出稳定。因此，在电池28的电压高于输出电压Vo的情况下、或者在电池28的电压低于输出电压Vo的情况下，本实施例可以稳定提供给LED单元23的负载电流。可以将电源电路K1配置成在通过来自电池28的电力驱动电源电路K1时(即，在未通过电力接收线圈21供给电力时)输出较小量的电流，以降低LED单元23的电力消耗。也就是说，可以将控制部24配置成测量电力接收线圈21的感应电压Va，并且如果测量出的感应电压Va低于预定阈值，则判断为未通过电力接收线圈21供给电力。该结构使得能够抑制电池28的放电量，从而可以有效使用电池28中储存的能量。
在本实施例中，控制部24测量电源电路K1的输出电流(负载电流)，将输出电流的测量值与预定阈值进行比较，并且根据比较结果控制开关装置Q1的接通和断开。因而，本实施例向LED单元23提供恒定电流。通过跨与LED单元23串联连接的电阻器Rs所生成的电压来测量电源电路K1的输出电流。利用该结构，可以降低供给至LED单元23的负载电流的偏差。也就是说，该结构使得能够实现高精度的恒定电流控制。注意，可以将该结构(通过电阻器Rs测量电源电路K1的输出电流的结构)应用于上述第一实施例或者下述第三～第七实施例。
第三实施例
本实施例的照明用无线供电***包括与第一实施例相同的电力传送单元A，并且电力接收单元B的电源电路的结构不同。本实施例的电力接收单元B的电源电路(K2～K5)的电路结构如图6～9所示。注意，向相同类型的元件分配与第一实施例所述的相同的附图标记，并且不再详细说明。
图6所示的电源电路K2由具有两个开关装置的升降压斩波电路构成。
在电源电路K2中，在输入电容器Ci的两端之间设置开关装置Q11和二极管D11的串联电路，其中，将开关装置Q11连接至输入电容器Ci的正电极侧，并且将二极管D11的阳极连接至输入电容器Ci的负电极侧。在二极管D11的两端之间连接电感L11和开关装置Q12的串联电路，其中，将电感L11连接至输入电容器Ci的正电极侧，并且将开关装置Q12连接至输入电容器Ci的负电极侧。在开关装置Q12的两端之间连接二极管D12和输出电容器Co2的串联电路，其中，将二极管D12的阳极连接至输入电容器Ci的正电极侧，并且将输出电容器Co2连接至输入电容器Ci的负电极侧。在输出电容器Co2的两端之间连接将一个以上LED装置串联连接的LED单元23。控制部24切换开关装置(Q11、Q12)的接通和断开(斩波控制)以进行升压/降压操作，并且向LED单元23输出恒定电流。
图7所示的电源电路K3由进行升压/降压操作的SEPIC电路构成。
在电源电路K3中，在从输入电容器Ci的正电极到负电极的通路中，***将电感L21、电容器C21、二极管D21和LED单元23按此顺序连接的串联电路。将开关装置Q21连接在电感L21和电容器C21的接点与输入电容器Ci的负电极之间。将电感L22连接在电容器C21和二极管D21的接点与输入电容器Ci的负电极之间。经由二极管D21将输出电容器Co3与电感L22并联连接。将二极管D21的阳极连接至电容器C21，并且将二极管D21的阴极连接至LED单元23。控制部24控制切换开关装置Q21的接通和断开(斩波控制)以进行升压/降压操作，并且向LED单元23输出恒定电流。
图8所示的电源电路K4由进行升压/降压操作的CUK电路构成。
在电源电路K4中，在从输入电容器Ci的正电极到负电极的通路上，***电感L31、电容器C31、电感L32和LED单元23按此顺序连接的串联电路。将开关装置Q31连接在电感L31和电容器C31的接点与输入电容器Ci的负电极之间。将二极管D31连接在电容器C31和电感L32的接点与输入电容器Ci之间，其中，将二极管D31的阳极连接至电容器C31和电感L32的接点，并且将二极管D31的阴极连接至输入电容器Ci的负电极。通过电感L32将输出电容器Co4与二极管D31并联连接。控制部24控制切换开关装置Q31的接通和断开(斩波控制)以进行升压/降压操作，并且向LED单元23输出恒定电流。
