可攜式太陽能照明裝置的製作方法

2023-09-18 21:10:40

專利名稱：可攜式太陽能照明裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可攜式太陽能照明裝置。
背景技術：
電力、鐵路和冶金等行業的戶外作業現場和搶險救災、事故處理等工作現場，要求提供大面積、高亮度的照明裝置。在這些工況下，便捷的市電供應常常是無法得到保證的， 因此，需要提供獨立的、可攜式照明電源。同時，由於作業現場還存在諸如通訊終端、動力裝置和檢測儀器等電氣設備，所以往往還要求移動電源能夠為這些設備提供合適的供電接口。現有移動電源靠自身儲存的能量為作業現場提供電能，但是，當在作業現場其能量用盡時，需要及時補充電能，也不方便攜帶。經過對現有技術的公開文檔檢索發現，中國專利號為20051009似68. 7，
公開日
2006. 03. 15，名稱為「太陽能移動電源」的實用新型公開了一種除了採用市電充電，還具備太陽能充電方式的鋰離子電池移動電源。該技術能夠使得移動電源在工作現場就能夠及時補充能量。但是，該技術應用主要針對登山、旅遊等戶外活動中手機和相機等小功率產品的充電，只提供低壓、小電流的直流輸出接口，系統容量過小，不能滿足較大功率的工作現場採用的LED燈和其他電氣設備的需要。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術中所存在的上述不足，而提供一種結構簡潔、適用範圍廣、方便實用的可攜式太陽能照明裝置。本實用新型解決上述問題所採用的技術方案是該可攜式太陽能照明裝置，包括光伏發電模塊、市電充電器、控制開關模塊、鋰離子電池組、電量顯示模塊、直流變換器，光伏發電模塊與控制開關模塊相連，市電充電器與控制開關模塊相連，鋰離子電池組與電量顯示模塊相連，其特徵是還設置有逆變器和LED燈具，鋰離子電池組與控制開關模塊相連， 控制開關模塊與逆變器輸入端相連，控制開關模塊與直流變換器相連，逆變器輸出端與LED 燈具相連。本實用新型採用鋰離子電池作為儲能單元，重量輕、儲能量大。儲能單元的充電方式靈活，包括市電充電和太陽能充電。其中，後者所用太陽能電池採用摺疊式非晶薄膜材質，具有易攜帶、重量輕的優點。本實用新型針對戶外作業的特點，集成有高亮度LED燈具， 能夠滿足戶外作業的照明需要。同時，本實用新型含有的市電逆變器，能夠對作業現場的包括測試儀器在內的市電電氣設備進行供電；含有的直流變換器，能夠為工作現場的包括手機、筆記本在內的低壓設備供電能夠滿足多種用電設備供電需要，適用面廣泛。本實用新型所述的光伏發電模塊包括摺疊式太陽能電池和光伏控制器，摺疊式太陽能電池與光伏控制器相連，光伏控制器與控制開關模塊相連。摺疊式太陽能電池在保證較多吸收太陽能的同時降低了太陽能電池的體積，方便攜帶。本實用新型所述控制開關模塊包括一個三檔開關和三個兩檔開關，所述三檔開關公共點與鋰離子電池組正極相連，三檔開關第一檔與光伏控制器相連傳，三檔開關第二
3檔與市電充電器相連，第一兩檔開關兩端分別與鋰離子電池組正極和逆變器正向輸入端相連，第二兩檔開關兩端分別與鋰離子電池組正極和直流變換器正向輸入端相連，第三兩檔開關接在鋰離子電池組負極與市電充電器輸出端的負極之間，光伏控制器輸出端負極、市電充電器輸出端負極、直流變換器輸入端負極、逆變器輸入端負極、電量顯示模塊負極連接
在一起。本實用新型所述電量顯示模塊包括第一分壓電阻和第二分壓電阻、電壓基準模塊、比較器模塊、解碼器模塊、驅動器模塊和發光二極體模塊，第一分壓電阻一端和第二分壓電阻一端連接構成分壓電阻公共點，第一分壓電阻另一端與鋰離子電池組正極相連，第二分壓電阻另一端與與市電充電器輸出端負極連接，分壓電阻公共點連接至比較器模塊的負向輸入端傳輸鋰離子電池組分壓電壓信息，電壓基準模塊連接至比較器模塊的正向輸入端傳輸參考比較電平，比較器模塊的輸出與解碼器模塊的輸入連接，解碼器模塊的輸出經驅動器模塊與發光二極體模塊連接。本實用新型所述第一分壓電阻和第二分壓電阻的阻值分別為7千歐姆和1千歐姆，電壓基準模塊含3. 6V、3V和2. 8V三個電壓基準，比較器模塊包括三個比較器並採用 LM339，解碼器模塊採用74LS138，驅動器模塊包括四個驅動器，發光二極體模塊包括四個發
