CN114531756A - 多功能光伏组件及智能穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及监测设备领域，特别是涉及多功能光伏组件及智能穿戴设备。一种多功能光伏组件，包括：基板及光伏模块，所述基板上设有电路，所述光伏模块设于所述基板上，并与所述电路电连接，通过所述电路能够选择性地控制所述光伏模块发电或发光。本发明的优点在于：多功能光伏组件中的光伏模块能够实现发光及发电的功能，能够降低成本、减小体积，当多功能光伏组件应用于智能穿戴设备时，能够减小智能穿戴设备整体的体积。

Description

多功能光伏组件及智能穿戴设备

技术领域

本发明涉及监测设备领域，特别是涉及多功能光伏组件及智能穿戴设备。

背景技术

光伏组件安装于智能穿戴设备中，用于接收太阳光给智能穿戴设备供电，智能穿戴设备用于记录生物体的位置、环境及行为体征信息，人类通过处理和分析接收到的信息确定或推测生物体的行为，从而对于生物体进行研究及保护。

现有的光伏组件中的光伏模块只能实现发电功能，功能单一，当需要满足不同功能时，需要设置额外元器件，导致成本高、结构复杂。

发明内容

基于此，有必要提供一种多功能的光伏组件。

一种多功能光伏组件，包括：

基板，所述基板上设有电路；

光伏模块，所述光伏模块设于所述基板上，并与所述电路电连接，通过所述电路能够选择性地控制所述光伏模块发电或发光。

如此设置，使得多功能光伏组件中的光伏模块能够通过电路可选择地实现发电或发光，发电及发光的功能均通过光伏模块实现，无需额外设置发光元件，降低成本、减小体积，当多功能光伏组件应用于智能穿戴设备时，能够减小智能穿戴设备整体的体积。

在本发明的其中一个实施方式中，所述电路包括第一回路及第二回路，所述第一回路的一端与所述光伏模块电连接，所述第一回路的另一端与外部需电器件连接；所述第二回路的一端与所述光伏模块电连接，所述第二回路的另一端与所述外部需电器件电连接；其中，在第一状态下，所述光伏模块能够通所述第一回路向所述外部需电器件供电；在第二状态下，所述外部需电器件能够通过所述第二回路向所述光伏模块供电，以使所述光伏模块发光。

如此设置，实现光伏模块在第一状态时，向外部需电器件供电，当在第二状态下时，外部需电器件向光伏模块供电，使得光伏模块能够发光，提示人类生物体的行为状态，实现人机交互。

在本发明的其中一个实施方式中，所述电路包括开关件，所述开关件连接于所述第二回路，通过调节所述开关件的占空比能够调节所述光伏模块的发光亮度。

如此设置，能够根据实际需求调整光伏模块的亮度。

在本发明的其中一个实施方式中，所述基板具有相对设置的第一面及第二面，所述光伏模块设于所述第一面上，所述电路设于所述第二面上。

如此设置，多功能光伏组件应用于穿戴智能设备时，第一面远离生物体，光伏模块朝向外部，从而光伏模块能够接收太阳光能进行发电，而将电路设在第二面上，节省第一面的面积，使得光伏模块的面积尽可能地大，加强续航能力。

在本发明的其中一个实施方式中，所述多功能光伏组件还包括第一天线，所述第一天线设于所述基板上。

如此设置，使得多功能光伏组件还能够实现天线的功能，将多种功能集成于一体，进一步降低成本、减小体积。

在本发明的其中一个实施方式中，所述基板具有相对设置的第一面及第二面，所述光伏模块设于所述第一面上，所述第一天线设于所述第一面及/或第二面上。

如此设置，当第一天线设置在第一面时，第一天线远离生物体，减少生物体对第一天线接收或发射信号的干扰，实现第一天线的性能最优化；当第一天线设置在第二面时，则第一面上用于安装光伏模块的面积更大，实现光伏模块受光面积最大化，以使得光伏模块接收更多的光能。

在本发明的其中一个实施方式中，所述第一天线为板载天线或陶瓷天线。

可以理解的是，当第一天线设于基板的第二面时，板载天线直接蚀刻在基板上，能够减小第一天线与生物体的距离，提高第一天线的性能，陶瓷天线增益高、灵敏度高、体积小、重量轻。