图9所示的电源电路K5由进行升压/降压操作的ZETA电路构成。
在电源电路K5中，在从输入电容器Ci的正电极到负电极的通路上，***开关装置Q41、电容器C41、电感L41和LED单元23按此顺序连接的串联电路。将电感L42连接在开关装置Q41和电容器C41的接点与输入电容器Ci的负电极之间。将二极管D41连接在电容器C41和电感L41的接点与输入电容器Ci的负电极之间，其中，将二极管D41的阳极连接至输入电容器Ci的负电极，并且将二极管D41的阴极连接至电容器C41和电感L41的接点。通过电感L41将输出电容器Co5与二极管D41并联连接。控制部24控制切换开关装置Q41的接通和断开(斩波控制)以进行升压/降压操作，并且向LED单元23输出恒定电流。
具有两个开关装置的升降压斩波电路、SEPIC电路、CUK电路和ZETA电路的行为是已知的，并且不再详细说明。
通过采用图6～9所示的电源电路(K2～K5)，与第一实施例相同，即使电力接收线圈21的输出由于负载变化或者电力接收线圈21和电力传送线圈(141～14n)之间的相对位置间隙而波动，电力接收单元B也可以稳定向照明负载的输出功率。
由具有两个开关装置的升降压斩波电路构成的电源电路K2可以利用单个电感(电感L11)实现升降压操作，并且可以简化电源电路的结构。
由SEPIC电路构成的电源电路K3可以降低输入电压的纹波成分。由CUK电路构成的电源电路K4可以降低输入电压和输出电压的纹波成分。由ZETA电路构成的电源电路K5可以降低输出电压的纹波成分。结果，电源电路(K3～K5)使得输入电容器Ci和输出电容器(Co3～Co5)能够小型化。
第四实施例
本实施例的照明用无线供电***包括与第一实施例相同的电力传送单元A，并且电力接收单元B的电源电路的结构不同。图10示出本实施例的电力接收单元B的电源电路K6的电路结构。注意，向相同类型的元件分配与第一实施例所述相同的附图标记，并且不再详细说明。
图10所示的电源电路K6由四开关同步升降压电路构成。
在电源电路K6中，在输入电容器Ci的高压侧线(正电极侧)设置开关装置Q51、电感L51和开关装置Q53的串联电路。在电感L51的两端之间连接开关装置(Q52、Q54)的串联电路。将电阻器R51连接在开关装置(Q52、Q54)的接点与输入电容器Ci的低压侧线(负电极侧)之间。将输出电容器Co6连接在开关装置(Q53、Q54)和电阻器R51的串联电路的两端之间。将LED单元23连接在输出电容器Co6的两端之间。
控制部24控制切换开关装置(Q51～Q54)的接通和断开(斩波控制)以进行升压/降压操作，并且基于通过电阻器R51所测量出的电流值向LED单元23输出恒定电流。
控制电源电路K6以在升降压区域(输出电压Vo的目标值与输入电压Vi大体相同的区域)内进行开关装置(Q51～Q54)的PWM开关操作。详细地，电源电路K6重复以下操作：(I)仅接通开关装置(Q51、Q54)；(II)仅接通开关装置(Q51、Q53)；(III)仅接通开关装置(Q52、Q53)；和(IV)仅接通开关装置(Q51、Q53)。电源电路K6可以通过调节各步骤(I)～(IV)的时长来选择升压操作和降压操作。在升压区域中，将电源电路K6控制成保持接通开关装置Q51、保持断开开关装置Q52、并且进行开关装置(Q53、Q54)的PWM开关操作(接通和断开)。在降压区域，将电源电路K6控制成保持接通开关装置Q53、保持断开开关装置Q54、并且进行开关装置(Q51、Q52)的PWM开关操作。
由四开关同步升降压电路构成的电源电路K6可以抑制流过电感L51的电感电流的峰峰值，因此可以降低LED单元23中的负载电流的纹波成分。由于电源电路K6采用同步整流方法，因而能够在宽范围的输入电压Vi上实现高电路效率。