光二極體。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是為戶外作業現場提供長時間、高亮度、大範圍的照明，並為其他電氣設備提供供電接口，同時，採用了市電充電器與可攜式薄膜太陽能電池兩種充電電源，能夠滿足戶外作業現場就地充電需求，使得移動電源的能量補充變得更為靈活。

圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。圖2是本實用新型實施例電量顯示模塊的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的系統作詳細說明本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護範圍不限於下屬實施例。
實施例如圖1所示，本實施例包括光伏發電模塊1、市電充電器2、控制開關模塊、鋰離子電池組3、電量顯示模塊4、逆變器5、直流變換器6和LED燈具7。其中光伏發電模塊1 與控制開關模塊相連傳輸光伏發電輸出的電能，市電充電器2與控制開關模塊相連傳輸市電充電器2輸出的電能，鋰離子電池組3與控制開關模塊相連傳輸鋰離子電池組3充放電能量，鋰離子電池組3與電量顯示模塊4相連傳輸鋰離子電池組3剩餘電量狀態信息，控制開關模塊與逆變器5輸入端相連傳輸經由控制開關模塊輸出的電能，控制開關模塊與直流變換器6相連傳輸經由控制開關模塊輸出的電能，逆變器5輸出端與LED燈具7或其他負載相連傳輸逆變器輸出電能，直流變換器6輸出端與直流負載相連傳輸直流變換器輸出電能。所述光伏發電模塊1包括一塊60W/36V/1. 67A摺疊式非晶矽薄膜太陽能電池11， 重量為3. 1kg，摺疊後大小為390mmX 250mmX 55mm ；—個鋰離子電池專用光伏控制器12，重量160g，型號為DPSCMV05A。其中太陽能電池11與光伏控制器12相連傳輸太陽能電池輸出電能，光伏控制器12正向輸出端與控制開關模塊2相連傳輸光伏發電模塊1輸出的電能。所述市電充電器2為MV/5A聚合物鋰離子電池充電器，採用三段式充電。所述鋰離子電池組3為MV/40Ah聚合物鋰離子電池，7串4並，內帶均衡保護板，額定保護電流為20A，最大電流40A，過充保護電壓29. 4V，過放保護電壓21V。其採用IOAh單體，過充保護電壓4. 25士0. 05V,過放保護電壓2. 90士0. 08V,重量8kg，尺寸 250mmX208mmX 130mm。所述逆變器5為額定500W修正正弦波逆變器DP-13C，額定輸入電壓為直流MV， 輸入電壓過壓保護為30V，輸入欠壓保護為21V ；額定輸出為三路交流ZZOVAOOVA (電氣上屬並聯關係)。逆變器5正向輸入端與控制開關模塊相連傳輸經控制開關模塊輸出的電能； 逆變器5交流輸出第一路51與LED燈具7相連傳輸交流220V電能，逆變器5交流輸出第二路52和逆變器5交流輸出第三路53與其他電氣設備負載相連傳輸交流220V電能。所述直流變換器6為額定145W直流電源降壓器，輸入電壓範圍為直流13疒40V， 額定輸出直流5VDC (5V/5A，USB接口)和直流12VDC (12V/10A，柱形接口)。輸出直流5VDC 與USB供電負載相連傳輸直流電能，輸出直流12VDC與筆記本等電氣設備相連傳輸直流電能。所述控制開關模塊包括一個三檔(船型)開關I，三個兩檔(船型)開關(包括第一兩檔開關II、第二兩檔開關12、第三兩檔開關13)。