一種運動可充電LED燈泡的製作方法
2023-09-12 13:57:10 1
本發明涉及燈具裝置的技術領域，尤其是指一種運動可充電led燈泡。
背景技術：
led手電筒中配備可充電電池，與led燈電連接，用於為led燈提供電源，從而使led手電筒實現照明。
目前，市場上生產一種手搖led手電筒，其可以通過用戶手搖的方式對手電筒內的充電電池或是電容進行充電，從而使led手電筒實現照明。具體的，在電池電量用盡的情況下，用戶需要不斷的手搖把手，以使得將用戶手搖的動能轉化為電能存儲在電池中，從而為led燈供電。
但是，若要實現持續充電，需要用戶不斷的手搖把手，這樣，使得用戶的勞動量增加；若用戶只是簡單的手搖幾下把手，則不能實現持續充電，使得存儲電能不多，往往用一下就要重新搖晃一下，不能實現正常的照明應用，實用性較差。
相較傳統光源，燈泡的應用電壓一般為市電範圍：120v/110v/220v/230v/240vac，或汽車領域：12/24vdc，由於傳統光源的品種很多：如白熾燈、螢光燈、滷素燈、鈉燈等，由於發光機理、以及應用領域的不同，如果各保持每種光源的特色，燈泡的電壓必將五花八門，所以，作為通用的消費類產品，燈泡的輸入電壓一般也是以上述電壓定電壓作為標準輸入並進行標稱。
白光led的出現，給照明帶來新的發展，並逐漸全面取代現有的傳統光源產品。在現有led燈泡的設計中，也是沿用原有的輸入電壓，但由於led驅動可以適用更寬的輸入電壓範圍，這為寬工作電壓輸入成為一種可能，這種寬電壓標稱主要用在市電110-240vac這種情況。
由於低電壓主要的工作電壓是12vdc，24vdc，所以現有的低電壓led燈泡也是按定電壓標識；現有產品，低電壓led燈泡標準不統一，而低電壓供電系統如風力、電池、太陽能都會存在電壓不穩的情況，另外由於成本的考慮，人們在設計led產品時，總是做成固定電壓輸入。如此，市面上便產生了不同電壓規格的led燈泡，每種led燈泡只能適應一種固定電壓。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的問題提供一種運動可充電led燈泡。
為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：
本發明提供的一種運動可充電led燈泡，包括有供電本體和led燈本體；
所述供電本體內部設置有永磁體、至少一個彈簧、可充電電池、線圈和電路板；所述彈簧的一端與所述永磁體的一端固定連接，所述彈簧的另一端與供電本體固定連接；所述線圈纏繞在所述永磁體外，且與所述永磁體存在預設間隙；所述線圈與所述電路板電連接；所述電路板與所述可充電電池電連接；
所述led燈本體包括有燈頭，所述燈頭的一端設置有連接端子，所述燈頭的另一端連接有led燈珠，所述燈頭內設置有pcb板，所述pcb板內設置有升降壓恆流模塊，所述連接端子通過升降壓恆流模塊與led燈珠電連接，所述可充電電池與連接端子電連接。
其中，所述升降壓恆流模塊包括有晶片bp1808，所述晶片bp1808包括有管腳dim、管腳vdd、管腳comp、管腳gnd、管腳vout、管腳cs、管腳ovp以及管腳sw；所述晶片bp1808內設置有三極體，所述管腳sw與三極體連接，所述管腳sw分別連接有整流二極體d1和電感l，所述管腳sw與整流二極體d1的陽極連接，所述管腳cs連接有電流採樣電阻rs。
其中，所述升降壓恆流模塊還包括有電阻r1和電阻r2，所述管腳ovp的一端與電阻r1的一端連接，所述電阻r1的另一端與管腳vout連接，所述電阻r1的另一端與所述管腳vout連接；所述電阻r2的一端與管腳ovp的一端連接，所述電阻r2的另一端接地。
其中，所述電路板包括整流電路和集成電路ic；所述整流電路和所述集成電路ic電連接；其中，所述集成電路ic中至少包括穩壓電路和保護電路。
其中，所述彈簧的一端與所述永磁體的另一端固定連接，所述彈簧的另一端與所述供電本體固定連接。
