把LED设计进可穿戴电子产品

图2：在柔性塑料基板上使用甘纳米线发光二极管。

这当然只是研究，但表明GaN 可用于LED和纳米发电机。

今天，该选项是将在一个板上安装的甘发光二极管集成到可穿戴式应用程序，通常是通过缝入布。这可以结合的电源管理和能源与控制系统和任何无线链路。可以用作监视灯，但它们也可以用作更复杂的显示，如果它们被安装为数组。然后，这些可以被控制的一个插件的电缆来下载一个程序，或由一个无线链路供电的相同的能量。

一个非常低的能量来源，减少功率消耗的发光二极管阵列的功率预算是至关重要的。该发光二极管的效率更高，允许使用较低的电流，允许更多的发光二极管阵列中的一个给定的功率预算。

这种板可以用低姿态，低电流的氮化镓发光二极管从光宝、ROHM、和Dialight的阵列。这些有目前的消费量低至2毫安的可穿戴式设计局。

电源

考虑一个能量收集电源和管理子系统的可穿戴式应用程序有一个数量的限制。一些功率转换器，如半导体制冷装置将热能转换可能太笨重，收获的RF能量，不能提供足够的功率。

还有存储机制的考虑，作为庞大的超级电容器不能用。相反，高效的电源管理芯片可以将电源接口与一个可以是一个独立的单元的一部分，是一个独立的单元，被缝入服装。

一种可穿戴系统的电力的主要来源是振动，可以通过较大规模的压电器件如中é威廉希尔官方网站 v22b抓获（图3）。这是一个悬臂的压电晶体，可以用来从这样的振动源的振动低至26赫兹的电源系统中的一个鞋。MID提供了一个独立的特性系统，该系统可以捕获数据，在很难到达的地方，让晶体与应用程序相匹配。内置定时器允许捕获许多不同类型的振动和一个简单的USB接口允许用户容易地描述任何振动。这也有助于确保晶体没有暴露于过多的振动，它会损坏设备，缩短其使用寿命。


图3：收获的振动能量的v22b压电晶体。

收获的能量不只是发电机。功率转换也是至关重要的，特别是在身体周围。线性威廉希尔官方网站 集成了低损耗全波桥式整流器的高效率降压转换器，优化了这样的高输出阻抗的能量来源。的ltc3588-2是一个超低静态电流低电压锁定（UVLO）与16 V的阈值上升模式提供有效的能量提取压电传感器具有高的开路电压。

这集的能量并将其转换成可用输出电压功率LED板在可穿戴式系统。尽管效率，导致应用程序可能需要更多的峰值功率比一个典型的压电晶体可以产生，因此该集成电路积累的能量比一个更长的时间，使有效地利用短功率脉冲。脉冲串的频率是直接正比于从压电和总能量的每爆发。

输入和输出电容取决于能源需求和应用程序的负载要求。对于100毫安或更小的负载，存储在输入能量的优势，作为降压转换器的高电压输入可以提供100毫安的平均电流有效地负载。输入电容应大小的储存足够的能量，所需的时间长度提供的输出功率，同时也不放弃对电压锁定（UVLO阈值下降降）。这个阈值是约300个压高于选定的调节输出。

Buck变换器进行了优化以10µH范围感应器100µH. 10µH工作适用于空间有限的应用，但100µH可以提供更高的效率，特别是比之间的输入和输出电压的增加。该电感器也应具有直流电流额定值大于350毫安的值可以降低降压转换器的效率。

太阳能也是一种供能在可穿戴式系统中供电的选项。从德克萨斯文书的bq25504可以用来从一个可穿戴式系统太阳能电池电源管理，采用了一种高效的DC-DC升压转换器/充电器，只需要毫瓦的功率开始工作。

图4：管理太阳能电池与GaN之间的权力bq25504 Boost变换器的LED阵列。

一旦开始，升压转换器/充电器可以有效地从低压输出收割机热电发电机等提取物（TEG）或单或双电池太阳能板。升压转换器可以开始输入电压为330 mV的低，一旦启动，可以继续收获能量到VIN = 80 mV。

的bq25504也实现了一个可编程的最大功率点跟踪采样网络的力量传递到装置的优化。抽样vin_dc开路电压是使用外部电阻和举行一个外部电容器编程。

是的bq25504设计灵活，支持多种储能元件。可用性的来源从收割机提取他们的能量往往是零星的、时变的。系统通常会需要一些类型的储能元件，如可充电电池，超级电容器，或传统的电容器。在系统需要时，该存储单元将使某些恒功率可用。存储元件还允许系统处理不能直接来自输入源的任何峰值电流。

结论

研究表明，GaN有巨大的潜力，能源收获的系统，无论是高效的发光二极管显示器，也作为一个压电发电机。今天，提高效率的甘处理和下降的成本，使设计人员，第一次，以建立发光二极管阵列，可以从环境中获取能量。电源管理和存储能力与成熟的振动和太阳能电池威廉希尔官方网站 相结合，捕捉，产生，并提供给发光二极管。

未来的系统可以看到大量的纳米线作为发电机，编织成的衣服，包括自供电的发光二极管阵列，其产生的权力，从运动的布。这将开辟新的应用程序的基础上干威廉希尔官方网站 。


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