Was ist drahtloses Laden und wie funktioniert es?

Das kabellose Laden ist sowohl bei iPhones als auch bei High-End-Androids zu einem Muss geworden, aber nur wenige kennen die Kerntechnologie, die es antreibt. Was ist kabelloses Laden, was sind seine Vorteile (Vorteile), Nachteile (Nachteile) und wie funktioniert es in modernen Consumer-Geräten? Hier erzählen wir Ihnen alles darüber und was Sie wissen müssen, bevor Sie Ihr nächstes High-End-Smartphone, Ihre nächste Smartwatch oder Ihre nächsten Kopfhörer kaufen. Wir werden Ihnen auch erzählen, wie es in der Industrie eingesetzt wird und wie die fortschreitende Weiterentwicklung der Technologie es eines Tages ermöglichen könnte, Geräte sogar aus der Ferne aufzuladen.

Drahtloses Laden: Was es ist und wie es funktioniert

Das kabellose Laden ist seit Jahren in Android-Smartphones verfügbar, hat jedoch die Aufmerksamkeit der Mainstream-Medien weltweit auf sich gezogen, nachdem Apple es 2017 in seiner iPhone X- und iPhone 8-Serie eingeführt hat. Seitdem wurde es auf alle High-End-iPhones wie das erweitert Die iPhone 12-Serie und sogar einige Smartphones der Mittelklasse wie das iPhone SE (2020) werden in den kommenden Jahren voraussichtlich mehr Mainstream werden. Es ist also an der Zeit, dass wir mehr über die Technologie und ihre Funktionsweise wissen. In diesem Artikel erfahren Sie auch mehr über seine Ursprünge und die verschiedenen Arten der derzeit verwendeten drahtlosen Ladetechnologie. Inhaltsverzeichnis + -

Was ist drahtloses Laden??

Drahtloses Laden ist die Übertragung von Energie von einem Sendegerät zu einem Empfangsgerät durch elektromagnetische Induktion, anstatt Drähte als physikalische Verbindung zu verwenden. Der Prozess, der auch als induktives Laden bezeichnet wird, beinhaltet die Erzeugung einer elektromotorischen Kraft über einen elektrischen Leiter in einem sich ändernden Magnetfeld, um eine Batterie mit Strom zu versorgen, häufig in einem elektronischen Gerät. Der Ladevorgang erfolgt über ein induktives Übertragungspad anstelle eines Kabelsteckers.

Wie funktioniert das kabellose Laden??

Induktives Laden erzeugt Strom, indem ein elektrischer Strom zwischen zwei Spulen geleitet wird, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Die Primärspule im Ladegerät induziert einen Strom in der Sekundärspule, der sich in dem zu ladenden Gerät befindet. Energie wird durch induktive Kopplung vom Ladegerät zum Empfangsgerät übertragen. Der Prozess beinhaltet das Leiten eines Wechselstroms (AC) durch eine Induktionsspule im Ladekissen, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, dessen Stärke schwankt, wenn der Wechselstrom seine Amplitude kontinuierlich ändert.

Das zeitlich veränderliche elektromagnetische Feld erzeugt eine elektromotorische Kraft, wodurch ein elektrischer Wechselstrom in der Induktionsspule in der Empfangsvorrichtung erzeugt wird. Es wird dann mit einem Gleichrichter in Gleichstrom (DC) umgewandelt und zum Laden elektromagnetischer Zellen wie Batterien in Smartphones, Smartwatches, Kopfhörern und anderen Empfängergeräten verwendet. Während die Energieübertragung von einer Spule zur anderen technisch ohne Kabel erfolgt, muss das Ladepad in den meisten Fällen immer noch über eine Kabelverbindung Strom von einer elektrischen Quelle beziehen.

Was ist Reverse Wireless Charging und welche Telefone unterstützen es??

Durch das umgekehrte kabellose Laden kann ein Gerät seinen Akku zum Laden eines anderen Geräts verwenden. Es verwendet die gleichen Prinzipien der elektromagnetischen Induktion, aber dieses Mal fungiert die Spule im Smartphone als Sender anstelle des Empfängers. Einige der führenden Smartphones, die das drahtlose Rückwärtsladen unterstützen, sind das Samsung Galaxy S21, das Galaxy S20, das Huawei P30 Pro, das Mate 30 Pro usw..

