CN111227458A - 一种太阳能充电伞 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能充电伞，其中，伞面内侧面覆有用于反射太阳光的反射膜，太阳能板采用非聚光砷化镓晶体，第一托盘中间位置开设有与球形构件匹配的第一通孔，球形构件嵌在第一托盘中，构成“类球铰结构”。太阳能板放置在第一托盘上，太阳能板中间位置设置有供球形构件冒出的第二通孔，球形构件中间位置开设有竖直方向、且与螺柱相匹配的第三通孔。螺柱穿过太阳能板、球形构件和第一托盘后，与伞柄螺纹连接。太阳能板与伞面反射的太阳光聚焦点间留有设定距离，电源盒固定在第一托盘下端面上，电源盒上设置有电源接口。本发明中，太阳光收集面积大，太阳能转换率高，可通过较小面积的太阳能板满足野外用电需求，兼顾了便携性和实用性。

Description

一种太阳能充电伞
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，涉及一种太阳能充电伞。
背景技术
随着生活水平的提高，爱旅游的人越来越多，尤其是野游、定向穿越、野外生存等项目，能够极大满足人们亲近大自然的需求。然而，在旅行过程中，对于电源的需求往往难以满足，如随身给手机充电、随身启用暖手宝取暖、手电筒照明、在不能生火的地方用电烧饭、用电烧水等。目前各种便携式的太阳能充电板功率较低，难以达到这些需求的用电标准。更大面积的太阳能供电电池板在带来充电效率的同时，也带来了便携性的问题。
发明内容
本发明提出一种便携性好，并能满足野外用电需要的太阳能充电伞。
本发明所采用的技术方案为：
一种太阳能充电伞，包括伞尖、伞面、伞杆和伞柄，所述伞杆下端一体设置有挡块和螺柱，所述伞柄上端面开设有与所述螺柱匹配的螺孔，所述伞面内侧面覆有用于反射太阳光的反射膜；
所述太阳能充电伞还包括太阳能供电装置，所述太阳能供电装置包括太阳能板、第一托盘、电源盒和球形构件；所述太阳能板呈圆形，采用非聚光砷化镓晶体；所述第一托盘中间位置开设有与所述球形构件匹配的第一通孔，所述球形构件嵌在所述第一托盘中，构成“类球铰结构”；所述太阳能板放置在所述第一托盘上，所述太阳能板中间位置设置有供所述球形构件冒出的第二通孔，所述球形构件中间位置开设有竖直方向的第三通孔，且所述第三通孔与所述螺柱相匹配；所述螺柱穿过所述太阳能板、所述球形构件和所述第一托盘后，与所述伞柄螺纹连接；所述太阳能板与所述伞面反射的太阳光聚焦点间留有设定距离，所述电源盒固定在所述第一托盘下端面上，所述电源盒上设置有电源接口。
进一步地，所述太阳能供电装置还包括第二托盘、感光传感器、控制器和三个步进电动推杆，所述第二托盘呈圆形，所述第二托盘中间位置开设有与所述螺柱相匹配的第四通孔，所述三个步进电动推杆沿着所述第二托盘上端面边缘周向均匀固定；所述第二托盘设置在所述第一托盘下方，所述螺柱穿过所述第二托盘并与所述伞柄相连，所述三个步进电动推杆沿着所述第一通孔外缘周向托住所述第一托盘；所述太阳能板边缘位置开设第五通孔，所述感光传感器嵌在所述太阳能板上，感光面朝上；所述控制器设置在所述电源盒内，所述感光传感器和所述三个步进电动推杆分别与所述控制器相连。
进一步地，所述第一托盘上下可摆动角度为-30°至+30°。
进一步地，所述第一托盘和所述第二托盘均为铝合金材质。
进一步地，所述伞杆采用可伸缩式结构。
进一步地，所述伞尖包括一体连接的第一圆柱体和三个重叠的三角锥体，所述第一圆柱体底部与所述伞杆上端螺纹连接，所述伞尖为刚性金属材质。
进一步地，所述伞尖包括一体连接的尖椎体和第二圆柱体，所述第二圆柱体底部与所述伞杆上端螺纹连接，所述伞尖为刚性金属材质。
进一步地，所述伞尖包括一体连接的空心圆壳和第三圆柱体，所述第三圆柱体底部与所述伞杆上端螺纹连接，所述伞尖为轻质材质。
进一步地，所述设定距离为50mm至55mm。
本发明的有益效果在于：
通过伞面反射，可提高太阳光收集面积，获取更多的太阳能，而非聚光砷化镓晶体太阳能板的转换率高(可达40％)，从而，可通过较小面积的太阳能板满足野外用电需求。太阳能伞可收缩折叠起来，方便携带。另外，本发明的太阳能充电伞在拆下太阳能供电装置后，还可以作为普通雨伞遮雨使用，兼顾便携性和实用性。
附图说明
图1为本发明的太阳能充电伞的结构示意图；
图2为太阳能供电装置的结构示意图；
