CN207218353U - 基于激光发射器阵列的激光充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于激光发射器阵列的激光充电系统，激光充电系统包括电源、光伏单元及激光发射器阵列，激光发射器阵列由多个激光发射器组成，电源为激光发射器阵列提供电能，激光发射器阵列发出的激光束入射至光伏单元，光伏单元将激光能量转换为电能。本实用新型使用激光发射器阵列发射激光，多个激光发射器可以同时工作，也可以分时工作，一方面可以降低激光发射器的购置成本，另一方面也可以保障甚至增强激光发射器的激光发射效率，也可以延长激光发射器的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光充电技术领域，特别涉及一种基于激光发射器阵列的激光充电系统。
背景技术
现有技术中通常使用太阳能和基于微波的无线能量传输技术对储能电池进行充电，但太阳能技术受气候条件影响且在晚上无法使用；而基于微波的无线能量传输技术通过线圈的电磁感应对电能进行转换，转换效率较低，因此使用激光进行充电成为了人们的新选择。在目前的激光充电系统中，都是采用单个高功率激光器发射激光，长时间工作会使得激光发射器发射激光的性能下降，也会缩短激光发射器的使用寿命，另外需要配置散热系统，散热系统电能消耗高，体积大，因此限制了激光充电系统的进一步推广使用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种基于激光发射器阵列的激光充电系统。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了以下技术方案：
一种基于激光发射器阵列的激光充电系统，包括电源和光伏单元，还包括激光发射器阵列，所述激光发射器阵列由多个激光发射器排列组成，电源为激光发射器阵列提供电能，激光发射器阵列发出的激光束入射至光伏单元，光伏单元将激光能量转换为电能。
激光发射器的激光发射效率越高，其技术要求越高，实施难度越大，进而导致其价格也远高于一个普通激光发射器的价格，因此采用多个普通激光发射器组成激光发射器阵列的方式，可以降低激光发射器的购置成本。
另一方面，多个普通激光发射器的激光发射效率完全可以达到一个高性能的激光发射器的激光发射效率，采用更多个数的激光发射器时还能提高激光发射器的激光发射效率，因此采用激光发射器阵列的方式可以提高激光发射器阵列的激光发射效率。
再一方面，采用多个激光发射器组成激光发射器阵列的方式，多个激光发射器可以分时工作，即将多个激光发射器分为多组，多组激光发射器分时轮流工作，这样可以使得一个激光发射器不必连续工作，进而可以避免激光发射器因长时间工作而导致的性能降低问题，因此可以保障及增强激光发射器阵列的激光发射效率。
另外，利用多个激光发射器组成激光发射器阵列的方式，不需要配置散热系统，节省了散热系统的成本，也节省了散热系统工作所消耗的电能，也减小了整个充电系统的体积，使得激光充电系统适合更多的应用场景，增强了其适应性。
在一种实施方案中，所述激光发射器阵列为以m×n方式排布的矩形阵列，m和n均为大于1的整数。这个结构的激光发射器阵列，布置方式简单，且可以使多个激光发射器发射的激光更集中，更有利于形成平行激光束，继而有利于更多的激光被光伏单元接收。
在另一种实施方案中，所述激光发射器阵列为多个激光发射器分布于球形支架表面的球形阵列。这种结构的激光发射器阵列，可以向各个方向发射激光，可以适用于采用多个光伏单元进行光电转换、对多个充电电池充电的情况。
在又一种实施方案中，所述激光发射器阵列为多个激光发射器分布于弧形支架表面的弧形阵列。采用弧形阵列结构，不仅可以向多个方位发射激光束，也可以简化激光发射器阵列的结构。
在较优的实施方案中，组成激光发射器阵列的多个激光发射器中，包括发射可见激光的激光发射器和发射不可见激光的激光发射器。不可见激光，例如红外激光，能量高，可以提高光电转换率；可见激光具有指示作用，一方面可以指示激光光路，便于调整光伏单元的位置，另一方面也可以提醒工作人员或其他人员，避免从此处经过，以避免被激光射伤或受到刺激。