第五实施例
本实施例说明第一～第四实施例的电源电路(K1～K6)的软启动功能。也就是说，本实施例的照明用无线供电***包括第一～第四实施例所述的任一类型的电力传送单元A和电力接收单元B，并且控制部24具有软启动功能。下面，当没有特别说明时，以符号“K”表示电源电路。
在启动电力接收单元B时，当输入电压Vi达到预定值(启动电源电路K时的电压值)时，本实施例的控制部24进行软启动操作以控制电源电路K。在软启动操作中，输出电压Vo逐渐增大。也就是说，控制部24在开始照明时，控制电源电路K(电源电路K的开关装置)从而使得输出电压Vo逐渐增大。
图11A～11E示出根据软启动操作的输出电压Vo的波形的例子。
在图11A所示的例子中，输出电压Vo随着图示的曲线而增大，其中，该曲线的梯度逐渐减小(该曲线的梯度在启动时最大)，并且逐渐达到稳定的电压Vs。
在图11B所示的例子中，输出电压Vo与时间成正比增大，直到达到稳定电压Vs为止。
在图11C所示的例子中，输出电压Vo随着图示的曲线增大，其中，该曲线的梯度逐渐增大(该曲线的梯度在启动时最小)，直到输出电压Vo达到稳定电压Vs为止。
在图11D所示的例子中，输出电压Vo随着图示的曲线增大，其中，该曲线的梯度逐渐增大直到预定电压水平为止，然后，输出电压Vo逐渐达到稳定电压Vs。
在图11E所示的例子中，输出电压Vo以阶梯式增大，直到达到稳定电压Vs为止。
如果在电源电路K的启动时，向LED单元23供给稳定状态的负载电流/负载电压，则负载电流或者负载电压的过冲可能引起电源电路K的组件经受应力。这可能导致电源电路K的寿命缩短或者被破坏。尤其在照明用无线供电***中，在电力传送线圈14和电力接收线圈21之间可能发生位置未对准，因此根据电源电路K的工作点，组件可能经受应力。
如果存在照明负载的偏差/变化、输入电压的偏差/变化或者电路组件的偏差/变化(时间老化、温度特性等)等，则在启动时在短时间内增大LED单元23的负载电流或者负载电压的情况下，可能导致电源电路K的工作点出现偏差。在这种情况下，突然向电源电路K的组件施加了过电流或者过电压。由于在电力接收线圈21和电力传送线圈14之间可能产生偏差(未对准)，所以工作点可能偏差大。在这种情况下，组件受到的应力大，因此，需要抑制过电流或者过电压。
在本实施例中，如上所述，控制部24控制电源电路K进行软启动操作，其中，在电力接收单元B的启动时，输出电压Vo逐渐增大。因此，使得能够降低由过冲、过电流或者过电压所导致的电源电路K的组件的应力。这对于在电力传送线圈14和电力接收线圈21之间可能生成位置偏差的照明用无线供电***尤其有效。
对于图11A所示的例子，由于不存在拐点，所以使得能够有效抑制过冲、过电流和过电压。
对于图11B所示的例子，由于电压以恒定比率增大，并且应力变化率变得大体恒定，所以使得能够防止通过电路的电容组件的充电电流局部增大。
对于图11C所示的例子，与图11A、11B所示的例子相比，使得能够在启动操作期间降低功耗。
对于图11D所示的例子，与图11A、11B所示的例子相比，使得能够在启动操作期间降低功耗。此外，由于在达到稳定电压Vs时电压的变化率不急剧改变，所以与图11C的例子相比，使得能够降低组件的应力。
对于图11E所示的例子，由于不需要高精度，所以使得能够通过使用廉价的组件就可以实现。
在本实施例中，由于电源电路K由升降压电路构成，所以使得能够在不依赖于电力接收线圈21的输出条件或者输出电压Vo的目标值的情况下，即使在低输出电压Vo区域中也精细地进行软启动操作。
总之，在本实施例中，控制部24包括用于测量从电力接收线圈21提供给电源电路K的输入电压Vi的输入电压测量部件(未示出)。将控制部24配置成在输入电压测量部件的测量结果(测量电压)达到预定值时开始激活电源电路K。将控制部24配置成在启动电源电路K的操作时控制电源电路K(电源电路K的开关装置)，从而使得电源电路K的输出电压Vo逐渐增大。
