CN104978802A - 能快速充电的警示设备 - Google Patents

Abstract

本发明是一种能快速充电的警示设备，该警示设备包括一壳体、一电源接收元件、一充电控制模块、一快速储电元件及一输出元件，其中这些元件设于壳体内，该电源接收元件能供插接一电力线或一变压器，以与外部电源相连接；该充电控制模块与该电源接收元件相连接，以接收外部电力；该快速储电元件是与充电控制模块相连接，以被充电控制模块控制其充电情况，且其能储备电力并于放电时送出一输出电力；该输出元件是与快速储电元件相连接，于接收输出电力后发出一警示信号。如此，即可快速地对该警示设备内的快速储电元件完成充电，不仅提高警示设备在使用上的及时性与便利性，更能避免大量使用一次性电池所造成的资源浪费与环境污染。

Description

能快速充电的警示设备

技术领域

本发明涉及一种能快速充电的警示设备，尤指一种在警示设备中设置一快速储电元件，使得该警示设备能通过一电源接收元件与一外部电源相连接，再经由一充电控制模块对该快速储电元件进行充电控制，令该快速储电元件能快速地储备电力，以将电力输出至发光二极管、蜂鸣器或振动器等输出元件，得以在紧急情况时使用，并可避免大量使用一次性电池，在兼顾环保的前提下，提高警示设备在使用上的及时性与便利性。

背景技术

在车辆抛锚处或建筑工地等区域附近，为有效提示路过的车辆驾驶者及行人注意，通常会使用较为醒目的警示设备，常见的警示设备除了橘红色三角锥外，尚有警示三角架、反光片、反光安全背心等设备。以警示三角架为例，一般市售的警示三角架设置有反光片，当车辆的灯光照射于警示三角架，即会反射灯光的光线。然而，在夜间或天色昏暗时，由于传统的警示三角架无法自行发光，提示的效果不够明显，因而仍会导致意外事故的发生。

有鉴于上述现有警示设备的问题，乃有业者研发出能发出声响或灯号的警示设备，根据发明人的研究与观察，目前市面上常见改良后的警示设备，如警示三角架、交通指挥棒、警示灯等，大多是以一次性电池作为电力来源，但亦有采用充电电池作为电力来源者，以供警示设备的发光二极管或蜂鸣器使用。

然而，不论警示设备是采用一次性电池或充电电池（以下统称电池），其电池的电压往往会自然地释放流失，即便使用者预先准备额外的备用电池，在长期未使用的情况下，同样会有电压释放流失的时效问题。尤其在遭遇突发状况时，若警示设备的电池恰巧没电或电力不足，使用者必需设法购买新电池，然而，购入新电池不仅须花费额外的金钱，且大量使用一次性电池更会造成资源浪费及环境污染，况且在分秒必争的危险情况下往往缓不济急。再者，若使用者处于山区、郊外或高速公路上，则难以顺利购得新电池，即便试图对警示设备的电池充电，又必须耗费相当长的时间等待充电完成，在实际使用上极可能因警示设备缺乏电力而无法提供警示功能，进而造成重大的危险。

因此，如何解决传统警示设备的诸多问题，而能在短时间内对警示设备的快速储电元件完成充电，以避免大量使用一次性电池所造成的资源浪费与环境污染，并提高警示设备在使用上的及时性与便利性，即为本发明在此欲探讨的一重要课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能快速充电的警示设备，期令使用者能在短时间内对警示设备的快速储电元件充电完成，同时避免大量使用一次性电池，以在兼顾环保的前提下，提高警示设备在使用上的及时性与便利性。

本发明的技术方案是，一种能快速充电的警示设备，该警示设备（如：警示三角架、交通指挥棒、警示灯、警示标帜、发光安全背心等）包括一壳体、一电源接收元件、一充电控制模块、一快速储电元件及一输出元件，其中该电源接收元件设于该壳体上，且能供插接一电力线或变压器，以通过该电力线或变压器与一外部电源（如：汽车点烟座、室内电源插座）相连接；该充电控制模块容置于该壳体内，且与该电源接收元件相连接以接收外部电力，并控制对该快速储电元件的充电情况；该快速储电元件（如：超级电容（supercapacitor）、可快速充电电池）容置于该壳体内而与该充电控制模块相连接，且该快速储电元件能储存电力并于放电时送出一输出电力；该输出元件（如：发光二极管、蜂鸣器、振动器）与该快速储电元件相连接，于接收该输出电力后发出一警示信号（如：灯号、警报声响、振动）。通过本发明的技术特征，使用者仅须利用汽车点烟座连接汽车电源或变压器连接室内电源，即可快速地对该警示设备内的该快速储电元件充电，无须花费额外的金钱购买新的一次性电池，亦不须耗费过长的时间等待充电完成，本发明不仅大幅提高警示设备在使用上的及时性与便利性，更能避免大量使用一次性电池所造成的资源浪费与环境污染。