在较优的实施方案中，激光充电系统还包括汇光镜组，用于将激光发射器阵列发出的激光束汇聚成平行激光束，入射至光伏单元。
在较优的实施方案中，光伏单元包括多个光伏模块，多个光伏模块组成光伏阵列。一个普通光伏模块的价格远低于高性能光伏模块的价格，通过多个光伏模块组成光伏阵列的方式，不仅能够降低光伏阵列的成本，而且相比于单个高性能的光伏模块，光伏阵列也能保障且还能提高光伏单元的光电转换能力，还可以延长各个光伏模块的使用寿命。
与现有技术相比，在激光充电系统中，采用激光发射器阵列的方式发射激光，至少具有以下好处：1)降低激光发射器的购置成本；2)提高激光发射器阵列的激光发射效率；3)延长激光发射器的使用寿命；4)避免了散热系统的使用，因而节省了散热系统的制造成本、所消耗的电能成本，减小了充电系统的体积，增强其适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供的激光充电系统的组成框图。
图2为本实用新型实施例提供的一种结构的激光发射器阵列的结构示意图。
图3为实施例3中所述汇光镜组的汇光原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
请参阅图1-2，本实施例提供的一种基于激光发射器阵列的激光充电系统，包括电源、光伏单元和激光发射器阵列，所述激光发射器阵列由多个激光发射器排列组成，电源为激光发射器阵列提供电能，激光发射器阵列发出的激光束入射至光伏单元，光伏单元将激光能量转换为电能。转换所得的电能提供给充电电池，由充电电池进行存储，用电设备从充电电池中获取工作所需的电能。
激光发射器的激光发射效率越高，其技术要求越高，实施难度越大，进而导致其价格也远高于一个普通激光发射器的价格，因此采用多个普通激光发射器组成激光发射器阵列的方式，可以降低激光发射器的购置成本。
另一方面，多个普通激光发射器的激光发射效率完全可以达到一个高性能的激光发射器的激光发射效率，采用更多个数的激光发射器时还能提高激光发射器的激光发射效率，因此采用激光发射器阵列的方式可以提高激光发射器阵列的激光发射效率。
再一方面，采用多个激光发射器组成激光发射器阵列的方式，多个激光发射器可以分时工作，即将多个激光发射器分为多组，多组激光发射器分时轮流工作，这样可以使得一个激光发射器不必连续工作，进而可以避免激光发射器因长时间工作而导致的性能降低问题，因此可以保障及增强激光发射器阵列的激光发射效率。
激光发射器阵列中激光发射器的排列方式可以有多种，例如以m×n方式排布的矩形阵列，m和n均为大于1的整数。如图2所示，图2中的一个方格代表一个激光发射器，12个激光发射器按照3×4的排列方式组成矩形阵列，可以使多个激光发射器发射的激光更集中，更有利于形成平行激光束，继而有利于更多的激光被光伏单元接收，且激光发射器的布置方式简单。
在另一种实施方案中，所述激光发射器阵列为多个激光发射器分布于球形支架表面的球形阵列，可以向各个方向发射激光，可以适用于采用多个光伏单元进行光电转换、对多个充电电池充电的情况。
在又一种实施方案中，所述激光发射器阵列为多个激光发射器分布于弧形支架表面的弧形阵列，不仅可以向多个方位发射激光束，也可以简化激光发射器阵列的结构。
实施例2
与实施例1相比，区别在于，本实施例中提供的激光充电系统中，激光发射器采用脉冲式发光的半导体激光器。即是说，激光发射器阵列由多个脉冲式发光的半导体激光器组成。脉冲式发光的半导体激光器是指，脉冲激光器，或者以脉冲方式工作的连续激光器。激光发射器采用脉冲式发光模式，避免长时间工作造成激光发射器过热，造成发光效率降低；也避免长时间照射光伏单元造成光伏单元温度过高而使效率降低。
另外，组成激光发射器阵列的多个激光发射器中，包括发射可见激光的激光发射器和发射不可见激光的激光发射器。不可见激光，例如红外激光，能量转换率高，可见激光具有指示作用，一方面可以指示激光光路，便于调整光伏单元的位置，另一方面也可以提醒工作人员或其他人员，避免从此处经过，以避免被激光射伤或受到刺激。