利用该结构，使得能够降低电源电路K的组件的应力、以及降低照明负载的应力。
第六实施例
图12示出本实施例的照明用无线供电***的电路结构。在本实施例的照明用无线供电***中，电力传送单元A的结构与第一实施例的不同。本实施例的电力接收单元B的控制部24具有软启动功能(参考第五实施例)。注意，向相同类型的元件分配与第一实施例所述的相同的附图标记，并且不再详细说明。
将电力传送单元A的控制部15配置成同步控制AC电源部(131～13n)的操作。详细地，将控制部15配置成控制AC电源部(131～13n)的开关操作、以使得施加于电力传送线圈(141～14n)的AC电压的相位相互同步。
因此，即使在将电力接收单元B置于多个电力传送线圈14之间的位置，并且其接收来自多个电力传送线圈14的电力时，***也可以稳定电力供给。希望将电力传送线圈(141～14n)的AC电压的相位差抑制在30度内。
将电力传送单元A的控制部15配置成仅激活与多个电力传送线圈(141～14n)中的与电力接收单元B相对的电力传送线圈14连接的AC电源部13。在该结构中，向电力传送单元A设置如下的电力接收单元检测部件(未示出)，其用于检测与电力接收单元B(电力接收单元B的电力接收线圈21)相对的电力传送线圈14。此外，电力接收单元B的控制部24具有软启动电源电路K1的操作的功能(参考第五实施例)。
在启动时，电力传送单元A的控制部15仅激活与电力接收单元B相对的电力传送线圈14所连接的AC电源部13，并且电力接收单元B的控制部24进行软启动操作。当移除电力接收单元B时，控制部15使与移除的电力接收单元B相对的电力传送线圈14所连接的AC电源部13失活。
上述软启动操作和AC电压的相位同步操作相互独立，因此，可以针对各操作适用期望控制值(控制条件)。结果，使得本实施例能够在启动时同时实现稳定电力供给及降低应力。
即使当将多个具有不同规格的电力接收单元B置于单个电力传送单元A上时，各电力接收单元B也具有与其规格相对应的软启动特性。各电力接收单元B可以降低电源电路K的组件的应力。在可能导致过冲(诸如具有高负载功率或者负载电压)的这类电力接收单元B中，可以使得通过控制部24操作的软启动时间(输出电压Vo达到稳定电压的时间段)更长。还可以根据电力接收单元B的规格来改变(调整)电力接收线圈21的大小，以改变电力接收量。例如，需要大的负载功率的电力接收单元B可以包括具有较大尺寸的电力接收线圈21，从而使得多个电力传送线圈14可以与电力接收线圈21相对。
电力接收单元B的控制部24具有用于调节软启动时间的功能，因而可以逐渐增大光输出以使得用户可以在视觉上识别LED单元23的光输出的时间变化(例如，控制部24将软启动时间设置为5秒，并且逐渐增大光输出，从而使得用户可以在视觉上识别光输出的时间变化)。也就是说，“软启动”功能还可以用作为“渐现(fade-in)”功能。因此，该***可以在启动电力接收单元B时，开始使LED单元23柔和地逐渐发光。
在软启动操作中，电力接收单元B的控制部24被配置成基于预定目标值增大LED单元23的负载电流或者负载电压。因此，无论线圈的位置关系、照明负载的偏差/变化、输入电压的偏差/变化、或者电路的偏差/变化(时间老化、温度特性等)等如何，本实施例都可以稳定光输出的增大率。也就是说，本实施例使得每次都能够以期望速率增大LED单元23的光输出，这对于照明是独特的效果。
当然，可以将第三、第四实施例所述的任何一个电源电路(K2～K6)应用于本实施例的电力接收单元B。采用电源电路(K2～K6)的任一情况都可以获得本实施例所述的相同效果。
第七实施例
图13示出本实施例的照明用无线供电***的电路结构。在本实施例的照明用无线供电***中，电力传送单元A的结构与第一实施例的不同。本实施例的电力接收单元B的控制部24具有软启动功能(参考第五实施例)。注意，向相同类型的元件分配与第一实施例所述的相同的附图标记，并且不再详细说明。