图3为球形构件与第一托盘的配合结构示意图；
图4为太阳能板的结构示意图；
图5至7均为伞尖的结构示意图；
附图标记：1-伞尖，2-伞面，3-伞杆，301-挡块，302-螺柱，4-太阳能供电装置，401-太阳能板，402-第一托盘，403-电源盒，404-球形构件，405-步进电动推杆，406-第二托盘，407-感光传感器，5-伞柄。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的太阳能充电伞作进一步地详细说明。
如图1所示的太阳能充电伞，包括伞尖1、伞面2、伞杆3、伞柄5和太阳能供电装置4，伞杆3下端一体设置有挡块301和螺柱302，伞柄5上端面开设有与螺柱302匹配的螺孔，伞面2内侧面覆有用于反射太阳光的反射膜。
如图2和图3所示，太阳能供电装置4包括太阳能板401、第一托盘402、电源盒403和球形构件404。太阳能板401呈圆形，采用非聚光砷化镓晶体，非聚光砷化镓晶体数量为152个，单个非聚光砷化镓晶体尺寸为11mm*10mm。第一托盘402中间位置开设有与球形构件404匹配的第一通孔，球形构件404嵌在第一托盘402中，构成“类球铰结构”，保证第一托盘402在转动时不会脱落。太阳能板401放置在第一托盘402上，太阳能板401中间位置设置有供球形构件404冒出的第二通孔，球形构件404中间位置开设有竖直方向的第三通孔，且第三通孔与螺柱302相匹配。螺柱302穿过太阳能板401、球形构件404和第一托盘402后，与伞柄5螺纹连接，第一托盘402起到托住并保护太阳能板401的作用，挡块301挡住太阳能板401。太阳能板401与伞面2反射的太阳光聚焦点间留有设定距离，电源盒403固定在第一托盘402下端面上，电源盒403上设置有电源接口。太阳能板401可通过手动进行角度调节。上述设定距离为50mm至55mm。
参见图2和图4，作为上述方案的改进，太阳能供电装置4还包括第二托盘406、感光传感器407、控制器和三个步进电动推杆405，第二托盘406呈圆形，第二托盘406中间位置开设有与螺柱302相匹配的第四通孔，三个步进电动推杆405沿着第二托盘406上端面边缘周向均匀固定。第二托盘406设置在第一托盘402下方，螺柱302穿过第二托盘406并与伞柄5相连，三个步进电动推杆405沿着第一通孔外缘周向托住第一托盘402。太阳能板401边缘位置开设第五通孔，感光传感器407嵌在太阳能板401上，感光面朝上，用于检测太阳能板401上方的光强。控制器设置在电源盒403内，感光传感器407和三个步进电动推杆405分别与控制器相连。
本实施例中，第一托盘402上下可摆动角度为-30°至+30°。第一托盘402和第二托盘406均为铝合金材质，轻便结实。伞杆3采用可伸缩式结构(与普通雨伞上可伸缩伞杆结构相同)，方便调节太阳能板401与伞面2之间的距离。
本实施例中，伞尖1提供三种样式。
样式一：如图5所示，伞尖1包括一体连接的第一圆柱体和三个重叠的三角锥体，第一圆柱体底部与伞杆3上端螺纹连接，伞尖1采用刚性金属材料(如不锈钢、铝合金)。可插入较软土壤中并利于固定。样式二：如图6所示，伞尖1包括一体连接的尖椎体和第二圆柱体，第二圆柱体底部与伞杆3上端螺纹连接，伞尖1采用刚性金属材料(如不锈钢、铝合金)。可以插入较厚土壤和木材，可在高原冻土地区及森林地区中使用。
样式三：如图7所示，伞尖1包括一体连接的空心圆壳和第三圆柱体，第三圆柱体底部与伞杆3上端螺纹连接，伞尖1采用轻质材料(如碳纤维)。可以防止伞与地面压强过大而陷入的情况，可用于沙漠地区、雪地及沼泽地区，防止因地面过软而下陷难放置的情况。
三种不同样式的伞尖1可根据不同的环境情况进行选用。
本发明的太阳能充电伞的原理在于：
伞面2作为凹面镜，可将平行光汇聚于其焦点，从而聚集太阳能，太阳能板401收集太阳光用于发电，太阳能板401与该聚焦点间留一段距离，可防止聚焦光温度过高而损坏太阳能板401。
当作用太阳能充电设备进行使用时，将伞撑开并按照图2所示的方式进行装配。然后，根据不同地形把伞尖1插入/放置在适当位置，伞面2内侧面正对太阳，太阳能充电伞即可进行充电。在放置之后，太阳能板401上的感光传感器407检测光强并实时反馈给控制器，控制器控制三个步进电动推杆405使太阳能板401作设定范围的小幅度转动，若在该设定范围内检测到更高光强，则控制太阳能板401转向更高光强位置。若未检测到更高光强，则初始位置为最高光强，控制器控制三个步进电动推杆405使太阳能板401回到初始位置并停止转动，设定时间间隔后重复上述过程。
