專利名稱：一種便攜式太陽(yáng)能照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式太陽(yáng)能照明裝置。
背景技術(shù)：
電力、鐵路和冶金等行業(yè)的戶外作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和搶險(xiǎn)救災(zāi)、事故處理等工作現(xiàn)場(chǎng)，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(yīng)常常是無(wú)法得到保證的， 因此，需要提供獨(dú)立的、便攜式照明電源。同時(shí)，由于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)還存在諸如通訊終端、動(dòng)力裝置和檢測(cè)儀器等電氣設(shè)備，所以往往還要求移動(dòng)電源能夠?yàn)檫@些設(shè)備提供合適的供電接口。現(xiàn)有移動(dòng)電源靠自身儲(chǔ)存的能量為作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供電能，但是，當(dāng)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)其能量用盡時(shí)，需要及時(shí)補(bǔ)充電能，也不方便攜帶。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的公開文檔檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利號(hào)為20051009似68. 7，
公開日
2006. 03. 15，名稱為“太陽(yáng)能移動(dòng)電源”的發(fā)明公開了一種除了采用市電充電，還具備太陽(yáng)能充電方式的鋰離子電池移動(dòng)電源。該技術(shù)能夠使得移動(dòng)電源在工作現(xiàn)場(chǎng)就能夠及時(shí)補(bǔ)充能量。但是，該技術(shù)應(yīng)用主要針對(duì)登山、旅游等戶外活動(dòng)中手機(jī)和相機(jī)等小功率產(chǎn)品的充電，只提供低壓、小電流的直流輸出接口，系統(tǒng)容量過小，不能滿足較大功率的工作現(xiàn)場(chǎng)采用的LED燈和其他電氣設(shè)備的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、適用范圍廣、方便實(shí)用的便攜式太陽(yáng)能照明裝置。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是該便攜式太陽(yáng)能照明裝置，包括光伏發(fā)電模塊、市電充電器、控制開關(guān)模塊、鋰離子電池組、電量顯示模塊、直流變換器，光伏發(fā)電模塊與控制開關(guān)模塊相連，市電充電器與控制開關(guān)模塊相連，鋰離子電池組與電量顯示模塊相連，其特征是還設(shè)置有逆變器和LED燈具，鋰離子電池組與控制開關(guān)模塊相連，控制開關(guān)模塊與逆變器輸入端相連，控制開關(guān)模塊與直流變換器相連，逆變器輸出端與LED燈具相連。本發(fā)明采用鋰離子電池作為儲(chǔ)能單元，重量輕、儲(chǔ)能量大。儲(chǔ)能單元的充電方式靈活，包括市電充電和太陽(yáng)能充電。其中，后者所用太陽(yáng)能電池采用折疊式非晶薄膜材質(zhì)，具有易攜帶、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明針對(duì)戶外作業(yè)的特點(diǎn)，集成有高亮度LED燈具，能夠滿足戶外作業(yè)的照明需要。同時(shí)，本發(fā)明含有的市電逆變器，能夠?qū)ψ鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的包括測(cè)試儀器在內(nèi)的市電電氣設(shè)備進(jìn)行供電；含有的直流變換器，能夠?yàn)楣ぷ鳜F(xiàn)場(chǎng)的包括手機(jī)、筆記本在內(nèi)的低壓設(shè)備供電能夠滿足多種用電設(shè)備供電需要，適用面廣泛。本發(fā)明所述的光伏發(fā)電模塊包括折疊式太陽(yáng)能電池和光伏控制器，折疊式太陽(yáng)能電池與光伏控制器相連，光伏控制器與控制開關(guān)模塊相連。折疊式太陽(yáng)能電池在保證較多吸收太陽(yáng)能的同時(shí)降低了太陽(yáng)能電池的體積，方便攜帶。本發(fā)明所述控制開關(guān)模塊包括一個(gè)三檔開關(guān)和三個(gè)兩檔開關(guān)，所述三檔開關(guān)公共點(diǎn)與鋰離子電池組正極相連，三檔開關(guān)第一檔與光伏控制器相連傳，三檔開關(guān)第二檔與市電充電器相連，第一兩檔開關(guān)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(guān)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(guān)接在鋰離子電池組負(fù)極與市電充電器輸出端的負(fù)極之間，光伏控制器輸出端負(fù)極、市電充電器輸出端負(fù)極、直流變換器輸入端負(fù)極、逆變器輸入端負(fù)極、電量顯示模塊負(fù)極連接在一起。