其中三檔開關I公共點(腳 4)與鋰離子電池組3正極相連傳輸充電電能，三檔開關I第一檔(腳1)與光伏控制器12 相連傳輸光伏發電模塊1輸出電能，三檔開關3K第二檔(腳2)與市電充電器2相連傳輸市電充電器2輸出電能，三檔開關I第三檔(也叫零檔，即腳0)懸空；第一兩檔開關2K1兩端分別與鋰離子電池組3正極和逆變器5正向輸入端相連傳輸鋰離子電池組3輸出電能，第二兩檔開關2K2兩端分別與鋰離子電池組3正極和直流變換器6正向輸入端相連傳輸鋰離子電池組3輸出電能，第三兩檔開關2K3接在鋰離子電池組3負極與市電充電器2輸出端的負極之間，控制總系統的開斷。光伏控制器12輸出端負極、市電充電器2輸出端負極、直流變換器6輸入端負極、 逆變器5輸入端負極、電量顯示模塊4負極連接在一起構成負接點。如圖2所示，所述電量顯示模塊4包括第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2 (阻值分別為作0和lkQ)、電壓基準模塊41 (本實施例電壓基準模塊41含三個電壓基準，分別為3. 6V、3V和2. 8V)、比較器模塊42 (本實施例比較器模塊42包括三個比較器，實際採用LM339)、解碼器模塊43 (本實施例解碼器模塊43採用74LS138)、驅動器模塊44 (本實施例驅動器模塊44包括四個驅動器)和發光二極體模塊45 (本實施例發光二極體模塊45 包括四個發光二極體，每個發光二極體的管壓降1.8V、電流20mA)。其中第一分壓電阻Rl 一端和第二分壓電阻R2 —端連接構成分壓電阻公共點，第一分壓電阻Rl另一端與鋰離子電池組3正極相連，第二分壓電阻R2另一端與市電充電器2輸出端負極(負接點)連接；分
5壓電阻公共點連接至比較器模塊的負向輸入端(LM339的第4、第6和第8引腳)傳輸鋰離子電池組3分壓電壓信息；電壓基準模塊41連接至比較器模塊42的正向輸入端(3. 6V、3V 和2. 8V分別與LM339的第5、第7和第9引腳相連)傳輸參考比較電平；比較器模塊42的輸出與解碼器模塊43的輸入連接(LM339的第1、第2和第3引腳與74LS138的第1、第2 和第3引腳相連)傳輸鋰離子電池組3電壓編碼信息；解碼器模塊43的輸出經驅動器模塊 44與發光二極體模塊45連接(74LS138的第7、第9、第11和第15引腳分別經四個驅動器與四個發光二極體相連)傳輸鋰離子電池電量信息。當鋰離子電池組3分壓電壓高於3. 6V 時，只有第一發光二極體451亮，表示鋰離子電池組3電量滿；當鋰離子電池組3分壓電壓介於3V 3. 6V之間時，只有第二發光二極體452亮，表示鋰離子電池組3電量充足；當鋰離子電池組3分壓電壓介於2. 8疒3V之間時，只有第三發光二極體453亮，表示鋰離子電池組 3電量不足，提示需要充電；當鋰離子電池組3分壓電壓小於2. 8V時，只有第四發光二極體 4M亮，表示鋰離子電池組3達到設計放電極限，若繼續放電將會導致鋰離子電池內部保護啟動，閉鎖鋰離子電池組3的電能輸出。圖2中省略了所用晶片的電源、地和使能引腳連線，但不代表實際電路上的省略。所述LED燈具7的燈頭包括兩個12W泛光型和兩個12W聚光型，光通量都為 10801m，輸入電壓都為220V交流。本實施例的工作過程是將第三兩檔開關2K3閉合，使鋰離子電池組3的負極接入系統，為電量顯示模塊4供電使其顯示鋰離子電池組3電量；當電量充足時，將三檔開關3K 撥至零檔(即腳4與腳0連通)，將第一兩檔開關Il閉合，鋰離子電池組3將電能傳輸至逆變器5輸入端，逆變器5輸出端接負載可實現對外供電；當電量充足時，將三檔開關撥至零檔(腳4與腳0連通)，將第二兩檔開關2K2閉合，鋰離子電池組3將電能傳輸至直流變換器 6輸入端，直流變換器6輸出端接負載可實現對外供電；當電量顯示模塊4顯示電量不足或電量到達設計放電極限時，將三檔開關I撥至第一檔，接通市電充電器2為鋰離子電池組 3充電；當電量顯示模塊4顯示電量不足或電量到達設計放電極限時，將三檔開關3K撥至第二檔，接通光伏發電模塊1為鋰離子電池組3充電；LED燈具7接逆變器5的220V輸出接口，從逆變器5獲得電能；當筆記本電腦在無適配器情況下需要供電時，接直流變換器6 的12V輸出接口，從直流變換器6獲得電能；當手機在無適配器情況下需要充電時，接直流變換器6的5V輸出接口，從直流變換器6獲得電能。