CN108011456A - 手机光无线充电装置 - Google Patents
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Abstract
一种手机光无线充电装置。手机的背壳为光无线的接收器，背壳中的太阳能电池与电源管理电路，手机充电接口器件依次连接，可用太阳光对手机充电。充电底座中，外接市电与底座中的驱动电路连接，驱动电路连接着发光二极管阵列，将带有此种背壳的手机放置于充电底座上方，高功率发光二极管发射单一波长的红外光对手机进行快速充电。既有太阳能充电的便携性和安全性，又有电磁感应无线充电的快速性。
Description
技术领域
本发明涉及一种给手机进行光无线充电的装置，尤其是既能够采用太阳能充电又能够用充电底座进行快速光充电。
背景技术
目前，公知的采用光给手机充电的方式是在手机背壳内加入太阳能电池，利用太阳光进行充电。这种充电方式的缺点是必须在晴天阳光充足的情况下才能充电，并且即使在这种情况下，充电的效率低，时间长，根本不能代替有线充电。这是因为太阳光的波长范围广，对应的光子的能量也很广，能量小于禁带宽度的光子不能被吸收，能量大于禁带宽度的光子被太阳能电池吸收后，只有相当于禁带宽度的那部分能量才能有效的转化为电能，大于禁带宽度那部分能量都转化成了热能。另外太阳光的辐射功率比较低，在正中午的情况下，正入射的表面接近1000瓦/平方米。公知的手机的无线充电装置是采用电磁感应原理，由充电底座和无线接收器组成，充电底座接有市电电源，由高频震荡电路和送电线圈组成；接收器在手机壳中，包含受电线圈，电源管理电路和接口；送电线圈发射电磁波，受电线圈接收电磁波，从而实现无线充电。目前该技术也已大量应用。缺点是传输距离较短，只有几毫米，而且两个线圈必须对准。另外会有辐射带来的安全性风险。尤其是在无充电底座的情况下无法充电。
发明内容
为了克服现有的手机太阳能电池充电壳对天气的要求高，充电慢和手机无线充电装置的距离短，安全性差，室外无法充电的不足，本发明提供一种手机光无线充电装置，该装置不仅能够在室外没有充电底座的情况下使用太阳光充电，而且还能采用充电底座进行快速充电，充电距离长，没有辐射带来的安全性问题。兼具现有的无线电磁感应充电和太阳能充电的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：手机的背壳为光无线的接收器，背壳中含有的太阳能电池、电源管理电路，手机充电接口器件依次连接。在充电底座中，外接市电与底座中的驱动电路连接，驱动电路连接着若干个发光二极管或者激光二极管，这些发光二极管或激光二级管组成一个长方形的阵列，阵列的尺寸大小要大于等于所要充电手机背面太阳能电池板的大小。采用充电底座充电时，将手机的背壳的太阳能电池朝向充电底座的发光二极管或者激光二极管阵列，放置于底座的手机支架上，这样就可以采用发光二极管或者激光二极管发射的红外光进行快速充电。在外出时，也可以采用太阳光充电。
充电底座中发光二极管或者激光二极管的波长选择根据手机背壳的太阳电池的类型进行选择，要求发光二极管或者激光二极管的波长要小于太阳能电池的截止波长，但要尽可能接近截止波长，这样保证太阳能电池的效率最高。因为发光二极管或者激光二极管发射的光波长为单一波长，并且接近太阳能电池的截止波长，这样光子的能量接近太阳能电池材料的禁带宽度，光子能量被充分的利用，太阳能电池效率会大幅度增加，接近采用太阳光充电转换效率的2倍。二极管的发光功率根据需要充电时间的长短来选择，需要充电时间越短，二极管的发光功率要求越高。另外发光功率越高，由于聚光效应，也会造成接收端的太阳能电池效率的进一步提高。发光二极管或者激光二极管发射的光一般为红外光，对人体没有辐射安全性问题；另外发光二极管发光有一定的发光角度，对充电距离不敏感，尤其是采用激光二极管，发射的为激光，准直性更强，距离更长。
本发明的有益效果是，不仅具有现有的太阳能充电手机壳的便携性，可以在户外没有充电电源的情况下采用太阳光充电，而且还能克服现有的太阳能充电手机壳电池转换效率低，太阳光光功率低造成的充电慢的缺点，采用充电底座进行快速无线充电。并且充电距离长，安全性高。兼具现有的无线电磁感应充电和太阳能充电的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的纵剖面构造原理图。