本發(fā)明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(zhǔn)模塊、比較器模塊、譯碼器模塊、驅(qū)動(dòng)器模塊和發(fā)光二極管模塊，第一分壓電阻一端和第二分壓電阻一端連接構(gòu)成分壓電阻公共點(diǎn)，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(fù)極連接，分壓電阻公共點(diǎn)連接至比較器模塊的負(fù)向輸入端傳輸鋰離子電池組分壓電壓信息，電壓基準(zhǔn)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譯碼器模塊的輸入連接，譯碼器模塊的輸出經(jīng)驅(qū)動(dòng)器模塊與發(fā)光二極管模塊連接。本發(fā)明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(zhǔn)模塊含3. 6V、3V和2. 8V三個(gè)電壓基準(zhǔn)，比較器模塊包括三個(gè)比較器并采用LM339， 譯碼器模塊采用74LS138，驅(qū)動(dòng)器模塊包括四個(gè)驅(qū)動(dòng)器，發(fā)光二極管模塊包括四個(gè)發(fā)光二極管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是為戶外作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供長(zhǎng)時(shí)間、高亮度、大范圍的照明，并為其他電氣設(shè)備提供供電接口，同時(shí)，采用了市電充電器與便攜式薄膜太陽(yáng)能電池兩種充電電源，能夠滿足戶外作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)就地充電需求，使得移動(dòng)電源的能量補(bǔ)充變得更為靈活。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例電量顯示模塊的原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下屬實(shí)施例。
實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)施例包括光伏發(fā)電模塊1、市電充電器2、控制開關(guān)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(fā)電模塊1 與控制開關(guān)模塊相連傳輸光伏發(fā)電輸出的電能，市電充電器2與控制開關(guān)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(guān)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剩余電量狀態(tài)信息，控制開關(guān)模塊與逆變器5輸入端相連傳輸經(jīng)由控制開關(guān)模塊輸出的電能，控制開關(guān)模塊與直流變換器6相連傳輸經(jīng)由控制開關(guān)模塊輸出的電能，逆變器5輸出端與LED燈具7或其他負(fù)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(fù)載相連傳輸直流變換器輸出電能。所述光伏發(fā)電模塊1包括一塊60W/36V/1. 67A折疊式非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池11， 重量為3. 1kg，折疊后大小為390mmX 250mmX 55mm ；—個(gè)鋰離子電池專用光伏控制器12，重量160g，型號(hào)為DPSCMV05A。其中太陽(yáng)能電池11與光伏控制器12相連傳輸太陽(yáng)能電池輸出電能，光伏控制器12正向輸出端與控制開關(guān)模塊2相連傳輸光伏發(fā)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，采用三段式充電。所述鋰離子電池組3為MV/40Ah聚合物鋰離子電池，7串4并，內(nèi)帶均衡保護(hù)板，額定保護(hù)電流為20A，最大電流40A，過充保護(hù)電壓29. 4V，過放保護(hù)電壓21V。其采用IOAh單體，過充保護(hù)電壓4. 25士0. 05V,過放保護(hù)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(hù)為30V，輸入欠壓保護(hù)為21V ；額定輸出為三路交流ZZOVAOOVA (電氣上屬并聯(lián)關(guān)系)。逆變器5正向輸入端與控制開關(guān)模塊相連傳輸經(jīng)控制開關(guān)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(shè)備負(fù)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，輸入電壓范圍為直流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(fù)載相連傳輸直流電能，輸出直流12VDC與筆記本等電氣設(shè)備相連傳輸直流電能。所述控制開關(guān)模塊包括一個(gè)三檔(船型)開關(guān)I，三個(gè)兩檔(船型)開關(guān)(包括第一兩檔開關(guān)II、第二兩檔開關(guān)12、第三兩檔開關(guān)13)。