進一步的，還包括環形軟磁鐵；所述環形軟磁鐵套接在所述永磁體外，且與所述永磁體存在預設間隙；所述線圈纏繞在所述環形軟磁鐵上，線圈與所述電路板電連接。
其中，所述供電本體上還設置有usb輸入接口。
其中，所述供電本體上還設置有usb輸出接口。
進一步的，還包括手搖連杆和變速機構；所述手搖連杆與所述變速機構可轉動連接；所述變速機構與所述永磁體固定連接，或者所述變速機構與所述彈簧固定連接。
其中，所述永磁體為銣鐵硼磁鐵。
本發明的有益效果：
本發明，在用戶運動的情況下，會帶動彈簧上下搖擺，從而帶動永磁體上下振動，該永磁體與外圍的線圈產生相對運動，使穿過線圈的磁通量發生變化，產生電動勢。該電動勢通過電路板對內置在供電本體中的可充電電池進行充電，從而實現運動時對設備進行持續充電，不會增加用戶的勞動量並且實用性較好；而且通過升降壓恆流模塊，使得led燈本體兼顧升壓以及降壓線路，當輸入電壓小於或大於輸出端所需的工作電壓時，將輸入電壓升壓或降壓到輸出端所需的電壓，所以本發明的led燈本體其電壓範圍為2-36vac，兼顧了目前所有低電壓的應用和產品，具有較好的兼容性和通用性；。
附圖說明
圖1為本發明的led燈本體的結構示意圖。
圖2為本發明的升降壓恆流模塊的電路圖。
圖3為本發明的一種運動可充電led燈泡的結構示意圖。
圖4為本發明實施例中的另一種供電本體的結構示意圖。
圖5為本發明的永磁體與環形軟磁鐵的位置的結構示意圖。
圖6為本發明的工作原理流程圖。
在圖1至圖6中的附圖標記包括：
1—燈頭2—連接端子3—led燈珠
4—控制電路板101—供電本體102—永磁體
103—彈簧104—可充電電池105—線圈
106—電路板107—led燈本體108—usb輸入接口
109—usb輸出接口110—金屬板111—環形軟磁鐵。
具體實施方式
為了便於本領域技術人員的理解，下面結合實施例與附圖對本發明作進一步的說明，實施方式提及的內容並非對本發明的限定。以下結合附圖1-6對本發明進行詳細的描述。
本實施例提供了一種運動可充電led燈泡，包括：供電本體101和led燈本體107；供電本體101內部設置有永磁體102、至少一個彈簧103、可充電電池104、線圈105和電路板106；彈簧103的一端與永磁體102的一端固定連接，彈簧103的另一端與供電本體101固定連接；線圈105纏繞在永磁體102外，且與永磁體102存在預設間隙；線圈105與電路板106電連接，用於將產生的電動勢傳導至電路板106中；電路板106與可充電電池104電連接；所述led燈本體107包括有燈頭1，所述燈頭1的一端設置有連接端子2，所述燈頭1的另一端連接有led燈珠3，所述燈頭1內設置有pcb板4，所述pcb板4內設置有升降壓恆流模塊，所述連接端子2通過升降壓恆流模塊與led燈珠3電連接，所述可充電電池104與連接端子2電連接。
本發明實施例提供的一種運動可充電led燈泡，與現有技術中的led手電筒，若要實現持續充電，需要用戶不斷的手搖把手，從而使得用戶的勞動量增加；若用戶只是簡單的手搖幾下把手，則不能實現持續充電，使得存儲電能不多，往往用一下就要重新搖晃一下，不能實現正常的照明應用，實用性較差的方案相比，其包括：供電本體101；供電本體101內部設置有永磁體102、至少一個彈簧103、可充電電池104、線圈105和電路板106；彈簧103的一端與永磁體102的一端固定連接，其另一端與供電本體101固定連接；線圈105纏繞在永磁體102外，且與永磁體102存在預設間隙；線圈105與電路板106電連接，用於將產生的電動勢傳導至電路板106中；電路板106與可充電電池104電連接；可充電電池104，用於與連接端子2電連接，為led燈本體107供電。本發明，在用戶運動(例如行走)的情況下，會帶動彈簧103上下搖擺，從而帶動永磁體102上下振動，該永磁體102與其外圍的線圈105產生相對運動，使穿過線圈105的磁通量發生變化，產生電動勢，該電動勢通過電路板106對內置在供電本體101中的可充電電池104進行充電，從而實現運動時對裝置進行持續充電，且不會增加用戶的勞動量，並且實用性較好。
