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原文传递光学无线供电系统

专利名称：	光学无线供电系统
摘要：	引入了安全性特征的用于向接收器进行光学功率传输的系统，其包括：具有末端反射器和增益介质的光学谐振腔、向增益介质供应功率并且控制其小的信号增益的驱动器、波束转向装置和控制至少波束转向装置和驱动器的控制器。控制器通过输出命令以改变增益介质的小的信号增益、光束的辐射亮度、由该驱动器供应的功率、波束转向装置的扫描速度或扫描方向和位置中的至少一部分，或者记录确定所述光电功率变换器的位置的扫描姿态，从而响应在该系统中出现的安全性风险。控制器还可以确保高的总体辐射效率，并且可以警告并非由目标接收器接收的传输功率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	以色列;IL
申请人：	WI-电荷有限公司
发明人：	A·斯利波伊;L·戈朗;O·纳米亚斯;R·萨基;O·阿尔珀特;O·R·莫尔
专利状态：	有效
申请日期：	2017-04-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201780035894.X
公开号：	CN109690287A
代理机构：	永新专利商标代理有限公司
代理人：	李振东;过晓东
分类号：	G01N21/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	以色列雷霍沃特
主权项：	1.向至少一个功率接收装置进行光学无线功率传输的系统，所述系统包括：光学谐振腔，其具有末端反射器并且适合于发射光束；增益介质，其包括(i)半导体器件，或(ii)固体基质，其是用钕离子掺杂的并且与使至少一个具有在8,300cm-1至12,500cm-1的范围内的波数的频率的辐照衰减的滤波器进行光通信，所述增益介质位于所述光学谐振腔内部并且具有第一带隙能，所述增益介质以热学方式附着至冷却系统并且构造成放大穿过其中的光线；驱动器，其构造成向所述增益介质供应功率，并且能够控制所述增益介质的小的信号增益；波束转向装置，其构造成在多个方向至少之一上引导所述光束；光电功率变换器，其位于所述至少一个功率接收装置中，并且构造成将所述光束变换成具有电压的电功率，所述光电功率变换器具有第二带隙能；探测器，其构造成提供指示所述光束投射在所述光电功率变换器上的信号；及控制器，其适合于控制所述波束转向装置和所述驱动器的状态至少之一，所述控制器接收至少来自所述探测器的控制输入信号，其中，所述光束具有至少8kW/m2/球面度的辐射亮度，在所述发送器与所述至少一个功率接收装置之间的传输的总体辐射效率为至少20％。 2.根据权利要求1的系统，其中在所述发送器与所述至少一个功率接收装置之间的传输的总体辐射效率为至少30％。 3.根据权利要求1至2之一的系统，其还包括连接至所述光电功率变换器的输出的电压变换器。 4.根据权利要求3的系统，其中所述电压变换器构造成追踪所述光电功率变换器的最大功率点。 5.根据权利要求3的系统，其中所述电压变换器是DC/DC升压电压变换器。 6.根据前述权利要求之一的系统，其中所述谐振腔包括至少一个介电反射镜。 7.根据前述权利要求之一的系统，其中所述光电功率变换器是光伏电池。 8.根据权利要求7的系统，其中所述光伏电池包含III-V族半导体材料。 9.根据前述权利要求之一的系统，其还包括储能装置，该储能装置可以是电容器或可再充电电池。 10.根据前述权利要求之一的系统，其还包括电感器。 11.根据权利要求10的系统，其中所述电感器具有在以下之间的电感与其中， f是以赫兹测得的开关频率， Egain是以焦耳测得的所述增益介质的带隙能， Voutput是DC/DC变换器以伏特计的输出电压，及 Plaser_driver是由所述激光驱动器供应至所述增益介质的以瓦特测得的功率。 12.根据前述权利要求之一的系统，其中所述系统构造成接收来自所述功率接收装置的信息。 13.根据权利要求12的系统，其中所述信息包括以下至少之一：电池状态、器件识别、功率需求、电压需求和键。 14.根据前述权利要求之一的系统，其还包括用于确定所述光电功率变换器的温度的传感器。 15.根据权利要求14的系统，其构造成调节所述光束的功率以响应所述光电功率变换器的所述温度的变化。 16.