在本发明的其中一个实施方式中，所述光伏模块采用砷化镓制作。

可以理解的是，由于电子在砷化镓中运动的速度快，砷化镓是良好的半导体材料。

本发明还提供一种智能穿戴设备，包括上述的多功能光伏组件。

在本发明的其中一个实施方式中，所述智能穿戴设备还包括：

第二天线，设于所述多功能光伏组件的侧部，所述第二天线设置为陶瓷片或者采用金属丝制作；

或者，所述第二天线通过在柔性电路板或者玻纤板上蚀刻形成。

可以理解的是，第二天线设置在多功能光伏组件的侧部，充分利用侧部的空间，避免遮挡光伏模块，尽可能的扩大光伏模块接受光照的面积，使得所述光伏模块受光面积最大化。

与现有技术相比，本发明提供的光伏组件，通过电路可选择性地控制光伏模块发电或发光，使得光伏模块不仅能够实现自供电，从而有效延长生物智能穿戴设备使用时长，如果光伏补能与设备能耗能够达到平衡时，可以实现电池寿命区间内的“无限续航”，而且光伏模块还能够作为发光元件使用，实现人机交互，如此能够降低成本、减小体积。当本发明提供的多功能光伏组件应用于智能穿戴设备时，能够减小智能穿戴设备整体的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的智能穿戴设备的剖视图；

图2为智能穿戴设备去掉壳体后的示意图；

图3为智能穿戴设备穿戴于生物体上的示意图；

图4为一实施例中多功能光伏组件与第二天线的位置关系示意图；

图5为另一实施例中多功能光伏组件与第二天线的位置关系示意图；

图6为又一实施例中光伏组件与第二天线的位置关系示意图；

图7为本发明一实施例提供的基板上电路的示意图。

图中各符号表示含义如下：

100、多功能光伏组件；10、基板；11、电路；111、第一回路；112、第二回路；113、开关件；13、第一面；14、第二面；20、第一天线；30、光伏模块；200、智能穿戴设备；201、壳体；202、通孔；203、第二天线；204、外部需电器件；300、生物体。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本发明的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本发明的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，图1为本发明提供的智能穿戴设备200的剖视图。本发明提供一种智能穿戴设备200，用于记录生物体300的位置、环境及行为体征信息，人类通过处理和分析接收到的信息确定或推测生物体300的行为，从而对于生物体300进行研究和保护。本发明的生物体300可为动物、人等。

具体地，智能穿戴设备200包括壳体201和多功能光伏组件100(以下简称光伏组件100)。

参阅图1至图6，在一实施例中，本申请提供的光伏组件100为一种多功能光伏组件100，该光伏组件100包括基板10及光伏模块30，壳体201中空设置并穿戴于生物体300，基板10设于壳体201内，光伏模块30设于基板10上，基板10上设有电路11，光伏模块30与电路11电连接，通过电路11能够选择性地控制光伏模块30发电或发光。光伏模块30能够将光能转化为电能，从而给智能穿戴设备200供电。

可以理解的是，本申请提供的光伏组件100，通过电路11可选择性地控制光伏模块30发光或发电，发光及发电功能均通过光伏模块30实现，无需额外设置发光元件，从而降低成本、减小体积，当多功能光伏组件100应用于智能穿戴设备200时，能够减小智能穿戴设备200整体的体积。

光伏组件100还包括第一天线20，第一天线20设于基板10上，第一天线20可为GPS天线以采集位置信息，以及，或者为蓝牙天线、蜂窝通信天线等以传输数据等。光伏组件100集成有天线的功能，能够进一步降低成本，减小体积。如此，本发明的光伏组件100能够实现发光、天线，或发电、天线，或发电、发光，或发电、发光、天线的功能，多种功能集成于一体，并能够按照实际需求选择性使用。

参阅图7，在本发明的其中一个实施方式中，基板10上设置的电路11包括第一回路111及第二回路112，第一回路111的一端与光伏模块30电连接，第一回路111的另一端与外部需电器件204连接；第二回路112的一端与光伏模块30电连接，第二回路112的另一端与外部需电器件204电连接；其中，在第一状态下，光伏模块30能够通过第一回路111向外部需电器件204供电；在第二状态下，外部需电器件204能够通过第二回路112向光伏模块30供电，以使光伏模块30发光。其中，在本实施例中，第一状态指的是强光状态，强光状态为光照强度大于或等于第一阈值的光照强度，第二状态指的是弱光状态，弱光状态为光照强度小于第一阈值的光照强度，其中第一阈值可为一万Lux，当然，在其他实施例中，第一阈值的具体数值不局限于以上所述，可以通过调节设定第一阈值的具体数值用于界定强光状态和弱光状态。如此设置，实现光伏模块30在第一状态时，向外部需电器件204供电，当在第二状态下时，外部需电器件204向光伏模块30供电，使得光伏模块30能够发光，提示人类生物体300的行为状态，实现人机交互。当然，在其他实施例中，第一状态也不一定指示的是强光状态，第二状态也不一定指示的是弱光状态，例如第一状态和第二状态也可以用于指示声音强度，当声音强度高于设定的分贝时为第一状态，低于设定的分贝时为第二状态。