本发明的另一实施例中，该警示设备还包括一电压升压模块，该电压升压模块容置于该壳体内，且与该快速储电元件相连接，当该快速储电元件放电时，该电压升压模块接收该快速储电元件送出的输出电力，并提升该输出电力的电压，得而供应足够的电压予该输出元件以发出警示信号。

本发明的又一实施例中，该警示设备还包括一输出控制模块，该输出控制模块承接该电压升压模块再与该输出元件相连接，该输出控制模块能调整供应的电流、电压及输出频率，使得该输出元件得以呈现各种警示信号。

通过上述技术方案，本发明即可快速地对该警示设备内的快速储电元件完成充电，不仅提高警示设备在使用上的及时性与便利性，更能避免大量使用一次性电池所造成的资源浪费与环境污染。

附图说明

图1是本发明的元件架构示意图；

图2是本发明的电压升压模块的电路示意图；

图3是本发明的电压升压模块的另一电路示意图；

图4是本发明的第一较佳实施例的立体示意图；

图5是本发明的第二较佳实施例的立体示意图。

主要元件标号说明

1、4、5：警示设备                       10、40、50：壳体

11、51： 电源接收元件                   12：  充电控制模块

13、53： 快速储电元件                   14：  电压升压模块

15、45、55：输出元件                    150： 发光二极管

151：    蜂鸣器                         152： 振动器

16：     输出控制模块                   17、47、57：电力线

18：     变压器                         48：  导光元件

B0：     储电元件                       L0：  电感

D：      二极管                         S：   开关

C0：     输出电容                       R：   负载

具体实施方式

发明人在长期从事警示设备等相关领域的研发中，发现现有警示设备常有电池电压释放流失的问题，导致使用者必须花费额外的金钱购买新的一次性电池，不仅需要经常更换相当不便，且因大量使用一次性电池会造成资源浪费与环境污染，即便警示设备采用充电电池，由于现今的充电电池尚无法承受大电流的快速充电，使用前须耗费长时间等待电池充电完成，在紧急情况下往往缓不济急。有鉴于此，发明人乃思及在警示设备中设置一快速储电元件，令使用者能快速地对该警示设备完成充电，以避免资源浪费与环境污染，并提高警示设备在使用上的及时性与便利性。

本发明是一种能快速充电的警示设备，请参阅图1所示，图1是本发明的元件架构示意图，该警示设备1包括一壳体10、一电源接收元件11、一充电控制模块12、一快速储电元件13、一电压升压模块14，一输出元件15及一输出控制模块16，其中该电源接收元件11设于该壳体10上，且能供插接一电力线17或一变压器18，以与一外部电源（如：汽车点烟座或室内电源插座）相连接，然而，在实际使用上，该电力线17或变压器18亦能直接固定连接于电源接收元件11上。该充电控制模块12容置于该壳体10内，且与该电源接收元件11及快速储电元件13相连接，以接收该外部电源传来的电力，并对快速储电元件13进行充电，又，该充电控制模块12能够调整充电的电压与电流，同时检测该快速储电元件13的电压，并在该快速储电元件13的电压已达到预设的电压值时，停止充电，举例而言，假设该快速储电元件13的容量为3伏特（V）乘以100法拉（f）的超级电容（supercapacitor），以分压线路使跨于该快速储电元件13的电压为3伏特（V），并以10安培（A）的电流进行快速充电，当检测到该快速储电元件13的电压已达3伏特（V）时，该充电控制模块12即切断外部电源传来的电力以停止对快速储电元件13充电。另，该快速储电元件13容置于该壳体10内，其能接收及储存该充电控制模块12传来的电力，且于放电时送出一输出电力。