Vorteile (Vorteile) des kabellosen Ladens

Die Vorteile des kabellosen Ladens sind vielfältig. Der erste und wichtigste Vorteil ist die Bequemlichkeit. Es ist praktisch, das Telefon auf das kabellose Ladegerät zu legen, anstatt herumzuspielen und zu versuchen, eine Buchse in einen Anschluss einzustecken. Zweitens ist dies auch eine relativ sichere Möglichkeit, die Stromversorgung Ihres Telefons zu gewährleisten, da Sie nicht jedes Mal, wenn Sie ein Gerät aufladen möchten, die Steckdose berühren müssen. Schließlich wird der Verschleiß des Geräts verringert, da es nicht jedes Mal ein- und ausgeschaltet werden muss.

Nachteile (Nachteile) des drahtlosen Ladens

Der größte Nachteil des drahtlosen Ladens ist, dass es sich um eine verschwenderische Technologie handelt. Im aktuellen Zustand ist das kabellose Laden äußerst ineffizient und verbraucht zwischen 39% und 80% mehr Energie als das kabelgebundene Äquivalent. Ein großer Teil der Energie geht als Wärme verloren, wobei der genaue Wirkungsgrad von der Konstruktion des Ladegeräts abhängt. Der Verlust ist noch ausgeprägter, wenn die Spulen im Telefon nicht richtig mit den Spulen im Ladepad ausgerichtet sind.

Während viele Benutzer möglicherweise bereit sind, die Effizienz aus Bequemlichkeitsgründen auszutauschen, kann dies erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben, wenn drahtlose Ladegeräte zur primären Methode zum Laden von elektronischen Geräten und Geräten werden.

Ein weiterer Nachteil der Ineffizienz ist die Ladegeschwindigkeit. Das kabellose Laden ist im Vergleich zum kabelgebundenen Laden schmerzhaft langsam, insbesondere wenn Hersteller superschnelle kabelgebundene Ladetechnologien einsetzen. Während Sie Ihr Telefon weiterhin verwenden können, während Sie es mit einem Kabel aufladen, wird das kabellose Laden, zumindest in der jetzigen Form, in dem Moment, in dem Sie es vom Ladegerät nehmen, vollständig gestoppt. Das wird sich bald ändern, aber dazu später mehr.

Schließlich sind drahtlose Ladestationen nicht an allen Flughafenterminals, Bahnhöfen, Krankenhauslobbys und anderen öffentlichen Orten verfügbar. Das heißt, wenn Ihnen der Saft ausgeht und Sie kein Kabel haben, kann es zu einem Schock kommen. Aus heutiger Sicht ist das kabellose Laden mehr eine Form-über-Funktion. Trotzdem arbeiten die Forscher intensiv daran, einige der oben genannten Probleme zu beheben, sodass wir in Zukunft effizientere Lösungen für das drahtlose Laden erwarten können.

Unterschiedliche Standards für das kabellose Laden

Es gibt zwei große konkurrierende Organisationen, die induktive und Resonanzladestandards festlegen, und beide haben ihren Anteil an Unterstützern. Das bekanntere ist das Wireless Power Consortium (WPC), zu dessen Mitgliedern Apple, Google und Xiaomi gehören, während die AirFuel Alliance Unternehmen wie Dell, Duracell, Gan und andere umfasst. Viele Unternehmen wie Samsung und Huawei sind Mitglieder beider Organisationen.

Der WPC entwickelt und reguliert den beliebtesten Standard für drahtloses Laden, Qi (ausgesprochen "chee"), der von den meisten Smartphone-Herstellern verwendet wird, darunter Apple, Samsung, Xiaomi usw. AirFuel hingegen arbeitet mit Flughäfen und Hotels zusammen und Cafés in Europa sowie große Restaurantketten wie MacDonald's und Cafés wie Starbucks in den USA, um drahtlose Ladestationen im öffentlichen Raum einzurichten. Viele glauben, dass dies letztendlich dazu beitragen könnte, dass das kabellose Laden eine breitere Akzeptanz findet.

Ursprünge und Fortschritte

Das Konzept des drahtlosen Ladens wurde erstmals von dem zweifelsfreien Nikola Tesla demonstriert, der im späten 19. Jahrhundert das Phänomen der Magnetresonanzkopplung entdeckte. Für den größten Teil des nächsten Jahrhunderts konnte die Technologie jedoch nur für einige elektrische Zahnbürsten und andere kleine Geräte verwendet werden.

Auf das 21. Jahrhundert zugeschnitten, hat die Technologie dank ihrer Übernahme durch Smartphone-Hersteller das Bewusstsein der Mainstream-Verbraucher wirklich erreicht. Der technologische Fortschritt in diesem Sektor könnte es einigen IoT-Geräten bald ermöglichen, Strom zu erhalten, selbst wenn sie mehrere Fuß von einem Ladegerät entfernt sind.