本实施例的电力传送单元A包括用于启动所有电力传送线圈(141～14n)的单个AC电源部13A。将多个开关(S1～Sn)分别安装在AC电源部13A和电力传送线圈(141～14n)之间的电路上。下面，在未特别说明的情况下，以符号“S”表示开关。当接通开关(S1～Sn)时，从AC电源部13A向相应的电力传送线圈(141～14n)供给AC电力。当断开开关(S1～Sn)时，不从AC电源部13A向相应的电力传送线圈(141～14n)供给电力。
在本实施例中，由于通过单个AC电源部13A向电力传送线圈(141～14n)供给电力，所以施加于电力传送线圈(141～14n)的AC电压的相位相互同步。因此，即使当电力接收单元B置于多个电力传送线圈14之间的位置、并且其接收来自多个电力传送线圈14的电力时，该***也可以稳定电力供给。
此外，电力传送单元A设置有用于检测与电力接收单元B(电力接收单元B的电力接收线圈21)相对的电力传送线圈14的电力接收单元检测部件(未示出)。电力传送单元A的控制部15仅接通多个电力传送线圈(141～14n)中的与电力接收单元B相对的电力传送线圈14所连接的开关S。电力接收单元B的控制部24具有电源电路K1的软启动操作的功能(参考第五实施例)。
在启动时，电力传送单元A的控制部15仅接通与电力接收单元B相对的电力传送线圈14所连接的开关S，并且电力接收单元B的控制部24进行软启动操作。当移除电力接收单元B时，控制部15断开与移除的电力接收单元B相对的电力传送线圈14所连接的开关S。
上述软启动操作和AC电压的相位同步操作相互独立，因此，可以对于各操作适用期望的控制值(控制条件)。结果，本实施例使得在启动时能够同时实现稳定电力供给和降低应力。
当然，可以将第三、第四实施例所述的电源电路(K2～K6)中的任一个应用于本实施例的电力接收单元B。采用电源电路(K2～K6)的任一情况可以获得与本实施例所述的相同效果。本实施例的其它结构或效果与第六实施例相同，并且不再详细说明。
第一～第七实施例中的控制部15可以包括微型计算机。

Claims (14)

1.一种照明用无线供电***，包括：
电力传送单元，其包括电力传送线圈，所述电力传送线圈用于响应于所供给的交流电力，生成交流磁场；以及
电力接收单元，其包括电力接收线圈，所述电力接收线圈用于通过由利用所述电力传送线圈所生成的交流磁场导致的电磁感应从所述电力传送单元接收电力，
其中，所述电力接收单元还包括电源电路和接收侧控制部，所述电源电路用于接收来自所述电力接收线圈的输出电力，并且进行升降压操作以向照明负载输出预定电力，所述接收侧控制部用于控制所述电源电路的升降压操作，
其中，所述电源电路能够升高和降低来自所述电力接收线圈的输出电力。
2.根据权利要求1所述的照明用无线供电***，其中，所述电源电路由升降压转换器电路、单端初级电感转换器电路、CUK电路或者ZETA电路构成。
3.根据权利要求1或2所述的照明用无线供电***，其中，所述接收侧控制部用于测量来自所述电源电路的输出电流，并且基于所测量出的输出电流值，控制所述电源电路以向所述照明负载供给恒定电流。
4.根据权利要求1或2所述的照明用无线供电***，其中，
所述电源电路包括能够利用斩波控制来接通和断开的开关装置，以及
其中，所述接收侧控制部用于测量流过所述开关装置的电流的峰值，并且基于所测量出的峰值，控制所述电源电路以向所述照明负载供给恒定电流。
5.根据权利要求1或2所述的照明用无线供电***，其中，
所述电源电路包括能够利用斩波控制来接通和断开的开关装置，以及
其中，所述接收侧控制部用于测量流过所述开关装置的电流的平均值，并且基于所测量出的平均值，控制所述电源电路以向所述照明负载供给恒定电流。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的照明用无线供电***，其中，