其中，外部需电器件204为储能器或智能穿戴设备200的电路板，在第二状态下，储能器能够通过第二回路112向光伏模块30供电。

在第一状态时，第一回路111连通，由于在强光状态下，即便光伏模块30发光也无法被人肉眼看到，浪费电量，则第二回路112断开。在第二状态下，太阳光不足，则第一回路111断开，第二回路112连通。在其他实施例中，还可将第一回路111及第二回路112同时设置为均连通，使得光伏模块30同时发光及发电。

在其中一个实施例中，请继续参阅图7，电路11还包括开关件113，开关件113连接于第二回路112，通过调节开关件113的占空比能够调节光伏模块30的发光亮度。如此设置，能够根据实际需求调整光伏模块30的亮度。

具体地，开关件113的一端分别与第一回路111及第二回路112连接，另一端与控制元件连接。第一回路111上设有两个PMOS管，分别为Q1和Q2，第二回路112上设有PMOS管Q4。在第二状态下，控制元件控制开关件113为高电平，第二回路112上的Q4导通，第一回路111上的Q1和Q2关闭，外部需电器件204向光伏模块30反向供电，以使光伏模块30发光，用于人机交互；在第一状态下，控制元件控制开关件113为低电平，第一回路111上的Q1和Q2导通，第二回路112上的Q4关闭，光伏模块30产生的电流经Q1和Q2向外部需电器件204充电，同时，利用Q1和Q2内的寄生二极管实现电流单方向流动。控制元件可通过环境光强度或应用需求控制开关件113的输出电平，当外部需电器件204完全没电时，则开关件113为低电平。需要说明的是，外部需电器件204可为聚合物锂电池等储能器，图7中的Switch为开关件113，两个Switch实际为同一个。本发明还可通过其他电路结构实现光伏模块30的发电及发光功能，并不限于上述的结构。

请参阅图2，基板10具有相对设置的第一面13及第二面14，光伏模块30设于第一面13上，电路11设于第二面14上。当光伏组件100应用于穿戴智能设备时，第一面13远离生物体300，光伏模块30朝向外部，从而光伏模块30能够接收太阳光能进行发电，且光伏模块30能够最大程度地获得直射光，而不会受到生物体300毛发的遮挡而影响电量的产生，从而加强续航能力；而将电路11设在第二面14上，节省第一面13的面积，使得光伏模块30的面积尽可能地大，加强续航能力。

在其中一个实施例中，参阅图2，基板10具有相对设置的第一面13及第二面14，光伏模块30设于第一面13上，第一天线20设于第一面13上，可以理解的是，第一天线20设置在第一面13时，第一天线20远离生物体300，减少生物体300对第一天线20接收或发射信号的干扰，实现第一天线20的性能最优化；当然，在其他实施例中，第一天线20设置的位置不局限于以上所述，例如第一天线20也可以设置在第二面14上，当第一天线20设置在第二面14时，则第一面13上用于安装光伏模块30的面积更大，实现光伏模块30受光面积最大化，以使得光伏模块30接收更多的光能，同时也能给基板10的第一面13流出更多的空间用于安装其他元件。又例如在另一个实施例中，第一天线20还为多个，且同时设置在第一面13和第二面14上。

在本发明的其中一个实施方式中，第一天线20为板载天线。可以理解的是，板载天线直接蚀刻在基板10上，能够减小第一天线20与生物体300的距离，提高第一天线20的性能；在其他实施例中，第一天线20设置的种类不局限于以上所述，例如第一天线20也可以为陶瓷天线，陶瓷天线增益高、灵敏度高、体积小、重量轻。

第一天线20可为单频天线，也可为多频天线。

在本发明的其中一个实施方式中，光伏模块30采用砷化镓制作。由于电子在砷化镓中运动的速度快，砷化镓是良好的半导体材料。当然，在其他实施例中，光伏模块30也可以采用其他材料制作。