复请参阅图1所示，在本发明中，该快速储电元件13可为一超级电容或可快速充电电池，所谓超级电容又可称为金电容(golden capacitor)、“双电层电容”或“电力二重层电容”，其是一种拥有高能量密度的电化学电容器。为能详细说明，兹就快速储电元件13为容量3伏特（V）乘以100法拉（f）的超级电容为例，当其以10安培（A）的电流进行快速充电时，其充电时间可由下列公式计算：

首先，超级电容充饱后可储存的能量的公式为：W=1/2*C*V²=1/2×100×3²=450焦耳，其中C为快速储电元件13的电容量，V为快速储电元件13的电压；又，当以10安培（A）电流充电，其所需充电时间的公式为：∫I*V(t)dt≈I*ΔV*t=10×1.5×t=450焦耳，故可得出充电时间t=30，其中I为充电电流，V(t)为跨于快速储电元件13的电压，ΔV为充电时的平均压降；意即，100法拉（f）的快速储电元件13只需约30秒的时间即可充饱。

复请参阅图1所示，该电压升压模块14容置于该壳体10内，且与该快速储电元件13相连接，当该快速储电元件13放电时，该电压升压模块14接收该快速储电元件13送出的输出电力，并提升该输出电力的电压值。以快速储电元件13为3伏特（V）的超级电容为例，对工作电压2伏特（V）的负载进行输出时，当快速储电元件13电压低于2伏特（V）即无法再驱动该负载，然而，此时快速储电元件13内仍储存有部分电量，因此，经由电压升压模块14的作用，可将快速储电元件13的电压2伏特（V）升高至3伏特（V）以上，以能继续对负载输出。惟，在本发明的其它实施例中，亦可在不具有电压升压模块14的情况下，由快速储电元件13直接供应电力予输出元件15（即，负载），但在前述情况下，会使快速储电元件13残留较多的电量无法使用。

请参阅图2～3所示，其中图2、3是该电压升压模块14的一常用线路范例，该电压升压模块14包括一储电元件B₀、一电感L₀、一二极管D、一开关S及一输出电容C₀，其中该电感L₀的一端与该开关S的一端及该二极管D的阳极相连接，该二极管D的阴极与该输出电容C₀的一端相连接，该输出电容C₀与一负载R（相当于输出元件15）相连接，且该开关S的另一端与该输出电容C₀的另一端相连接。在图2中，当该开关S导通时，储电元件B₀的电压V_B流过电感L₀，使电感L₀上储存有一电能W_L（公式为W_L=1/2*L*I²，其中L为电感L₀的电感量，I为流经电感L₀的电流）。请参阅图3所示，当该开关S断开时，除了储电元件B₀本身会对输出电容C₀充电，使输出电容C₀储存电能W₀（公式为W₀=1/2*C*V²的电能，其中C为输出电容C₀的电容量，V_B为储电元件B₀的电压）之外，电感L₀亦会对输出电容C₀充电，因此，输出电容C₀将拥有电能W_C（公式为W_C=1/2*C*V_C ²=1/2*C*V_B ²+1/2*L*I²，且输出电容C₀的电压V_C能以V_C ²=V_B ²+L/C*I²得出），如此，由于储电元件B₀与电感L₀会同时对电容C₀充电，使得电容C₀的电压V_C大于储电元件B₀的电压V_B，因而获致升压效果。

复请参阅图1所示，该警示设备1中亦可增设一输出控制模块16，该输出控制模块16容置于壳体10内，且与该电压升压模块14相连接，以承接来自该电压升压模块14的输出电力，又，其与该输出元件15相连接，以将电力传送至该输出元件15，并能控制该输出元件15的作动，例如：当该输出元件15为发光二极管时，通过该输出控制模块16对其调整输出电压、电流、频率与时间，则能使该输出元件15进行间歇闪动、快速闪动、循环闪动、变速闪动、全亮等各种警示信号模式。然而，在本发明的其它实施例中，亦可在不具有输出控制模块16的情况下使用，使得该输出元件15与该电压升压模块14相连接，但前述情况下，该输出元件15将只能呈现单一的警示信号。此外，该输出元件15除可为发光二极管150之外，尚能够为蜂鸣器151或振动器152，如此，该输出元件15能自该电压升压模块14取得升压后的输出电力，并经由该输出控制模块16来改变灯号的闪动频率模式、警报声响的分贝数和音频，以及振动器的振动频率与次数等各种警示信号模式。