其中，本發明中，通過升降壓恆流模塊，使得led燈本體兼顧升壓以及降壓線路，當輸入電壓小於或大於輸出端所需的工作電壓時，將輸入電壓升壓或降壓到輸出端所需的電壓，所以本發明的led燈本體其電壓範圍為2-36vac，兼顧了目前所有低電壓的應用和產品，具有較好的兼容性和通用性；其中，將pcb板4設置於燈頭1內，可以減少因不同的工作環境配備不同輸入電壓的燈泡以及燈座來適應不同的環境，減少燈泡的種類，節約資源，減少浪費；如在電力不方便的地方，如牧區、偏遠山區、用風力或要養能作為臨時電力來源的地方，容易產生電壓不穩的情況，而本發明可應用於其中，且不需要特意準備不同輸入電壓的燈泡，本發明可以從小轎車的12vdc輸入中取電，也可以從大卡車的24vdc輸入中取電，且由於本發明的輸出應用於2-36vdc中，由於是電壓，沒有觸電的危險，使用安全性高，可靠性強。
其中，本發明中所說的「運動」是泛指用戶不處於與地球相對靜止的狀態；也可以指用戶具體在進行的某一動作。
具體的，供電本體101包括內壁和外壁，內壁內部形成第一腔室，內壁和外壁形成第二腔室；線圈105可纏繞在內壁的外表面上，即置於第二腔室內；永磁體102置於第一腔室內；線圈105也可以纏繞早外壁的外側上。當彈簧103靜止的時候，永磁體102均勻置於所述線圈圍繞形成的空間中，當彈簧103運行時，其會帶動永磁體102運動，從而使永磁體102與線圈產生相對運動，產生電動勢。
彈簧103的一端與永磁體102的一端固定連接，該固定連接的方式可以有多種；例如，直接焊接或者通過「u」形金屬板110固定連接。而彈簧103的另一端與供電本體101內部固定連接。
本實施例中，供電本體101內部的工作原理為：用戶運動時帶動彈簧103運動，彈簧103帶動永磁體102運動，從而將用戶運動時的動能轉換為磁能，永磁體102上下振動對外圍線圈105產生相對運動，使穿過線圈105的磁通量發生變化，產生電動勢，此時將磁能轉換為電能，產生的電動勢通過電路板106對內置在供電本體101中的可充電電池104進行充電，進而將電能轉換為化學能進行存儲。
本實施例中，永磁體102優選為銣鐵硼磁鐵，銣鐵硼磁鐵是一種強合金磁鐵，比一般磁鐵的磁性強5倍以上，因此使用該銣鐵硼磁鐵能夠使產生的磁感應強度(b)大，從而使得產生的磁通量大，進而產生的電動勢也增大，能夠將動能最大限度的轉化為電能並進行存儲。
具體的，φ＝b·s；ε＝n*dφ/dt；上述φ指磁通量；b指磁感應強度；s指永磁體與線圈相對運動時所切割磁力線的面積；ε指電動勢；其中，ε與單位時間磁通量的變化率有關；n為外部纏繞線圈105的匝數。使用銣鐵硼磁鐵，當產生的b增大時，φ也增大，使得在單位時間內，且線圈105匝數不變的情況下，穿過同樣面積的φ增大，運動時φ的變化率增大，從而使ε變大，產生的電動勢增多，亦即存儲的電能增多。
本實施例中的供電本體101可以是手電筒本體，從而解決了現有技術中的手搖式手電筒的缺陷，能夠持續為可充電電池104充電，並且不會增加用戶的勞動力，實用性強。
本實施例中的線圈105優選為銅導線，該銅導線纏繞在永磁體102上。其中，銅導線優選使用較粗的銅線，同時需兼顧匝數均衡進行選擇，在保證傳導性能好的同時，也保證線圈105的匝數多，從上述公式中可以得出，n越大，產生的ε大；但是，n的過大會導致內阻增加，這樣，使得線圈105在為可充電電池104充電時會產生自身的銅損，故在使用時，用戶需兼顧匝數均衡進行選擇使用。
本實施例中的可充電電池104可以選擇下列種類的可充電電池104，例如鎳鎘、鎳氫、鋰離子、鉛蓄和鐵鋰；其中，本實施例中優選為鋰離子可充電電池104。因為鋰離子可充電電池104電壓高、比能量大、循環壽命長且安全性能好。