所述电力接收单元还包括整流部，其中，所述整流部用于对所述电力接收线圈的输出电压进行整流，并且将整流后的电压输出给所述电源电路，
其中，所述电源电路包括能够利用斩波控制来接通和断开的开关装置，以及
其中，所述接收侧控制部用于控制所述电源电路，从而使得所述开关装置的开关频率等于或大于供给至所述电力传送线圈的交流电力的频率。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的照明用无线供电***，其中，
所述电力接收单元还包括：整流部，用于对所述电力接收线圈的输出电压进行整流，并且将整流后的电压输出给所述电源电路；纹波测量部，用于测量所述电源电路的输入或者输出中的纹波成分；以及信号传送部，用于将所述纹波成分的测量结果传送给所述电力传送单元，
其中，所述电力传送单元还包括：信号接收部，用于接收从所述信号传送部所传送的测量结果；以及交流电源部，用于向所述电力传送线圈供给交流电压，以及
其中，所述电力传送单元用于在所述纹波成分大于预定阈值时，增大从所述交流电源部供给至所述电力传送线圈的交流电压的振幅和频率中的至少一个。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的照明用无线供电***，其中，
所述电力传送单元还包括中空的壳体，其中，将所述壳体的一个面定义为放置面，多个所述电力传送线圈被配置成与所述放置面的背面相对，以及
其中，所述电力接收单元被配置于所述放置面的正面处。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的照明用无线供电***，其中，
所述电力传送单元还包括中空的壳体，其中，将所述壳体的一个面定义为放置面，
其中，所述电力传送单元以使所述电力传送线圈与所述放置面的背面相对的方式设置有一个以上的所述电力传送线圈，所述电力传送线圈能够移动，
其中，当所述电力接收单元被配置于所述放置面的正面处时，所述电力传送单元用于移动所述电力传送线圈以使其与所述电力接收单元相对。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的照明用无线供电***，其中，所述无线供电***被配置为一个所述电力传送单元向多个所述电力接收单元供给电力。
11.根据权利要求10所述的照明用无线供电***，其中，所述多个电力接收单元包括第一电力接收单元和第二电力接收单元，所述第二电力接收单元具有与所述第一电力接收单元在规格上不同的输入电力或者输出电力。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的照明用无线供电***，其中，所述照明负载包括LED装置或者有机电致发光装置。
13.一种照明设备，用于被配置在包括电力传送线圈的电力传送单元处，其中，所述电力传送线圈用于响应于所供给的交流电力，生成交流磁场，
其中，所述照明设备包括：
电力接收单元，其包括电力接收线圈、电源电路和接收侧控制部，其中，所述电力接收线圈用于通过由利用所述电力传送线圈所生成的交流磁场导致的电磁感应，从所述电力传送单元接收电力，所述电源电路用于接收来自所述电力接收线圈的输出电力，并且进行升降压操作以输出预定电力，所述接收侧控制部用于控制所述电源电路的升降压操作，所述电源电路能够升高和降低来自所述电力接收线圈的输出电力；以及
照明负载，从所述电源电路向所述照明负载供给电力。
14.根据权利要求13所述的照明设备，其中，所述电力接收单元还包括：底座，用于容纳所述电力接收线圈；臂，所述臂的一端连接至所述底座；以及灯具，用于容纳所述照明负载，并且所述灯具连接至所述臂的另一端。
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