壳体201开设有通孔202，光伏组件100设于通孔202内，通孔202设于壳体201远离生物体300的一端，使得光伏组件100能够远离生物体300。

在本实施例中，壳体201呈方形，当然，在其他实施例中，壳体201还可为圆形，本发明对此并不加以限定。

壳体201远离生物体300设有透光件(图未示)，透光件设于通孔202处且罩设于多功能光伏组件100，不仅能够保护多功能光伏组件100，还能够使得太阳光透过透光件照射到光伏组件100。透光件可为透明的玻璃或透明的塑料。

参阅图4至图6，智能穿戴设备200还包括第二天线203，第一天线20和第二天线203能够实现不同的功能，例如，第一天线20可用于实现GPS定位功能，第二天线203可用于实现蓝牙、蜂窝通信天线等功能。第一天线20和第二天线203用于提高智能穿戴设备200向基站接收或发送信号的增益。

请参见图4，图4为一实施例中多功能光伏组件100与第二天线203的位置关系示意图，在该实施例中，第二天线203设于多功能光伏组件100的周侧，即，第二天线203为多个且环绕多功能光伏组件100设置，第二天线203的一端与多功能光伏组件100的一侧面齐平，也即，第二天线203较厚，能够加大增益。

请参见图5，图5为另一实施例中多功能光伏组件100与第二天线203的位置关系示意图，在该实施例中，第二天线203设于多功能光伏组件100的一侧，第二天线203的一端与多功能光伏组件100的侧面齐平，通过合理地安排安装空间，以提高集成度，减小智能穿戴设备200的体积。

请参见图6，图6为又一实施例中光伏组件100与第二天线203的位置关系示意图，第二天线203的一端相对于多功能光伏组件100的侧面缩进设置，即，第二天线203较薄，能够减轻重量，通过智能穿戴设备200的补偿以弥补第二天线203的增益。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多功能光伏组件，其特征在于，包括：

基板(10)，所述基板(10)上设有电路(11)；

光伏模块(30)，所述光伏模块(30)设于所述基板(10)上，并与所述电路(11)电连接，通过所述电路(11)能够选择性地控制所述光伏模块(30)发电或发光。

2.根据权利要求1所述的多功能光伏组件，其特征在于，所述电路(11)包括第一回路(111)及第二回路(112)，所述第一回路(111)的一端与所述光伏模块(30)电连接，所述第一回路(111)的另一端与外部需电器件(204)连接；所述第二回路(112)的一端与所述光伏模块(30)电连接，所述第二回路(112)的另一端与所述外部需电器件(204)电连接；

其中，在第一状态下，所述光伏模块(30)能够通所述第一回路(111)向所述外部需电器件(204)供电；在第二状态下，所述外部需电器件(204)能够通过所述第二回路(112)向所述光伏模块(30)供电，以使所述光伏模块(30)发光。

3.根据权利要求2所述的多功能光伏组件，其特征在于，所述电路(11)包括开关件(113)，所述开关件(113)连接于所述第二回路(112)，通过调节所述开关件(113)的占空比能够调节所述光伏模块(30)的发光亮度。

4.根据权利要求1所述的多功能光伏组件，其特征在于，所述基板(10)具有相对设置的第一面(13)及第二面(14)，所述光伏模块(30)设于所述第一面(13)上，所述电路(11)设于所述第二面(14)上。

5.根据权利要求1所述的多功能光伏组件，其特征在于，所述多功能光伏组件还包括第一天线(20)，所述第一天线(20)设于所述基板(10)上。

6.根据权利要求5所述的多功能光伏组件，其特征在于，所述基板(10)具有相对设置的第一面(13)及第二面(14)，所述光伏模块(30)设于所述第一面(13)上，所述第一天线(20)设于所述第一面(13)及/或第二面(14)上。

7.根据权利要求5所述的多功能光伏组件，其特征在于，所述第一天线(20)为板载天线或陶瓷天线。

8.根据权利要求1所述的多功能光伏组件，其特征在于，所述光伏模块(30)采用砷化镓制作。

9.一种智能穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的多功能光伏组件。

10.根据权利要求9所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括：

第二天线(203)，设于所述多功能光伏组件的侧部，所述第二天线(203)设置为陶瓷片或者采用金属丝制作；

或者，所述第二天线(203)通过在柔性电路(11)板或者玻纤板上蚀刻形成。

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