永磁體102、彈簧103和線圈105的外部結構與可充電電池104相連，使產生的電動勢通過電路板106對可充電電池104進行持續充電，從而使得運動可充電設備的實用性強。
進一步的，本發明中，電路板106包括整流電路和集成電路ic；整流電路和集成電路ic電連接；其中，所述集成電路ic中至少包括穩壓電路和過壓、過充、過放、短路保護電路。
具體的，整流電路用於對產生的電動勢進行濾波和整流；集成電路ic用於對經過整流電路的電動勢進行穩壓調整並進行過壓保護。具體的，集成電路ic中的穩壓電路用於對經過整流電路的電動勢進行穩壓調整，ic中的過壓保護電路用於對穩壓調整後的電動勢進行過壓保護。
由於人體個體差異，所以在運動時產生的動能可能會使產生不同大小的電動勢，ic上包括過壓、過充、過放保護線路，用以保護可充電電池104，使可充電電池104有更長的使用壽命；同時本實施例中優選採用升壓ic，用以保證電動勢的值高於可充電電池104的值。
進一步的，本發明中，彈簧103的一端與永磁體102的另一端固定連接，彈簧103的另一端與供電本體101固定連接。
具體的，彈簧103可以為多個。本實施例中以兩個彈簧103為例進行說明：例如，一個彈簧103的一端與永磁體102的一端固定連接，該彈簧103的另一端與與其相對的供電本體101固定連接。另一個彈簧103的一端與永磁體102的另一端固定連接，相應的，該彈簧103的另一端同樣與與其相對的供電本體101固定連接。這樣，在用戶運動時(例如，在用戶步行時，)，利用人行走時臀部擺動引起全身動作產生的動能，使彈簧103上下搖擺帶動永磁體102上下振動，從而引起永磁體102外圍的線圈105進行相對運動，使得穿過線圈105的磁通量發生變化，產生電動勢，該電動勢通過電路板106對內置在供電本體101(手電筒)中的可充電電池104進行充電，從而實現人行走時對供電本體101(手電筒)進行持續充電。
進一步的，該運動可充電設備還包括環形軟磁鐵111；環形軟磁鐵111套接在永磁體102上，且與永磁體102存在預設間隙；線圈105纏繞在環形軟磁鐵111上，且與電路板106電連接，用於將產生的電動勢傳導至電路板106中。
具體的，為了保證內部永磁體102上產生的磁力線儘可能地分布在磁導線的內部，以產生最大的磁通變化率(即使dφ/dt最大)，可在線圈105外部套上一個環形軟磁鐵111(其中，該環形軟磁鐵111可選一些柔性軟磁材料)，以達到上述目的，並且，該環形軟磁鐵111與永磁體102存在預設間隙，使永磁體102可以與環形軟磁鐵111產生相對運動。
進一步的，該運動可充電設備中，供電本體101上還設置有usb輸入接口108，usb輸入接口108用於與充電器相配合，為可充電電池104充電。
具體的，該運動可充電設備也可作為一個萬能充電器，將其內部的可充電電池104設計的足夠大(可與電路板106放置於同一位置，也可與電路板106分開分別放在不同的位置)，該供電本體101上設置usb輸入接口108，這樣，可以在正常的有電的環境下，與充電器相配合，實現為該可充電設備實現快速充電，以達到更好的充電效果。
進一步的，供電本體101上還設置有usb輸出接口109，用於與led燈本體107相配合，為led燈本體107充電。
具體的，本發明還可以作為移動電源，用於可攜式充電，供電本體101上設置有5v的usb輸出接口109，用於為led燈本體107充電；其中，led燈本體107可以為需要充電的電子產品，例如移動終端、平板電腦和mp3等各種電子設備。
進一步的，本發明還包括手搖連杆和變速機構；手搖連杆與變速機構可轉動連接；變速機構與永磁體102固定連接，或者變速機構與彈簧103固定連接。
具體的，本發明同樣可以使用手搖的方式對其進行充電，該結構的設計可以給用戶多種選擇，使用戶的體驗更好。
