[发明专利]用于电容性电力输送系统的声学天花板贴片

说明书

本申请要求2011年8月16日提交的美国临时专利申请号61/523,953、2011年10月18日提交的美国临时申请号61/548,397以及2012年5月21日提交的美国临时申请号61/649,498的权益。

技术领域

本发明总体上涉及电容性电力输送，并且更具体来说涉及在各个表面上使用导电层，以便利用电容性电力输送进行电力配送。

背景技术

无线电力输送指的是在没有任何线或接触的情况下供给电力，因此通过无线介质对电子设备进行供电。无接触供电的一种普遍应用是为例如移动电话、膝上型计算机等便携式电子设备进行充电。

无线电力输送的一种实现方式是通过感应式供电系统。在这样的系统中，电源（传送器）与设备（接收器）之间的电磁感应允许进行无接触电力输送。传送器和接收器二者都装配有电线圈，并且当在物理上邻近时，电信号会通过所生成的磁场从传送器流动到接收器。

在感应式供电系统中，所生成的磁场集中在线圈内。其结果是，到接收器拾取场的电力输送在空间上非常集中。这种现象在所述系统中产生热点，从而限制了系统的效率。为了改进电力输送的效率，对于每一个线圈需要高品质因数。为此，线圈应当具有电感与电阻的最优比值的特征，应当由具有低电阻的材料构成，并且应当利用Litze线处理来制造以便减轻趋肤效应。此外，线圈应当被设计成满足复杂的几何结构以避免涡电流。因此，对于高效的感应式供电系统需要昂贵的线圈。针对大面积无接触电力输送系统的设计将需要许多昂贵的线圈，因此对于这样的应用，感应式供电系统可能是不可行的。

电容性耦合是用于无线电力输送的另一种技术。这种技术主要被利用在数据传输和感测应用中。电容性耦合的一个实例是粘贴在窗户上的汽车无线电天线与汽车内部的拾取元件。电容性耦合技术还被利用来对电子设备进行无接触充电。对于这样的应用，（实施电容性耦合的）充电单元在设备的固有谐振频率之外的频率下操作。

电容性电力输送系统还可以被利用来在具有平坦结构等等的大面积（例如窗户）上输送电力。一个实例是在图1中描绘的电容性电力输送系统100。如图1中所示，这样的系统的典型设置包括连接到负载120和电感器130的一对接收器电极111、112。系统100还包括连接到电力驱动器150的一对传送器电极141、142以及绝缘层160。

传送器电极141、142耦合到绝缘层160的一侧，并且接收器电极111、112从绝缘层160的另一侧耦合。这种设置形成传送器电极对141、142与接收器电极111、112之间的电容性阻抗。因此，当由电力驱动器生成的电力信号的频率与所述系统的串联谐振频率基本上匹配时，可以通过无线方式把所述电力信号从传送器电极141、142输送到接收器电极111、112，以便为负载120供电。系统100的串联谐振频率是电感器130和/或电感器131的电感值以及传送器电极对141、142与接收器电极111、112之间的电容性阻抗（图1中的C1和C2）的函数。所述负载例如可以是LED、LED串、灯等等。作为一个实例，系统100可以被利用来为安装在天花板上的照明灯具供电。

为了允许在大的天花板表面上进行无线电力输送，存在这样一项挑战：在不牺牲天花板的审美特性的情况下在沿着表面的任意位置处高效地供给电力。另一项挑战在于，在图1所示的系统中，绝缘层160是所述系统的基础设施的一部分，因此应当进行修改以便允许所述电容性供电系统在一般性的天花板表面中并且特别地在声学天花板贴片中进行操作。

美国专利公开号2004/0022058公开了一种照明贴片，其包括由位于支撑表面中的电源供电的嵌入式LED以及控制与感测设备。所述照明贴片包括金属化条带，其适于与布置在支撑表面上的一个阵列中的对应导电元件形成电容性耦合。所述支撑表面上的导电元件连接到电力供给装置。但是这样的设置无法被用作声学天花板贴片，这是因为所述导电元件（例如传送器电极）附接到支撑表面并且形成支撑表面的一个集成部分。

声学天花板贴片提供装饰性和声学功能。通常来说，这样的贴片包括覆盖有装饰层的泡沫层。所述泡沫层通常是厚的矿物棉基板，其具有减少声学反射的装饰层（例如涂料层）。所述矿物棉层是针对声学噪声的屏障，其还提供贴片的机械强度。声学天花板贴片可以被安放在悬挂的天花板系统上。

发明内容

可能希望提供能够借助于电容性电力输送来为负载（例如照明源）供电并且同时保持贴片的装饰性和噪声减少特性的声学天花板贴片。