其中三檔開關(guān)I公共點(diǎn)(腳 4)與鋰離子電池組3正極相連傳輸充電電能，三檔開關(guān)I第一檔(腳1)與光伏控制器12 相連傳輸光伏發(fā)電模塊1輸出電能，三檔開關(guān)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(guān)I第三檔(也叫零檔，即腳0)懸空；第一兩檔開關(guān)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(guān)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(guān)2K3接在鋰離子電池組3負(fù)極與市電充電器2輸出端的負(fù)極之間，控制總系統(tǒng)的開斷。光伏控制器12輸出端負(fù)極、市電充電器2輸出端負(fù)極、直流變換器6輸入端負(fù)極、 逆變器5輸入端負(fù)極、電量顯示模塊4負(fù)極連接在一起構(gòu)成負(fù)接點(diǎn)。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(zhǔn)模塊41 (本實(shí)施例電壓基準(zhǔn)模塊41含三個(gè)電壓基準(zhǔn)，分別為3. 6V、3V和2. 8V)、比較器模塊42 (本實(shí)施例比較器模塊42包括三個(gè)比較器，實(shí)際采用LM339)、譯碼器模塊43 (本實(shí)施例譯碼器模塊43采用74LS138)、驅(qū)動(dòng)器模塊44 (本實(shí)施例驅(qū)動(dòng)器模塊44包括四個(gè)驅(qū)動(dòng)器)和發(fā)光二極管模塊45 (本實(shí)施例發(fā)光二極管模塊45 包括四個(gè)發(fā)光二極管，每個(gè)發(fā)光二極管的管壓降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(gòu)成分壓電阻公共點(diǎn)，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(fù)極(負(fù)接點(diǎn))連接；分壓電阻公共點(diǎn)連接至比較器模塊的負(fù)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(zhǔn)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的輸出與譯碼器模塊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；譯碼器模塊43的輸出經(jīng)驅(qū)動(dòng)器模塊 44與發(fā)光二極管模塊45連接(74LS138的第7、第9、第11和第15引腳分別經(jīng)四個(gè)驅(qū)動(dòng)器與四個(gè)發(fā)光二極管相連)傳輸鋰離子電池電量信息。當(dāng)鋰離子電池組3分壓電壓高于3. 6V 時(shí)，只有第一發(fā)光二極管451亮，表示鋰離子電池組3電量滿；當(dāng)鋰離子電池組3分壓電壓介于3V 3. 6V之間時(shí)，只有第二發(fā)光二極管452亮，表示鋰離子電池組3電量充足；當(dāng)鋰離子電池組3分壓電壓介于2. 8疒3V之間時(shí)，只有第三發(fā)光二極管453亮，表示鋰離子電池組 3電量不足，提示需要充電；當(dāng)鋰離子電池組3分壓電壓小于2. 8V時(shí)，只有第四發(fā)光二極管 4M亮，表示鋰離子電池組3達(dá)到設(shè)計(jì)放電極限，若繼續(xù)放電將會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部保護(hù)啟動(dòng)，閉鎖鋰離子電池組3的電能輸出。圖2中省略了所用芯片的電源、地和使能引腳連線，但不代表實(shí)際電路上的省略。所述LED燈具7的燈頭包括兩個(gè)12W泛光型和兩個(gè)12W聚光型，光通量都為 10801m，輸入電壓都為220V交流。本實(shí)施例的工作過程是將第三兩檔開關(guān)2K3閉合，使鋰離子電池組3的負(fù)極接入系統(tǒng)，為電量顯示模塊4供電使其顯示鋰離子電池組3電量；當(dāng)電量充足時(shí)，將三檔開關(guān)3K 撥至零檔(即腳4與腳0連通)，將第一兩檔開關(guān)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(fù)載可實(shí)現(xiàn)對(duì)外供電；當(dāng)電量充足時(shí)，將三檔開關(guān)撥至零檔(腳4與腳0連通)，將第二兩檔開關(guān)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(fù)載可實(shí)現(xiàn)對(duì)外供電；當(dāng)電量顯示模塊4顯示電量不足或電量到達(dá)設(shè)計(jì)放電極限時(shí)，將三檔開關(guān)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(dāng)電量顯示模塊4顯示電量不足或電量到達(dá)設(shè)計(jì)放電極限時(shí)，將三檔開關(guān)3K撥至第二檔，接通光伏發(fā)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(dāng)筆記本電腦在無(wú)適配器情況下需要供電時(shí)，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(dāng)手機(jī)在無(wú)適配器情況下需要充電時(shí)，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(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)針對(duì)于電力、鐵路和冶金等行業(yè)的戶外作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和搶險(xiǎn)救災(zāi)、事故處理等工作現(xiàn)場(chǎng)，提供大面積、高亮度照明，并為相關(guān)工作電氣設(shè)備提供不同電壓等級(jí)的電源。同時(shí)，充分考慮體積和重量，采用高能量密度的鋰離子電池和可折疊的非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，不僅便攜性好，還具備現(xiàn)場(chǎng)就地及時(shí)的充電能力。
