[Erklärt] Kabelloses Laden: Alles, was Sie wissen müssen

Die meisten Funktionen auf Smartphones folgen dem Trend, zuerst auf Flaggschiffen zu erscheinen und dann langsam auf günstigere Telefone herunterzusickern. Wir haben dies bei HD-Bildschirmen, Fingerabdruckscannern, Displaykerben, Schnellladung und IP-Bewertungen gesehen. Es gibt jedoch eine Technologie, die aus irgendeinem Grund noch nicht in Mittelklasse- und budgetorientierten Smartphones übernommen wurde, und das ist Wireless Charging. Kabelloses Laden ist eine Funktion, die es seit fast einem Jahrzehnt auf Smartphones gibt. Samsungs Droid Charge wurde mit einer austauschbaren Rückseite geliefert, die das kabellose Qi-Laden unterstützt.

Samsung war einer der ersten Anwender von Qi Wireless Charging und der Erzrivale Apple schloss sich 2017 mit dem iPhone X spät der Party an. Während all dies in der Verbrauchertechnologie noch ziemlich neu ist, gibt es das kabellose Laden oder die kabellose Induktion schon seit mehr als einem Jahr Jahrhundert, dank Nikola Tesla, der entdeckte, dass Energie mit Hilfe von Magnetismus drahtlos übertragen werden kann. Während es im Allgemeinen viel größere Anwendungen für drahtloses Laden oder magnetische Induktion gibt, werden wir uns an die Technologie in Smartphones halten und den Umfang dieses Artikels im Auge behalten.

Wie funktioniert kabelloses Laden?

Bevor wir uns damit befassen, wie sich Ihr Telefon auf magische Weise auflädt, wenn Sie es auf eine kabellose Ladematte oder ein Pad legen, lassen Sie uns einen kurzen Ausflug in die Vergangenheit in Physik der Klasse 10 machen und versuchen, die Grundlagen von Magnetismus und Elektrizität zu verstehen. Beginnen wir zunächst mit Wechselstrom oder was allgemein als Wechselstrom bezeichnet wird. Wie der Name schon sagt, fließt der Strom bei Wechselstrom nicht in eine Richtung, sondern abwechselnd in zwei entgegengesetzte Richtungen. Nach den Experimenten des berühmten Wissenschaftlers Oersted induziert elektrischer Strom ein Magnetfeld. Das Magnetfeld hängt von der Richtung ab, in der der Strom fließt, wodurch sich je nach Stromrichtung unterschiedliche Magnetfelder ergeben.

Wie wir bereits besprochen haben, ändert sich beim Wechselstrom die Richtung des Stroms häufig. Dies bedeutet, dass sich auch das durch Wechselstrom erzeugte Magnetfeld ändert, wenn sich die Stromrichtung schnell ändert. Diese Änderung des Magnetfelds erzeugt Elektrizität, wie von Michael Faraday entdeckt, und genau das ist die Wissenschaft hinter dem kabellosen Laden. Wenn Sie denken, dass dies Ihr Verständnis übersteigt, lassen Sie es uns auf praktische Weise betrachten, so wie es im wirklichen Leben passiert.

Praktische Funktionsweise eines kabellosen Ladegeräts

Ihr kabelloses Ladepad hat eine Spule, die nicht zu tief hinter der Oberseite vergraben ist. Sie würden feststellen, dass die Oberseite eines kabellosen Ladegeräts meistens aus Kunststoff oder Holz oder einer Art Stoff besteht. Dies dient dazu, das Magnetfeld leicht passieren zu lassen. Gleiches gilt für das verwendete Material auf der Rückseite des Smartphones. Jedes Smartphone, das kabelloses Laden unterstützt, hat entweder eine Glas- oder eine Kunststoffrückseite, da Metall keine Induktion zulässt.

Wie auch immer, um auf das kabellose Ladepad zurückzukommen, gibt es eine Spule, die Strom auf dem kabellosen Ladegerät selbst leitet, das der Sender ist, und es gibt eine ähnliche Spule auf der Rückseite eines Smartphones, die als Empfängerspule fungiert. Auf dem kabellosen Ladepad wird die Spule über ein Netzteil an das Wechselstromnetz angeschlossen, das sie in Gleichstrom umwandelt und an die Sendespule weiterleitet. Der Strom wird dann in der Spule wieder in Wechselstrom umgewandelt und es wird ein Magnetfeld induziert. Wenn ein Smartphone mit einer Empfängerspule auf das kabellose Ladepad gelegt wird, induziert die Senderspule Wechselstrom in die Empfängerspule. Der Wechselstrom wird dann wieder in Gleichstrom umgewandelt und an die Batterie gesendet. Dieses Phänomen wird als resonante induktive Kopplung bezeichnet.

Natürlich gibt es auch andere Komponenten im kabellosen Ladegerät wie Gleichrichter, Filter usw. Das hilft bei der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und anderen Stromsteuerungsaktivitäten. Auch hier gibt es einige Einschränkungen, wie wir bereits besprochen haben. Das Material auf der Oberfläche des kabellosen Ladegeräts und des Telefons, der Abstand zwischen dem Sender und dem Empfänger der Spule, die Größe beider Spulen usw. sind Faktoren, die wichtig sind, um das kabellose Laden zu ermöglichen. Dies führte zum Aufstieg eines Standards, dem jeder Smartphone-Hersteller folgt, der drahtloses Laden in seine Smartphones integriert hat – der Qi-Standard.

