球形透鏡太陽(yáng)能聚光充電裝置研究

李瑞陽(yáng)

摘 要：太陽(yáng)光是一種取之不盡用之不竭的綠色能源，如能將太陽(yáng)光合理有效的利用將會(huì)實(shí)現(xiàn)很大的便利。移動(dòng)電源按充電方式分直接電源充電式和太陽(yáng)能式，現(xiàn)有的太陽(yáng)能移動(dòng)電源的太陽(yáng)能板都是平板，目前還沒(méi)有用弧形或球形太陽(yáng)能板做的太陽(yáng)能聚光充電裝置，也沒(méi)有通過(guò)配上指南針來(lái)調(diào)整擺放位置的太陽(yáng)能聚光充電裝置。文章介紹一種球形透鏡太陽(yáng)能聚光充電裝置。該裝置包括聚光系統(tǒng)、電能輸入輸出控制系統(tǒng)，聚光系統(tǒng)置于頂部可以對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行匯聚并將光能轉(zhuǎn)化為電能，指南針確定裝置擺放的最佳位置保證最大效率的接受太陽(yáng)光，電能輸入輸出控制系統(tǒng)將電能儲(chǔ)存為化學(xué)能并用以照明或通過(guò)USB接口輸出電能。本裝置可以給所有帶USB充電的設(shè)備使用如手機(jī)、平板電腦、MP4等電子產(chǎn)品，而且還可以作為照明裝置使用，非常實(shí)用。

關(guān)鍵詞：球形透鏡太陽(yáng)能聚光；聚光充電裝置；電能輸入輸出控制系統(tǒng)

1 背景技術(shù)

太陽(yáng)光是取之不盡用之不竭的綠色能源，將太陽(yáng)光合理有效的收集并利用是人類科學(xué)進(jìn)步的體現(xiàn)。隨著數(shù)碼電子設(shè)備的普及，給人們社會(huì)生活帶來(lái)了極大的方便，電子設(shè)備在使用一段時(shí)間后需要用充電器或移動(dòng)電源來(lái)充電，在外出行用移動(dòng)電源就尤其方便。移動(dòng)電源按充電方式分直接電源充電式和太陽(yáng)能式，現(xiàn)有的太陽(yáng)能移動(dòng)電源的太陽(yáng)能板都是平板，目前還沒(méi)有用弧形或球形太陽(yáng)能板做的太陽(yáng)能聚光充電裝置，也沒(méi)有通過(guò)配上指南針來(lái)調(diào)整擺放位置的太陽(yáng)能聚光充電裝置。文章將介紹一種球形透鏡太陽(yáng)能聚光充電裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光匯聚，將光能轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光的合理收集與利用。

2 裝置介紹

該球形透鏡太陽(yáng)能聚光充電裝置主要包括聚光系統(tǒng)、電能輸入輸出控制系統(tǒng)兩大系統(tǒng)，現(xiàn)將其特征展示如下：

所述聚光系統(tǒng)包括聚光透鏡1、太陽(yáng)能電池板9、指南針3和球座2，所提到的聚光透鏡1放置于球座2之上，由于不是緊固在球座上，該聚光系統(tǒng)可隨意拿下把玩，所述太陽(yáng)能電池板9鑲嵌于球座2上，同時(shí)位于透鏡1之下，接受來(lái)自透鏡1聚集的太陽(yáng)光，指南針3嵌于球座2內(nèi)位于均勻透鏡1背面，針對(duì)不同緯度地區(qū)和季節(jié)通過(guò)指南針3調(diào)整透鏡1的朝向可以實(shí)現(xiàn)聚光效果的最大化；

所述電能輸入輸出控制系統(tǒng)包括主電路板11、照明單元4、蓄電池組10和基座5，照明單元4位于球座2之下與電路板11連接，蓄電池組10在基座5內(nèi)的底部與電路板11連接，電路板11位于蓄電池組10和照明單元4之間控制整個(gè)與電相關(guān)的器件。