權(quán)利要求
1.一種便攜式太陽(yáng)能照明裝置，包括光伏發(fā)電模塊、市電充電器、控制開關(guān)模塊、鋰離子電池組、電量顯示模塊、直流變換器，光伏發(fā)電模塊與控制開關(guān)模塊相連，市電充電器與控制開關(guān)模塊相連，鋰離子電池組與電量顯示模塊相連，其特征是還設(shè)置有逆變器和LED 燈具，鋰離子電池組與控制開關(guān)模塊相連，控制開關(guān)模塊與逆變器輸入端相連，控制開關(guān)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(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式太陽(yáng)能照明裝置，其特征是所述的光伏發(fā)電模塊包括折疊式太陽(yáng)能電池和光伏控制器，折疊式太陽(yáng)能電池與光伏控制器相連，光伏控制器與控制開關(guān)模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式太陽(yáng)能照明裝置，其特征是所述控制開關(guān)模塊包括一個(gè)三檔開關(guān)和三個(gè)兩檔開關(guān)，所述三檔開關(guān)公共點(diǎn)與鋰離子電池組正極相連，三檔開關(guān)第一檔與光伏控制器相連傳，三檔開關(guān)第二檔與市電充電器相連，第一兩檔開關(guān)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(guān)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(guān)接在鋰離子電池組負(fù)極與市電充電器輸出端的負(fù)極之間，光伏控制器輸出端負(fù)極、市電充電器輸出端負(fù)極、直流變換器輸入端負(fù)極、 逆變器輸入端負(fù)極、電量顯示模塊負(fù)極連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式太陽(yáng)能照明裝置，其特征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(zhǔn)模塊、比較器模塊、譯碼器模塊、驅(qū)動(dòng)器模塊和發(fā)光二極管模塊，第一分壓電阻一端和第二分壓電阻一端連接構(gòu)成分壓電阻公共點(diǎn)，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(fù)極連接，分壓電阻公共點(diǎn)連接至比較器模塊的負(fù)向輸入端傳輸鋰離子電池組分壓電壓信息， 電壓基準(zhǔn)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譯碼器模塊的輸入連接，譯碼器模塊的輸出經(jīng)驅(qū)動(dòng)器模塊與發(fā)光二極管模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式太陽(yáng)能照明裝置，其特征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(zhǔn)模塊含3. 6V、3V和2. 8V三個(gè)電壓基準(zhǔn)，比較器模塊包括三個(gè)比較器并采用LM339，譯碼器模塊采用74LS138，驅(qū)動(dòng)器模塊包括四個(gè)驅(qū)動(dòng)器，發(fā)光二極管模塊包括四個(gè)發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式太陽(yáng)能照明裝置，包括光伏發(fā)電模塊、市電充電器、控制開關(guān)模塊、鋰離子電池組、電量顯示模塊、直流變換器，光伏發(fā)電模塊與控制開關(guān)模塊相連，市電充電器與控制開關(guān)模塊相連，鋰離子電池組與電量顯示模塊相連，還設(shè)置有逆變器和LED燈具，鋰離子電池組與控制開關(guān)模塊相連，控制開關(guān)模塊與逆變器輸入端相連，控制開關(guān)模塊與直流變換器相連，逆變器輸出端與LED燈具相連。本發(fā)明采用鋰離子電池組作為儲(chǔ)能單元，重量輕、儲(chǔ)能量大、充電方式靈活。本發(fā)明集成有高亮度LED燈具，滿足戶外作業(yè)的照明需要。本發(fā)明逆變器能夠?qū)ψ鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)市電電氣設(shè)備進(jìn)行供電；直流變換器能夠?yàn)楣ぷ鳜F(xiàn)場(chǎng)低壓設(shè)備供電滿足多種用電設(shè)備供電需要，適用面廣泛。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102510602SQ20111030789
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者余俊宏, 徐穎晟, 李爽, 王志新, 鄒建龍 申請(qǐng)人:嘉興清源電氣科技有限公司