Kabelloser Qi-Ladestandard

Qi ist ein vom Wireless Power Consortium entwickelter Standard für drahtloses Laden, der verwendet werden kann, um jedes Gerät mit drahtlosem Laden zu verbinden. Hersteller, die den Qi-Standard integrieren, müssen eine entsprechende Zertifizierung für ihr Gerät erlangen, um Qi-kompatibel zu sein, seien es Smartphones oder kabellose Ladegeräte. Mit dem Qi-Standard können Geräte bis zu einer Entfernung von 4 cm zwischen Sender- und Empfängerspule drahtlos geladen werden.

Da diese Spulen weiter hinter anderen Schichten eingebettet sind, wurde der Abstand zwischen einem Smartphone und dem kabellosen Ladepad auf Millimeter reduziert. Grundsätzlich sollte die Oberfläche Ihres Telefons die Oberfläche des kabellosen Ladepads berühren, damit der Ladevorgang stattfinden kann.

Warum ist kabelloses Laden so langsam?

Dies wirft im Grunde eine Debatte darüber auf, dass das kabellose Laden immer noch nicht vollständig kabellos ist, da das kabellose Ladegerät selbst immer eingesteckt sein muss und Ihr Telefon vollständig auf dem kabellosen Ladegerät ruhen muss, damit es funktioniert. Hinzu kommen die extrem langsamen Ladegeschwindigkeiten von etwa 5-10 W bei den meisten gängigen Smartphones. Die langsamen Geschwindigkeiten sind darauf zurückzuführen, dass die Induktion besser funktioniert, wenn die Größe der Spulen größer ist und die Anzahl der Windungen in der Spule größer ist. Diese beiden Einschränkungen sind auf einem Smartphone aufgrund des geringen Platzbedarfs nicht zu erreichen. Außerdem geht beim kabellosen Laden viel Energie in Form von Wärme verloren, was wiederum die Ladegeschwindigkeit verringert.

Aktuelle und zukünftige Entwicklungen beim kabellosen Laden

Marken wie Xiaomi, Huawei und sogar OnePlus mit dem neuen angeblichen OnePlus 8 Pro haben an benutzerdefinierten kabellosen Ladelösungen gearbeitet, die bis zu 40 W erreichen können, wie sie vom neuen Mi 10 Pro unterstützt werden. Das OnePlus 8 Pro soll angeblich kabelloses Laden mit 30 W unterstützen. Es klingt auf jeden Fall vielversprechend, aber es wäre interessant zu sehen, wie die Akzeptanzrate ist, da diese schnellen drahtlosen Ladegeräte mit Unterstützung für eine Leistung von 30-40 W nicht leicht erhältlich sind und wenn, dann wären sie sehr teuer.

Die Zukunft des kabellosen Ladens würde, wenn es auf die idealste und bequemste Weise dargestellt wird, darin bestehen, das kabelgebundene Ladepad vollständig abzuschaffen und den Abstand zwischen dem Ladegerät und dem Telefon zu vergrößern. Auch hierzu gibt es Alternativen wie eine Powerbank zum kabellosen Aufladen oder Hüllen zum kabellosen Aufladen für ausgewählte Smartphones, aber am Ende des Tages wird selbst diesen Gadgets der Saft ausgehen und sie müssen angeschlossen werden. Vielleicht können Sie einfach Ihre einsetzen Handy eines Tages in der Tasche und es kann drahtlos aufgeladen werden? Wer weiß!

Das Gute ist jedoch, dass abgesehen von Smartphones immer mehr Consumer-Gadgets wie Kopfhörer und Wearables das kabellose Laden übernehmen, und mit dem Aufkommen des umgekehrten kabellosen Ladens auf Smartphones können Sie diese kleineren Gadgets unterwegs aufladen, was wirklich praktisch ist. Außerdem haben Marken wie Realme das kabellose Laden in den Realme Buds Air integriert, der wahrscheinlich einer der günstigsten kabellosen Kopfhörer ist, der das kabellose Laden unterstützt. Es ist sicherlich ein Schritt in die richtige Richtung.

Wirklich drahtlose Zukunft?

Damit sind wir jedoch wieder bei der Ausgangsfrage. Warum hat das kabellose Laden noch nicht den Weg zu günstigeren Smartphones gefunden? Während Funktionen wie ein Fingerabdruckscanner oder schnelles Aufladen wirklich ein Problem lösten und wesentliche Durchbrüche waren, wurde das kabellose Aufladen, obwohl es so lange existiert, nie als ein Muss angesehen und ist daher eine einfache Funktion für Marken, an der man sparen und etwas sparen kann Geld, und niemand beschwert sich wirklich darüber. Da Apple angeblich auf ein vollständig portloses iPhone zusteuert, ist die Zukunft tatsächlich vollständig drahtlos, aber die Technologie, um dies jetzt zu ermöglichen, ist noch nicht ausgereift.