本實施例的優點針對於電力、鐵路和冶金等行業的戶外作業現場和搶險救災、事故處理等工作現場，提供大面積、高亮度照明，並為相關工作電氣設備提供不同電壓等級的電源。同時，充分考慮體積和重量，採用高能量密度的鋰離子電池和可摺疊的非晶矽薄膜太陽能電池，不僅便攜性好，還具備現場就地及時的充電能力。
權利要求1.一種可攜式太陽能照明裝置，包括光伏發電模塊、市電充電器、控制開關模塊、鋰離子電池組、電量顯示模塊、直流變換器，光伏發電模塊與控制開關模塊相連，市電充電器與控制開關模塊相連，鋰離子電池組與電量顯示模塊相連，其特徵是還設置有逆變器和LED 燈具，鋰離子電池組與控制開關模塊相連，控制開關模塊與逆變器輸入端相連，控制開關模塊與直流變換器相連，逆變器輸出端與LED燈具相連。
2.根據權利要求1所述的可攜式太陽能照明裝置，其特徵是所述的光伏發電模塊包括摺疊式太陽能電池和光伏控制器，摺疊式太陽能電池與光伏控制器相連，光伏控制器與控制開關模塊相連。
3.根據權利要求1所述的可攜式太陽能照明裝置，其特徵是所述控制開關模塊包括一個三檔開關和三個兩檔開關，所述三檔開關公共點與鋰離子電池組正極相連，三檔開關第一檔與光伏控制器相連傳，三檔開關第二檔與市電充電器相連，第一兩檔開關兩端分別與鋰離子電池組正極和逆變器正向輸入端相連，第二兩檔開關兩端分別與鋰離子電池組正極和直流變換器正向輸入端相連，第三兩檔開關接在鋰離子電池組負極與市電充電器輸出端的負極之間，光伏控制器輸出端負極、市電充電器輸出端負極、直流變換器輸入端負極、 逆變器輸入端負極、電量顯示模塊負極連接在一起。
4.根據權利要求1所述的可攜式太陽能照明裝置，其特徵是所述電量顯示模塊包括第一分壓電阻和第二分壓電阻、電壓基準模塊、比較器模塊、解碼器模塊、驅動器模塊和發光二極體模塊，第一分壓電阻一端和第二分壓電阻一端連接構成分壓電阻公共點，第一分壓電阻另一端與鋰離子電池組正極相連，第二分壓電阻另一端與與市電充電器輸出端負極連接，分壓電阻公共點連接至比較器模塊的負向輸入端傳輸鋰離子電池組分壓電壓信息， 電壓基準模塊連接至比較器模塊的正向輸入端傳輸參考比較電平，比較器模塊的輸出與解碼器模塊的輸入連接，解碼器模塊的輸出經驅動器模塊與發光二極體模塊連接。
5.根據權利要求4所述的可攜式太陽能照明裝置，其特徵是所述第一分壓電阻和第二分壓電阻的阻值分別為7千歐姆和1千歐姆，電壓基準模塊含3. 6V、3V和2. 8V三個電壓基準，比較器模塊包括三個比較器並採用LM339，解碼器模塊採用74LS138，驅動器模塊包括四個驅動器，發光二極體模塊包括四個發光二極體。
專利摘要本實用新型公開了一種可攜式太陽能照明裝置，包括光伏發電模塊、市電充電器、控制開關模塊、鋰離子電池組、電量顯示模塊、直流變換器，光伏發電模塊與控制開關模塊相連，市電充電器與控制開關模塊相連，鋰離子電池組與電量顯示模塊相連，還設置有逆變器和LED燈具，鋰離子電池組與控制開關模塊相連，控制開關模塊與逆變器輸入端相連，控制開關模塊與直流變換器相連，逆變器輸出端與LED燈具相連。本實用新型採用鋰離子電池組作為儲能單元，重量輕、儲能大、充電方式靈活。本實用新型集成高亮度LED燈具，滿足戶外作業照明需要。本實用新型逆變器能夠對作業現場市電電氣設備進行供電；直流變換器能夠為工作現場低壓設備供電滿足多種用電設備需要，適用面廣。
文檔編號H05B37/02GK202269064SQ201120386568
公開日2012年6月6日 申請日期2011年10月12日 優先權日2011年10月12日
發明者餘俊宏, 徐穎晟, 李爽, 王志新, 鄒建龍 申請人:嘉興清源電氣科技有限公司