实施例3
与实施例1相比，区别在于，本实施例中提供的激光充电系统中，光伏单元包括多个光伏模块，多个光伏模块组成光伏阵列。
光伏阵列的结构形式可以为多种，例如矩形阵列，球形阵列，弧形阵列等。
相比于采用单个光伏模块，采用光伏阵列的方式，具有以下优势：
1)可以降低光伏模块的购置成本，因为单个高性能的光伏模块的价格远高于普通光伏模块的价格，即使购置多个光伏模块成本也会低于购置一个高性能的光伏模块。
2)提高光伏阵列的光电转换效率。一方面，通过增加光伏模块的数量可以提高光伏阵列的转换效率，另一方面，多个光伏模块可以分时工作，这样可以避免单个光伏模块长时间工作，继而可以避免因长时间工作而导致的光电转换效率降低。
3)多个光伏模块可以分时工作，继而可以延长单个光伏模块的使用寿命。
实施例4
与实施例1相比，区别在于，本实施例中提供的激光充电系统中，还包括汇光镜组，激光发射器阵列发出的激光束经过汇光镜组约束后形成平行激光束，以便于被光伏单元吸收并转换为电能。
利用汇光镜组对发射激光进行约束，使得更多的激光能够被入射到光伏阵列，因此可以提高激光的利用率，进一步提高能量利用率，避免能量浪费。
作为一种实施方式，如图3所示，汇光镜组包括第一平面反射镜和第二平面反射镜，激光发射器单元发射的激光入射至第一平面反射镜后反射至第二平面反射镜，经过第二平面反射镜反射后形成平行激光束。
第一平面反射镜和第二平面反射镜可以分别为一个或多个，当为多个时，一个第一面反射镜和一个第二平面反射镜组成一个平面反射镜组，多个平面反射镜组依次设置或并列设置，如图3所示，两个平面反射镜组并列设置，以更进一步增强激光汇聚效果。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于激光发射器阵列的激光充电系统，包括电源和光伏单元，其特征在于，还包括激光发射器阵列，所述激光发射器阵列由多个激光发射器排列组成，电源为激光发射器阵列提供电能，激光发射器阵列发出的激光束入射至光伏单元，光伏单元将激光能量转换为电能。
2.根据权利要求1所述的基于激光发射器阵列的激光充电系统，其特征在于，所述激光发射器阵列为以m×n方式排布的矩形阵列，m和n均为大于1的整数。
3.根据权利要求1所述的基于激光发射器阵列的激光充电系统，其特征在于，所述激光发射器阵列为多个激光发射器分布于球形支架表面的球形阵列。
4.根据权利要求1所述的基于激光发射器阵列的激光充电系统，其特征在于，所述激光发射器阵列为多个激光发射器分布于弧形支架表面的弧形阵列。
5.根据权利要求1所述的基于激光发射器阵列的激光充电系统，其特征在于，激光发射器为脉冲式发光的半导体激光器。
6.根据权利要求1-5任一所述的基于激光发射器阵列的激光充电系统，其特征在于，组成激光发射器阵列的多个激光发射器中，包括发射可见激光的激光发射器和发射不可见激光的激光发射器。
7.根据权利要求1-5任一所述的基于激光发射器阵列的激光充电系统，其特征在于，还包括汇光镜组，用于将激光发射器阵列发出的激光束汇聚成平行激光束，入射至光伏单元。
8.根据权利要求6所述的基于激光发射器阵列的激光充电系统，其特征在于，光伏单元包括多个光伏模块，多个光伏模块组成光伏阵列。
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| CN110203083A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-09-06 | 惠州市三航无人机技术研究院 | 一种无人机激光充电装置 |
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2017
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