在本发明的第一较佳实施例中，请参阅图4所示，该警示设备4是一警示三角架，图4是省略前述充电控制模块、快速储电元件及电压升压模块，仅显示警示设备4的壳体40外观及输出元件45，合先陈明。在第一较佳实施例中，这些输出元件45为发光二极管，该警示设备4的壳体40上对应于这些输出元件45的位置，设置有至少一导光元件48（图4中显示有三个导光元件48），这些导光元件48可为导光板或其它散光材料，以使输出元件45发出的光线能均匀地散射出去。另，该警示设备4的电源接收元件（图中未示）与电力线47可整合为一体，且能为一汽车电源线插头，在未使用时能收纳于壳体40内，但在充电时则能连接至汽车点烟座，以接收来自汽车电源的电力。

在本发明的第二较佳实施例中，请参阅图5所示，该警示设备5是一交通指挥棒，图5是省略前述充电控制模块及电压升压模块，仅显示警示设备5的壳体50、电源接收元件51、快速储电元件53及输出元件55，且图5亦省略了壳体50内各元件之间的线路连接关系，合先陈明。另，前述的警示设备5除了能如同第一较佳实施例，是利用汽车电源线插头（即，电力线57）连接汽车点烟座，以接收来自汽车电源的电力，其亦可通过一变压器连接室内电源插座，以接收来自室内电源的电力，再者，除了前述第一及第二较佳实施例所示的两种警示设备外，本发明亦可运用相同的技术特征，广泛应用在其他警示设备上，例如：警示灯、警示标帜、指示招牌、发光安全帽及发光安全背心等。

如此，复请参阅图1所示，通过本发明的技术特征，当使用者临时需使用警示设备1时，仅须利用汽车点烟座或室内电源插座等外部电源，即可快速地对该警示设备1内的该快速储电元件13充电，完全无须花费额外的金钱购买新的一次性电池，亦不须耗费过长的时间等待充电完成，本发明不仅大幅提高警示设备1在使用上的及时性与便利性，更能避免资源浪费与环境污染。需特别一提的是，本发明亦可选择性的省去电压升压模块14及输出控制模块16等元件，或以其他的电子零件、线路代替前述元件，亦可达成本发明部分的功效。有鉴于此，凡本技术领域的人士所能轻易思及的变化与修饰，仍应属本发明的等效变化，均应涵盖在以下本发明的申请专利范围内。

Claims (12)

1.一种能快速充电的警示设备，其特征在于，所述警示设备包括：

一壳体；

一电源接收元件，设于该壳体上，且能供插接一电力线或一变压器，以与外部电源相连接；

一充电控制模块，容置于该壳体内，且与该电源接收元件相连接；

一快速储电元件，容置于该壳体内，且与该充电控制模块相连接，以被该充电控制模块控制其充电，并能储存电力，且其于放电时会送出一输出电力；及

一输出元件，与该快速储电元件相连接并取得该输出电力，以发出一警示信号。

2.根据权利要求1所述的警示设备，其特征在于，该快速储电元件是一超级电容。

3.根据权利要求1所述的警示设备，其特征在于，该快速储电元件是一可快速充电电池。

4.根据权利要求1所述的警示设备，其特征在于，该输出元件是一发光二极管。

5.根据权利要求4所述的警示设备，其特征在于，该壳体上对应于该输出元件的位置，设有至少一导光元件。

6.根据权利要求5所述的警示设备，其特征在于，该导光元件是一导光板。

7.根据权利要求5所述的警示设备，其特征在于，该导光元件为一散光材料。

8.根据权利要求1所述的警示设备，其特征在于，该输出元件是一蜂鸣器。

9.根据权利要求1所述的警示设备，其特征在于，该输出元件是一振动器。

10.根据权利要求1所述的警示设备，其特征在于，该电力线是一汽车电源线插头，且与该电源接收元件整合为一体。

11.根据权利要求1所述的警示设备，其特征在于，所述警示设备还包括一电压升压模块，该电压升压模块接收该快速储电元件送出的输出电力，并提升该输出电力的电压值，以将升压后的该输出电力提供予该输出元件。

12.根据权利要求1所述的警示设备，其特征在于，所述警示设备还包括一输出控制模块，该输出控制模块接收该快速储电元件送出的输出电力，并能调整该输出电力的工作电流、频率与时间，以改变该输出元件的警示信号模式。