CN209245757U - 便携式太阳能智慧光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开便携式太阳能智慧光源，包括亮度调节电路和模块化组装结构，所述模块化组装结构由锂离子电池模块、太阳能薄膜电池基本模块、LED发光模块和转接模块组成；所述太阳能薄膜电池基本模块为正六边形，每条边的中部设置有正极基本模块供电接口或负极基本模块供电接口，所述正极基本模块供电接口和所述负极基本模块供电接口沿所述太阳能薄膜电池基本模块周向相间分布；所述亮度调节电路包括主控板和光敏传感器。本实用新型的各模块之间通过磁性插接的接口拼接在一起，LED发光模块更是可以根据设计要求，通过LED发光模块六边形各边的磁性接口形成各种不同的形状，让照明不再单调；同时磁性插接组装的方式，避免了反接的可能，保护了便携式太阳能智慧光源电路，保障了便携式太阳能智慧光源电路的畅通。

Description

便携式太阳能智慧光源

技术领域

本实用新型涉及太阳能应用技术领域。具体地说是便携式太阳能智慧光源。

背景技术

随着新型照明技术的发展，高效、清洁照明技术的研发受到各国的高度关注。太阳能作为最具能量优势和覆盖范围优势的可再生清洁能源，被人类社会认为是最为理想的清洁能源，其向现代照明技术的深入产业化应用备受业界期待。太阳能光伏发电是一种将太阳辐照能转化为电能的技术，利用的是光生伏特效应，其原理是发电体在受到光照时内部物理结构发生电离子极化现象，使极化体形成类似于干电池工作原理的供电源。

近年来，LED照明产业发展迅速，行业年产值的增涨速度更是高达39％以上，取得了傲人的发展成绩。因LED照明技术具有能耗小、转化效能高、使用寿命长、体积小等相对于传统照明技术的显著优势，近年来得以迅速推广应用于生产生活照明、装饰、城市景观美化等方面，并被社会公认为第四代照明光源和绿色光源。

太阳能光电技术与LED照明技术的有效结合已获得成功，具有代表性的产物如城市街道照明工作的普及。然而，相关技术发展的同时，也凸显出极大的制约性，主要体现为太阳能光源往往位置固化，移动性能差，同时光源无法弯曲和进行照射亮度和范围智能化调节。这两项关键瓶颈技术严重制约着太阳能光电技术与LED照明技术的深度结合及应用领域和应用方式的拓展，亟待突破。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种光源组成形式可调节的便携式太阳能智慧光源。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

便携式太阳能智慧光源，包括亮度调节电路和模块化组装结构，所述模块化组装结构由锂离子电池模块、太阳能薄膜电池基本模块、LED发光模块和转接模块组成；所述太阳能薄膜电池基本模块为正六边形，每条边的中部设置有正极基本模块供电接口或负极基本模块供电接口，所述正极基本模块供电接口和所述负极基本模块供电接口沿所述太阳能薄膜电池基本模块周向相间分布；所述转接模块也为正六边形，每条边的中部也设置有正极转接模块供电接口或负极转接模块供电接口，所述正极转接模块供电接口和所述负极转接模块供电接口沿所述转接模块周向相间分布，并且在所述转接模块上还设置有正极转变接口和负极转变接口；所述锂离子电池模块的正极插入到所述太阳能薄膜电池基本模块的负极基本模块供电接口内或者插入到所述转接模块的负极转接模块供电接口内，所述锂离子电池模块的负极插入到所述太阳能薄膜电池基本模块的正极基本模块供电接口内或者插入到所述转接模块的正极转接模块供电接口内；所述LED发光模块为正六边形，每条边的中部设置有发光模块供电接口，所述发光模块供电接口的一侧为正极、另一侧为负极，每个所述发光模块供电接口将这条边分割为正极插接块和负极插接块；所述正极转变接口内插入有所述负极插接块，所述负极转变接口内插入有所述正极插接块；所述LED发光模块之间通过所述发光模块供电接口插接连接组装起来；所述锂离子电池模块与所述转接模块插接连接的正极与所述太阳能薄膜电池基本模块的负极通过导线电连接，或者所述锂离子电池模块与所述转接模块插接连接的负极与所述太阳能薄膜电池基本模块的正极通过导线电连接，以便形成闭合回路、实现对所述锂离子电池模块充电；所述亮度调节电路包括主控板和光敏传感器，所述太阳能薄膜电池基本模块将光能转化为电能并向所述锂离子电池模块充电，所述锂离子电池模块的电流输出端与所述主控板的电流输入端电连接，所述主控板向所述LED发光模块供电，所述光敏传感器的信号输出端与所述主控板的信号输入端连接，所述主控板根据所述光敏传感器传输来的信号调节向所述LED发光模块供电电流的大小。