Verschiedene drahtlose Ladetechnologien

Die meisten derzeit verwendeten Standards für das kabellose Laden basieren auf drei Haupttechniken. Erstens gibt es eine eng gekoppelte elektromagnetische induktive oder nicht strahlende Aufladung, bei der Sender und Empfänger für die Energieübertragung miteinander in Kontakt stehen müssen. Als nächstes kommt die lose gekoppelte oder strahlende elektromagnetische Resonanzladung, die eine Ladung über sehr kurze Entfernungen wie einige Zentimeter übertragen kann. Schließlich gibt es eine ungekoppelte drahtlose Hochfrequenzladung, die Energie mehrere Fuß entfernt übertragen kann, wenn auch mit einer sehr langsamen Geschwindigkeit.

Remote Wireless Charging

Einer der Hauptnachteile oder Nachteile des kabellosen Ladens besteht darin, dass Sie das Gerät während des Ladevorgangs nicht wirklich verwenden können. Viele Unternehmen arbeiten derzeit jedoch an drahtlosen Fernladetechnologien, mit denen Benutzer das Kabel endgültig durchtrennen können. Alles begann im Jahr 2007, als ein Team von MIT-Forschern unter der Leitung von Physikprofessor Marin Soljačić die Fähigkeit demonstrierte, eine 60-Watt-Glühbirne aus einer Entfernung von etwa zwei Metern drahtlos mit Strom zu versorgen..

Während die Technologie damals äußerst ineffizient war (~ 45% Wirkungsgrad), hat sie sich seitdem sprunghaft weiterentwickelt und kann jetzt hohe Leistungen (bis zu 11 kW) mit einem Wirkungsgrad von bis zu 92% übertragen.

Das Nahfeldsystem für die drahtlose Energieübertragungstechnologie wurde ursprünglich von Soljačić selbst kommerziell genutzt, der 2017 eine Firma namens WiTricity gründete, die drahtlose Fernladesysteme für Elektrofahrzeuge entwickelt. Andere Unternehmen, wie Ossia und Energous, haben das kabellose Laden aus einer Entfernung von bis zu 30 Fuß demonstriert, obwohl sich die Effizienz mit zunehmender Entfernung drastisch verringert.

Mit dem zunehmenden Mainstream des kabellosen Ladens scheint sogar das kabellose Fernladen eher früher als später die Unterhaltungselektronik zu treffen. Xiaomi kündigte letzten Monat eine drahtlose Remote-Ladetechnologie namens "Mi Air Charge" an, mit der mehrere Geräte gleichzeitig aufgeladen werden können, während Sie spielen, herumlaufen oder sogar wenn etwas im Weg ist.

Es handelt sich um ein 5-W-Ladegerät, das 144 Antennen in der Basisstation verwendet, um millimeterbreite Wellen an Empfangsgeräte zu senden. Ab Anfang Februar gibt es kein Wort darüber, wann das Gerät auf den Markt kommen wird.

Anwendung in der IoT-, Gesundheits- und Automobilindustrie

Während WiTriCity das kabellose Laden von Automobilen ermöglicht, integrieren andere Unternehmen aus der ganzen Welt die Technologie in andere Branchen, darunter Gesundheitswesen, Robotik und mehr. Die Autoindustrie bleibt jedoch einer der größten Förderer der Technologie.

Dutzende von Automodellen bieten jetzt kabelloses Laden auf Qi-Basis in ihren Kabinen an, während viele Elektrofahrzeuge wie der Mercedes Benz S550e kabellos aufladen können, indem sie einfach über eine Ladestation parken. In Zukunft könnten Fahrzeuge dank einer Technologie namens Dynamic Electric Vehicle Charging (DEVC) sogar während der Fahrt aufgeladen werden..

Experten gehen davon aus, dass das kabellose Laden und seine Vorteile, die über die Grenzen der Unterhaltungselektronik hinausgehen, in medizinischen Implantaten wie Herzschrittmachern und anderen Herzunterstützungspumpen eingesetzt werden können. Im Jahr 2018 stellte das Massachusetts Institute of Technology (MIT) ein System namens In Vivo Networking (IVN) vor, mit dem im menschlichen Körper implantierte medizinische Geräte betrieben werden können, während sie von außen mit Funkwellen versorgt werden.

Die Erfindung ebnet den Weg für noch leistungsfähigere implantierbare Geräte und mikroskopisch eingebettete Sensoren. Mögliche Anwendungsfälle sind implantierbare Hardware zur Überwachung des Blutzuckerspiegels und anderer kritischer Parameter.