太阳能板401将太阳光转化成电，产生的电能从电源接口输出，给外接用电设备进行充电。当作为普通雨伞使用时，拆下太阳能供电装置4，将螺柱302直接与伞柄5旋接即可。
本发明的太阳能充电伞转换效率高，以切面半径1.3m，伞面2张角120°，伞面2半径1.5m(即反射焦距1.5m)的伞为例，采用直径0.18m太阳能板，太阳能板到伞面2距离为52mm。去除太阳能板遮挡面积后的伞面可反射面积为5.0㎡，可反射太阳光1300W/㎡(国际公认在AM1.5时太阳光功率为1380W/㎡)，转换率40％，则可获得2600W的电功率，在实际使用中，光强受环境影响，即使在光强只有一半的条件下，也可提供约650W的电功率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳能充电伞，包括伞尖(1)、伞面(2)、伞杆(3)和伞柄(5)，其特征在于，伞杆(3)下端一体设置有挡块(301)和螺柱(302)，伞柄(5)上端面开设有与螺柱(302)匹配的螺孔，伞面(2)内侧面覆有用于反射太阳光的反射膜；
所述太阳能充电伞还包括太阳能供电装置(4)，太阳能供电装置(4)包括太阳能板(401)、第一托盘(402)、电源盒(403)和球形构件(404)；太阳能板(401)呈圆形，采用非聚光砷化镓晶体；第一托盘(402)中间位置开设有与球形构件(404)匹配的第一通孔，球形构件(404)嵌在第一托盘(402)中，构成“类球铰结构”；太阳能板(401)放置在第一托盘(402)上，太阳能板(401)中间位置设置有供球形构件(404)冒出的第二通孔，球形构件(404)中间位置开设有竖直方向的第三通孔，且所述第三通孔与螺柱(302)相匹配；螺柱(302)穿过太阳能板(401)、球形构件(404)和第一托盘(402)后，与伞柄(5)螺纹连接；太阳能板(401)与伞面(2)反射的太阳光聚焦点间留有设定距离，电源盒(403)固定在第一托盘(402)下端面上，电源盒(403)上设置有电源接口。
2.根据权利要求1所述的太阳能充电伞，其特征在于，太阳能供电装置(4)还包括第二托盘(406)、感光传感器(407)、控制器和三个步进电动推杆(405)，第二托盘(406)呈圆形，第二托盘(406)中间位置开设有与螺柱(302)相匹配的第四通孔，所述三个步进电动推杆(405)沿着第二托盘(406)上端面边缘周向均匀固定；第二托盘(406)设置在第一托盘(402)下方，螺柱(302)穿过第二托盘(406)并与伞柄(5)相连，所述三个步进电动推杆(405)沿着所述第一通孔外缘周向托住第一托盘(402)；太阳能板(401)边缘位置开设第五通孔，感光传感器(407)嵌在太阳能板(401)上，感光面朝上；所述控制器设置在电源盒(403)内，感光传感器(407)和所述三个步进电动推杆(405)分别与所述控制器相连。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能充电伞，其特征在于，第一托盘(402)上下可摆动角度为-30°至+30°。
4.根据权利要求3所述的太阳能充电伞，其特征在于，第一托盘(402)和第二托盘(406)均为铝合金材质。
5.根据权利要求1所述的太阳能充电伞，其特征在于，伞杆(3)采用可伸缩式结构。
6.根据权利要求1所述的太阳能充电伞，其特征在于，伞尖(1)包括一体连接的第一圆柱体和三个重叠的三角锥体，所述第一圆柱体底部与伞杆(3)上端螺纹连接，伞尖(1)为刚性金属材质。
7.根据权利要求1所述的太阳能充电伞，其特征在于，伞尖(1)包括一体连接的尖椎体和第二圆柱体，所述第二圆柱体底部与伞杆(3)上端螺纹连接，伞尖(1)为刚性金属材质。
8.根据权利要求1所述的太阳能充电伞，其特征在于，伞尖(1)包括一体连接的空心圆壳和第三圆柱体，所述第三圆柱体底部与伞杆(3)上端螺纹连接，伞尖(1)为轻质材质。
9.根据权利要求1所述的太阳能充电伞，其特征在于，所述设定距离为50mm至55mm。
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