图2是实施例中的手机背壳的正视图。
图中1.手机，2.手机背壳，3.太阳能电池，4.电源管理电路，5.充电接口，6.连接线，7.发光二极管，8.发光二极管底座板，9.连接线，10.发光二极管驱动电路，11.电源线，12.充电底座外壳，13.手机支架。
具体实施方式
在图1所示的实施实例中，手机背壳2卡在手机1的背面作为无线接收器。手机背壳2中嵌有太阳能电池3、电源管理电路4、连接线6和充电接口5，它们依次串联，充电接口5插入手机1的充电接口中。发光二极管7、发光二极管底座板8、连接线9、发光二极管驱动电路10、电源线11、充电底座外壳12、手机支架13组成了充电底座。外接市电的电源线11伸入充电底座外壳12中，与发光二极管驱动电路10相连，驱动电路起到对市电进行电压电流的变换给发光二极管提供合适的电源动力的作用。驱动电路10通过连接线9与发光二极管底座板8相连接，若干个发光二极管焊接在发光二极管底座板8上。充电底座外壳12边缘装有手机支架13，带有手机背壳2的手机1放置在手机支架13上进行充电。支架13高度为1到3厘米。
太阳能电池3可以为单晶硅、多晶硅太阳能电池也可以为砷化镓，铜铟镓硒太阳能电池。砷化镓太阳能电池的效率最高，体积小，重量轻，温度系数也比晶硅太阳能电池低1倍，最适合本发明的太阳电池选型，但是价格较贵。而晶体硅太阳能电池，价格便宜，比较容易获得，目前单晶硅太阳能电池效率可以达到20%以上，多晶硅太阳能电池可以达到19%以上，市售手机背面可装太阳能电池典型的面积为5.9厘米×12.5厘米=73.8平方厘米，在1个太阳的光照条件下，这么大面积的单晶硅太阳能电池功率为1.46瓦，多晶太阳能电池的功率为1.39瓦，本实施实例的太阳能电池3选择单晶硅太阳能电池。单晶硅或者多晶硅太阳能电池的截止波长为1.1微米，因此在选择发光二极管7的波长的时候就要小于1.1微米，但要尽可能接近1.1微米。本实施实例的发光二极管7选择波长为0.94微米的红外发光二极管，市场价格低廉，人眼看不到光，对人体无害。这种情况下，单晶太阳能电池3的光电转换效率达到37%。发光二极管7也可以用激光二极管代替，激光二极管发出的是激光，准直行更好，充电距离更长，但是价格比发光二极管更贵。发光二极管的个数和单个发光功率可以选择，使总的发光功率达到2个太阳以上的发光功率，本实施实例的发光二极管7总的发光功率为15瓦，面积为74平方厘米，和手机背壳太阳能电池3的面积相当。这样，太阳能电池3的发电功率可以达到5.6瓦，市售手机有线充电器的充电功率典型值为5瓦，因此本实施实例的充电速度可以达到有线充电器的充电速度。
Claims (6)
1.一种手机光无线充电装置，手机的背壳为光无线的接收器，背壳中的太阳能电池与电源管理电路，手机充电接口器件依次连接，可用太阳光对手机充电，其特征是：在配套的充电底座中，外接市电与底座中的驱动电路连接，驱动电路连接着发光二极管阵列，将带有此种背壳的手机放置于充电底座上方，高功率发光二极管发射单一波长的红外光对手机进行快速充电。
2.根据权利要求1所述的手机的光无线充电装置，其特征是：作为光无线的接收器的手机背壳采用独立于手机的卡在手机背面的背壳或者是手机本身的一部分的背壳。
3.根据权利要求1所述的手机的光无线充电装置，其特征是：太阳能电池3可以为单晶硅、多晶硅太阳能电池也可以为砷化镓，铜铟镓硒太阳能电池。
4.根据权利要求1所述的手机的光无线充电装置，其特征是：发光二极管7可以采用激光二极管代替。
5.根据权利要求1所述的手机的光无线充电装置，其特征是：发光二极管7的波长为0.94微米或者是0.85微米的单一波长，波长要小于并接近太阳能电池3的截止波长。
6.根据权利要求1所述的手机的光无线充电装置，其特征是：发光二极管7的总的发光功率密度要大于1个太阳。
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