Angesichts des zunehmenden Umfangs und Umfangs des kabellosen Ladens können zukünftige Anwendungsfälle für die Technologie auch andere innovative Anwendungen umfassen, z. B. Restauranttische, die gleichzeitig als Ladekissen für Smartphones dienen, Möbel mit integriertem kabellosen Laden und Küchentheken, die Toaster mit Strom versorgen , Schleifmaschinen und andere Geräte drahtlos. Die gestiegenen Vorteile und Anwendungen werden wahrscheinlich auch die Einführung des drahtlosen Ladens verbessern, aber es ist nicht sofort klar, wann dies geschehen würde.

Smartphones mit kabelloser Aufladung

Im Jahr 2009 war das Palm Pre das erste im Handel erhältliche Smartphone, das kabelloses Laden anbot. Seitdem haben Dutzende von Geräten diese Funktion übernommen, darunter das Droid Charge im Jahr 2011 und das Nokia Lumia 920 im Jahr 2012. Heute gibt es viele Smartphone-Modelle, die die Vorteile des kabellosen Ladens bieten. Einige der neuesten Smartphones, die diese Funktion anbieten, umfassen:

• Samsung Galaxy S21-Serie
• iPhone 12 Serie
• Google Pixel 5
• Galaxy Note 21 Serie
• OnePlus 8 Pro

Beste kabellose Ladegeräte

Es gibt viele drahtlose Ladegeräte auf dem Markt, und die meisten von ihnen entsprechen dem Qi-Standard für maximale Kompatibilität. Hier listen wir einige der besten auf, die Sie derzeit kaufen können:

• Apple MagSafe Charger (zertifiziert für ausgewählte Apple-Geräte): (39 USD)
• Samsung 15W Wireless Charger: (79,99 USD)
• Anker PowerWave Alloy: (29,99 USD)
• RAVPower Wireless-Ladegerät: (22,99 USD)
• Philips Fabric Wireless Charger: (19,88 USD)

Was kostet Apple MagSafe? Unterschied zwischen Magsafe und Qi

MagSafe wurde neben dem iPhone 12 eingeführt und ist eine verbesserte Version der vorhandenen drahtlosen Ladetechnologie von Apple. Es bietet zusätzliche Vorteile. Es basiert immer noch auf der Qi-Ladetechnologie im Kern und ist daher mit Qi-Ladegeräten kompatibel. Was MagSafe jedoch anders macht, ist, dass es dabei hilft, das Smartphone korrekt auf das Ladegerät auszurichten, um einen schnelleren und effizienteren Ladevorgang zu ermöglichen.

Um eine bessere Ausrichtung der MagSafe-Technologie zu erreichen, fügte Apple Magnetringe um die Ladespule des iPhones hinzu, damit das Gerät auf der Ladematte einrastet. Apple hat auch die Ladegeschwindigkeit mit MagSafe in der iPhone 12-Serie verbessert, die jetzt bis zu 15 W anstelle der 7,5 W bei den früheren Modellen bietet.

Das MagSafe-Ladegerät von Apple ist für die Verwendung mit ausgewählten Apple-Geräten zertifiziert, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die iPhone 12-Serie, die Apple Watch und die AirPods Pro. Es hat sich jedoch als kompatibel mit einer Reihe von Android-Smartphones erwiesen, darunter Google Pixel 5, Samsung Galaxy Z Fold 2, Galaxy Note 10 und mehr. Dies ist nicht verwunderlich, da Apple auch den Qi-Ladestandard des WPC für seine MagSafe-Technologie übernommen hat. Ebenso können iPhones mit Unterstützung für drahtloses Laden (MagSafe oder auf andere Weise) mit jeder vorhandenen Qi-Ladematte aufgeladen werden.

Sie können auch unsere detaillierte Liste der besten kabellosen Ladegeräte und der besten kabellosen MagSafe-Autohalterungen für die iPhone 12-Serie einsehen.

Häufig gestellte Fragen

• Woher weiß ich, ob mein Gerät drahtlos aufgeladen werden kann??

Informationen darüber, ob Ihr Telefon, Ihre Uhr oder Ihre Ohrhörer diese Funktion unterstützen, finden Sie in der Bedienungsanleitung, die Sie mit der Verkaufsverpackung erhalten haben. Angesichts der Tatsache, dass das kabellose Laden eines der Hauptmerkmale eines jeden Geräts ist, wird es gegebenenfalls an prominenter Stelle erwähnt. Besuchen Sie auch die Website des Anbieters und durchsuchen Sie das Internet, um mehr über die Merkmale und Funktionen Ihres Geräts zu erfahren.

