[发明专利]失误-安全光学无线电源

说明书

一种失误‑安全无线功率传输系统具有：发射器、接收器、接收器功能监测单元、发射器功能监测单元和至少两个传感器。发射器具有至少一种低发射状态和至少一种高发射状态，高发射状态具有更高的发射和更加复杂的安全系统。在检测到接收器控制单元误动作、发射器控制单元误动作、来自系统的人可触及发射大于预定水平的可能性、或者传感器中的至少两个产生的结果之间存在不一致性时，可以阻止发射器从低发射状态切换至任何高发射状态。可以同时或者相继使用两种不同的这样的阻止方法，以提高可靠性。发射器控制单元分析来自传感器的数据，并且执行计算，以确定是否需要以及需要何种类型的阻止。

技术领域

本发明涉及无线激光功率系统领域，尤其涉及那些具有安全系统的无线激光功率系统。

背景技术

存在用于传输无线功率，从而为便携式电子装置充电的系统。由于这些系统潜在地使用户暴露于各种场(即，RF、激光、磁、电或超声波)，因而它们要求某种被设计为防止用户暴露于这样的场的安全系统。

通过各种标准、规章和法律来管理人暴露于这样的场，所述标准、规章和法律例如：

美国联邦法规，第21篇，第8卷，第I章，第J分章，第1040部分ANSI Z136.1

IEC60825系列标准，以及国际非电离辐射委员会的建议和出版物。

如在这些出版物中发现的，被认为对于公众暴露是安全的辐射水平(其代表了世界知名专家的知识观点)不足以实现大多数用途所需的几瓦的电功率的输送。例如，这样的安全水平未高到足以为大部分便携式电子装置供电，并且因此要想提供足够的功率，必须采取措施避免人、动物和物体暴露于射束。例如，如果具有10Wh电池的移动电话从没电状态到满充电状态要被充电超过两个小时，那么需要向电池传送至少5瓦的电功率。因此，需要典型地通过从发射器到接收器的能量射束从发射器到接收器运送至少5瓦的功率。因为转换效率典型地比100％低得多，所以需要从发射器到接收器传送的能量的量更高。

除非结合可靠的安全系统来确保即使是这样的功率水平也不会对人或其他易于受到射束损害的事物造成伤害，否则这样的功率水平大体上超出了各种标准、规章和法律所允许的水平。例如：

在美国，联邦法规(CFR)，第21篇，第8卷，第I章，第J分章，第1040部分(2014年4月修订)涉及针对光发射产品-激光产品的性能标准。

对于不可见光波长而言，存在I类、III-b类和IV类激光器(II类、IIa类和IIIa类用于400nm和710nm之间的激光器，例如，可见光激光器)。

在不可见光波长中，I类被认为对于一般的公众用途是安全的，并且IIIb类和IV类被认为是不安全的。

根据美国CFR 21,第8卷，第I章，第J分章，第1040部分，在图1的曲线图中示出了对于0.1-60秒的暴露的I类激光器的MPE(最大容许暴露值)，其表明：

1、最大容许暴露水平一般随着波长提高，并且随着暴露的持续时间降低。

2、即使在人暴露于射束0.1秒后就关闭激光器，为了符合美国-CFR 21,～1040中指定的要求，也要在大于2.5μm的波长下传输不多于1.25W的光，并且在更短的波长上传输少得多的光。在没有授权的可靠的安全系统的情况下，则只允许几毫瓦的激光功率，其在被转换成电力之后将供应的功率明显低于为大部分便携式电子装置充电所需的功率(例如，蜂窝电话满充电要求1W和15W之间的功率)。本领域众所周知的是，指纹和灰尘会散射激光，并且透明的表面能够反射或散射激光。如果要传送高功率(例如，对于典型的使用1-12W的电功率充电的电话)，那么在考虑从激光到电功率的某种转换低效率(其效率典型地小于50％)的情况下，将需要2-24W的激光功率。