本發明中，人運動的同時，會帶動彈簧103上下搖擺，帶動永磁體102上下振動，從而引起外圍的線圈105進行相對運動，使穿過線圈105的磁通量發生變化，產生電動勢，永磁體102運動產生的感應電動勢首先經過整流電路，由整流電路對該感應電動勢進行整流濾波處理，然後經過ic(即經過穩壓電路和保護電路)對該電動勢進行穩壓和保護處理，並存儲到可充電電池104中，然後可充電電池104可直接對供電本體101自帶的led燈本體107充電，也可以作為powerbank(電源銀行，即移動電源)為外接的led燈本體107充電(該過程具體如圖6所示)。本發明能夠實現將人運動時的動能轉化為磁能、電能和化學能，從而可持續為可充電設備充電，並且也可作為移動電源(即powerbank)，對用戶野外作業時攜帶的可攜式電子設備的充電提供了便利，並且該運動可充電設備相對於太陽能充電，不局限於天氣；相對於傳統手搖手電筒，又提供了一種持續的充電方式，均給用戶的使用帶來了方便，使用戶體驗更好。
本實施例所述的一種運動可充電led燈泡，所述升降壓恆流模塊包括有晶片bp1808，所述晶片bp1808包括有管腳dim、管腳vdd、管腳comp、管腳gnd、管腳vout、管腳cs、管腳ovp以及管腳sw；所述晶片bp1808內設置有三極體，所述管腳sw與三極體連接，所述管腳sw分別連接有整流二極體d1和電感l，所述管腳sw與整流二極體d1的陽極連接，所述管腳cs連接有電流採樣電阻rs。具體地，所述晶片bp1808通過電感l、電流採樣電阻rs形成一個自振蕩的連續電感電流模式的降壓恆流led控制器；所述管腳sw作為開關端，連接晶片bp1808內部的三極體的漏極以及外接蒸餾二極體d1的陽極，保證pcb板4上的連線儘可能短，保證pcb板4安裝在燈頭1內的可靠性和實用性；其中，所述管腳dim可以通過外加直流電壓對led燈進行調光，其最大電流由電流採樣電阻rs決定，直流電壓的有效調光範圍是0.5v到2.5，當直流電壓高於2.5v時，輸出led電流保持恆定，並由0.1/rs來設定；進一步的，所述晶片bp1808還可以通過管腳dim外界熱敏電阻到led燈珠3附近，檢測led燈的溫度動態，進而保護led燈。
本實施例所述的一種運動可充電led燈泡，所述升降壓恆流模塊還包括有電阻r1和電阻r2，所述管腳ovp的一端與電阻r1的一端連接，所述電阻r1的另一端與管腳vout連接，所述電阻r1的另一端與所述管腳vout連接；所述電阻r2的一端與管腳ovp的一端連接，所述電阻r2的另一端接地。具體地，通過電阻r1連接至輸出端管腳vout以及電阻r2連接至地，實現對升降壓恆流模塊的分壓，起到過壓保護的作用。
本實施例所述的一種運動可充電led燈泡，還包括有補償電阻r3和補償電容c1，所述管腳comp和補償電阻r3的一端連接，所述補償電阻r3的另一端與補償電容c1的正極連接，所述補償電容c1的負極接地。具體地，通過補償電容c1和補償補償電阻r3的作用，可以糾正升降壓恆流模塊中的電壓和電流相位不同步的現象。
本實施例所述的一種運動可充電led燈泡，還包括有旁路電容c2，所述管腳vdd與所述旁路電容c2的正極連接，所述旁路電容c2的負極接地。具體地，所述管腳vdd作為晶片bp1808內部電源的輸出端，連接有旁路電容c2到底，所述旁路電容c2為1uf，所述旁路電容可以保證管腳vdd的穩定性和安全性。
以上所述，僅是本發明較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明以較佳實施例公開如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當利用上述揭示的技術內容作出些許變更或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明技術是指對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的範圍內。