其中，球形透鏡太陽(yáng)能聚光充電裝置，它的主要特征有如下幾點(diǎn)：聚光系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)直接采集光線，避免跟蹤光線，不需要外界額外的能量的輸入，因而更加節(jié)能。整個(gè)裝置的最佳擺放位置可以通過(guò)指南針決定。而電能輸入輸出控制系統(tǒng)合理控制電能轉(zhuǎn)化，節(jié)省了電路的功率損耗。

3 該裝置的原理介紹

本裝置的目的是針對(duì)現(xiàn)有太陽(yáng)能移動(dòng)電源對(duì)陽(yáng)光利用效率低下，提出的一種新型球形透鏡太陽(yáng)能聚光充電裝置，以提高太陽(yáng)能的利用效率。它的主要原理是：根據(jù)所處地理位置以及季節(jié)得到指南針最佳指向角，使裝置按照指向角擺放，太陽(yáng)光通過(guò)球形透鏡折射匯聚在太陽(yáng)能電池板上對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，在有設(shè)備連接時(shí)，電路控制蓄電池組對(duì)設(shè)備充電，觸發(fā)延時(shí)開(kāi)關(guān)控制節(jié)能觀賞燈的亮滅狀況。

4 裝置效果展示

該裝置包括聚光系統(tǒng)、電能輸入輸出控制系統(tǒng)，聚光系統(tǒng)中指南針提供了最佳朝向，使更多的太陽(yáng)光得以收集，獨(dú)特形狀的太陽(yáng)能電池板角度及位置設(shè)計(jì)也使裝置獲得更多的太陽(yáng)光。其中的照明單元，可以提供照明，增加了太陽(yáng)能的利用和功能。其次，電能輸入輸出控制系統(tǒng)合理控制電能轉(zhuǎn)化，節(jié)省了電路功率損耗。最后，該裝置小巧美觀，極具觀賞性。

具體實(shí)施方式：

如圖1所示：1是透鏡，2是球座，3是指南針，4是照明單元，5是基座，6是觸發(fā)延時(shí)開(kāi)關(guān)以及四級(jí)電量指示燈，7是MiniUSB電源充電接口，8是USB充電接口。該裝置中太陽(yáng)能電池板9嵌于球座2上，聚光透鏡1放置于球座2上，也在太陽(yáng)能電池板9之上，指南針3嵌于球座2內(nèi)位于均勻透鏡1背面，球座2、照明單元4、基座5依次按由上到下的順序固定。

如圖2所示：4是照明單元，6是觸發(fā)延時(shí)開(kāi)關(guān)以及四級(jí)電量指示燈，7是MiniUSB電源充電接口，8是USB充電接口，9是太陽(yáng)能電池板，10是蓄電池組，11是主電路板。主電路板11完成對(duì)電能輸入和輸出的控制，太陽(yáng)能電池板9在光照下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，給蓄電池組10充電，電池為5×4V的蓄電池組10，充電時(shí)，4級(jí)電量指示燈6顯示蓄電池的電量情況，觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)6控制照明單元4關(guān)斷，只在人觸摸后才打開(kāi)，一定的延時(shí)后就關(guān)斷，節(jié)省了能耗，2個(gè)USB充電接口8供給手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備充電，一個(gè)為5V 1A，一個(gè)為5V 2A，MiniUSB電源充電接口7是5V 1A的，在無(wú)太陽(yáng)光照時(shí)接入市電給蓄電池組10充電，保證蓄電池組10有足夠的電來(lái)給手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備充電。

5 結(jié)束語(yǔ)

在提倡充分利用可再生資源的今天，太陽(yáng)光作為一種取之不盡用之不竭的綠色能源，如能將太陽(yáng)光合理有效的收集起來(lái)并進(jìn)行一定的利用，也是人類科學(xué)進(jìn)步的體現(xiàn)。文章介紹的這種球形透鏡太陽(yáng)能聚光充電裝置，主要包括聚光系統(tǒng)、電能輸入輸出控制系統(tǒng)，聚光系統(tǒng)，將光能轉(zhuǎn)化為電能，給所有帶USB充電的設(shè)備使用如手機(jī)、平板電腦、MP4等電子產(chǎn)品，而且還可以作為照明裝置使用，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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