Beachten Sie, dass ab sofort alle Telefone, die das kabellose Laden unterstützen, wie gewohnt mit Kabeln aufgeladen werden können. Dies könnte sich jedoch ändern, da Berichte darauf hindeuten, dass Apple plant, die Ports in zukünftigen iPhones ganz abzuschaffen, obwohl dies möglicherweise noch weit entfernt ist.

• Kann ich ein Smartphone in seiner Hülle aufladen oder brauche ich eine Sonderhülle??

In den meisten Fällen aus klarem oder anderem Polycarbonat und TPU können Sie Ihr Telefon drahtlos aufladen. Dickere "robuste" Fälle sind Ausnahmen von der Regel. Wenn Ihr Telefon diese Funktion unterstützt und Sie sie nutzen möchten, kaufen Sie eine Hülle, die eindeutig als kompatibel gekennzeichnet ist.

• Wie richte ich das kabellose Laden ein??

Kaufen Sie ein kompatibles kabelloses Ladegerät und schließen Sie es mit dem mit Ihrem Zubehör gelieferten oder vom Hersteller empfohlenen Netzteil an eine Steckdose an. Sobald die Ladematte Strom verbraucht, legen Sie Ihr Telefon mit dem Display nach oben darauf. Platzieren Sie es für eine optimale Leistung in der Mitte des Ladegeräts. Stellen Sie bei zwei- oder dreifach aufladbaren Matten das Telefon oder andere Geräte genau an der vom Hersteller empfohlenen Stelle auf.

• Kann ich mein Auto kabellos aufladen??

Viele Autos sind mit werkseitig installierten Ladestationen ausgestattet. Auch wenn Ihr Auto nicht mit einem ausgestattet ist, können Sie problemlos ein kabelloses Aftermarket-Ladegerät für Automobile hinzufügen. Stellen Sie sicher, dass Sie die richtige Spezifikation für Ihr Gerät kaufen. Stellen Sie außerdem sicher, dass sowohl das Ladegerät als auch das Gerät, das Sie aufladen möchten, dem gleichen Ladestandard entsprechen. Lesen Sie diesen Artikel ausführlich durch, um mehr zu erfahren.

• Erhitzt das kabellose Laden das Telefon??

Das Erhitzen erfolgt normalerweise aufgrund einer ineffizienten Energieübertragung. Je effizienter Ihr Ladegerät ist, desto weniger heiß wird Ihr Telefon. Das kabellose Laden ist jedoch von Natur aus ineffizient, sodass immer etwas überschüssige Wärme entsteht. Solange sowohl das Telefon als auch die Ladematte den festgelegten Standards entsprechen, müssen Sie sich keine Gedanken über eine Wiederholung des Galaxy Note 7-Fiaskos machen.

• Ist das kabellose Laden schneller als das Laden von Kabeln (Vorteile, falls vorhanden)??

Wie bereits erwähnt, ist das kabellose Laden im Vergleich zum kabelgebundenen Laden schmerzhaft langsam. Dies ist ein weiterer Grund für die Ineffizienz bei der drahtlosen Energieübertragung. Ja, das kabellose Laden ist langsamer, es heizt Ihr Gerät auf und Sie können Ihr Telefon während des Ladevorgangs nicht frei benutzen. Mit dem drahtlosen Fernladen und anderen neuen Innovationen ändern sich die Dinge, aber es wird wahrscheinlich in absehbarer Zukunft in Bezug auf Geschwindigkeit und Effizienz weiterhin hinter dem kabelgebundenen Laden zurückbleiben.

Die Zukunft der Ladetechnologie ist da

Wissenschaftler glauben, dass sie nur die Oberfläche des Angebots an drahtloser Ladetechnologie zerkratzt haben. In den kommenden Jahren, wenn die Technologie ausgereift ist, wird sie sowohl hinsichtlich ihres Umfangs als auch ihrer Leistung mehr bieten. Bis dahin bleibt es meistens eine relativ Nischenfunktion als wünschenswerte, aber unkritische Funktion in Verbrauchergeräten wie Telefonen, Uhren und Ohrhörern. So oder so, jetzt, da Sie so viel über das kabellose Laden, seine Vorteile (Vorteile) und seine Nachteile (Nachteile) wissen, lassen Sie uns wissen, ob es ein Muss in Ihrem nächsten Smartphone ist oder ob Sie immer noch das Gefühl haben, dass es eine Spielerei ist Das ist noch nicht bereit für die Primetime.