根据权利要求14的系统，其中由所述控制器接收所述温度传感器的输出。 17.根据前述权利要求之一的系统，其还包括位于所述光伏光电功率变换器与所述波束转向装置之间的光学窗口。 18.根据权利要求17的系统，其中所述窗口具有至少为1.5的折射率。 19.根据权利要求17的系统，其中所述窗口具有至少为1.6的折射率，并且涂覆有抗反射涂层。 20.根据前述权利要求之一的系统，其中所述第二带隙能小于所述第一带隙能。 21.根据前述权利要求之一的系统，其中所述控制器适合于使得所述波束转向装置将所述光束引导至所述至少一个功率接收装置。 22.向至少一个功率接收装置进行光学无线功率传输的系统，所述系统包括：光学谐振腔，其具有末端反射器并且适合于发射光束；增益介质，其包括半导体器件或固体基质，其是用钕离子掺杂的并且与使至少一个具有在8,300cm-1至12,500cm-1的范围内的波数的频率的辐照衰减的滤波器进行光通信，所述增益介质位于所述光学谐振腔内部并且具有第一带隙能，所述增益介质以热学方式附着至冷却系统并且构造成放大穿过其中的光线；驱动器，其构造成向所述增益介质供应功率，并且能够控制所述增益介质的小的信号增益；波束转向装置，其构造成在多个方向至少之一上引导所述光束；光电功率变换器，其位于所述至少一个功率接收装置中，并且构造成将所述光束变换成具有电压的电功率，所述光电功率变换器具有第二带隙能；探测器，其构造成提供指示所述光束投射在所述光电功率变换器上的信号；及控制器，其适合于控制所述波束转向装置和所述驱动器的状态至少之一，所述控制器接收至少来自所述探测器的控制输入信号，其中，所述控制器构造成通过输出命令以产生以下至少之一从而响应在该系统中出现的安全性风险的指示信息：致使所述驱动器改变所述增益介质的小的信号增益；改变所述光束的辐射亮度；改变由所述驱动器供应的功率；改变所述波束转向装置的扫描速度；改变所述波束转向装置的姿态；及记录确定所述光电功率变换器的位置的扫描姿态。 23.根据权利要求22的系统，其中在该系统中出现的安全性风险的所述指示信息至少由通过所述探测器产生的所述信号获得，所述探测器构造成提供指示所述光束投射在所述光电功率变换器上的信号，以及由通过在由所述至少一个功率接收装置反射的所述波束的所述谐振腔处接收的水平产生的信号获得。 24.根据权利要求22和23之一的系统，其还包括连接至所述光电功率变换器的输出的电压变换器。 25.根据权利要求24的系统，其中所述电压变换器构造成追踪所述光电功率变换器的最大功率点。 26.根据权利要求24的系统，其中所述电压变换器是DC/DC升压电压变换器。 27.根据权利要求22至26之一的系统，其中所述谐振腔包括至少一个介电反射镜。 28.根据权利要求22至27之一的系统，其中所述光电功率变换器是光伏电池。 29.根据权利要求28的系统，其中所述光伏电池包含III-V族半导体材料。 30.根据权利要求22至29之一的系统，其还包括储能装置，该储能装置可以是电容器或可再充电电池。 31.根据权利要求22至30之一的系统，其还包括电感器。 32.根据权利要求31的系统，其中所述电感器具有在以下之间的电感与其中， f是以赫兹测得的开关频率， Egain是以焦耳测得的所述增益介质的带隙能， Voutput是DC/DC变换器以伏特计的输出电压，及 Plaser_driver是由所述激光驱动器供应至所述增益介质的以瓦特测得的功率。 33.根据权利要求22至32之一的系统，其中所述系统构造成接收来自所述至少一个功率接收装置的信息。 34.根据权利要求33的系统，其中所述信息包括以下至少之一：电池状态、器件识别、功率需求、电压需求和键。 35.根据权利要求22至34之一的系统，其还包括用于确定所述光电功率变换器的温度的传感器。 36.根据权利要求35的系统，其构造成调节所述光束的功率以响应所述光电功率变换器的所述温度的变化。 37.根据权利要求36的系统，其中由所述控制器接收所述温度传感器的输出。 38.根据权利要求22至27之一的系统，其还包括位于所述光伏光电功率变换器与所述波束转向装置之间的光学窗口。 39.根据权利要求38的系统，其中所述窗口具有至少为1.5的折射率。 40.根据权利要求38的系统，其中所述窗口具有至少为1.6的折射率，并且涂覆有抗反射涂层。 41.根据权利要求22至40之一的系统，其中所述第二带隙能小于所述第一带隙能。
所属类别：	发明专利