上述便携式太阳能智慧光源，所述锂离子电池模块的正极与所述负极基本模块供电接口和所述负极转接模块供电接口之间的插接组装均为磁性插接连接组装，所述锂离子电池模块的负极与所述正极基本模块供电接口和所述正极转接模块供电接口之间的插接组装均为磁性插接连接组装，所述正极转变接口与所述负极插接块之间的插接组装以及所述负极转变接口与所述正极插接块之间的插接组装均为磁性插接连接组装，所述LED发光模块之间的插接连接组装也为磁性插接连接组装。

上述便携式太阳能智慧光源，每个所述太阳能薄膜电池基本模块上插接的所述锂离子电池模块分为三组，每组均为两个串联且相邻的所述锂离子电池模块，组与组之间为并联。

上述便携式太阳能智慧光源，所述太阳能薄膜电池基本模块为七个或七个以上，所述锂离子电池模块均插接在位于中心的所述太阳能薄膜电池基本模块上，中心的所述太阳能薄膜电池基本模块四周均匀分布六个周边的所述太阳能薄膜电池基本模块，所述锂离子电池模块与所述转接模块插接连接的电极与相邻周边的所述太阳能薄膜电池基本模块的一端通过导线电连接形成闭合回路，实现对所述锂离子电池模块充电。

上述便携式太阳能智慧光源，所述主控板上连接有手动调光旋钮。

上述便携式太阳能智慧光源，所述主控板选用Arduino Nano单片机。

本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：

(1)硬件模块化，包括用于储能的锂离子电池模块、环保节能的太阳能薄膜电池基本模块、用于发光的LED发光模块和转接模块。各模块之间通过磁性插接的接口拼接在一起，LED发光模块更是可以根据设计要求，通过LED发光模块六边形各边的磁性接口形成各种不同的形状，组装形式多样，可以构成不同形式的太阳能光源，让照明不再单调；同时磁性插接组装的方式，避免了反接的可能，保护了便携式太阳能智慧光源电路，保障了便携式太阳能智慧光源电路的畅通。

(2)功能更加强大，可以通过LED发光模块六边形各边的磁性接口形成各种不同的形状，满足不同的光照需求；

(3)更加便捷，硬件模块化的设计；将便携式太阳能智慧光源分成各个小模块更便于携带，使用也更加方便；太阳能薄膜电池基本模块可以折叠，存放占用空间小，使用方便；

(4)更加智能，便携式太阳能智慧光源可以通过光敏传感器对环境亮度识别，与预设值对比，根据对比结果自动调节LED灯光亮度；

(5)更加节能，便携式太阳能智慧光源选用LED发光模块作为发光原件，耗能小而且照明效果好，通过太阳能薄膜电池基本模块为锂离子电池模块充电的方式，充分利用了环境资源，同时也延长了便携式太阳能智慧光源的使用寿命；

(6)更加个性美观，便携式太阳能智慧光源的LED发光模块为发光主体，通过LED发光模块六边形各边的磁性接口形成各种不同的形状。这一设计使得便携式太阳能智慧光源的组合体更加个性，更加自由美观。

附图说明

图1本实用新型便携式太阳能智慧光源的俯视结构示意图；

图2本实用新型便携式太阳能智慧光源的立体结构示意图；

图3本实用新型便携式太阳能智慧光源的转接模块结构示意图；

图4本实用新型便携式太阳能智慧光源的工作原理示意图；

图5本实用新型便携式太阳能智慧光源的太阳能薄膜电池基本模块为锂离子电池模块充电示意图；

图6本实用新型便携式太阳能智慧光源的太阳能控制器电路图。

图中附图标记表示为：1-锂离子电池模块；2-太阳能薄膜电池基本模块；3-转接模块；41-正极基本模块供电接口；42-负极基本模块供电接口；51-正极转变接口；52-负极转变接口；6-发光模块供电接口；7-正极插接块；81-正极转接模块供电接口；82-负极转接模块供电接口；9-负极插接块；10-LED发光模块；11-主控板；12-光敏传感器；13-手动调光旋钮；14-导线。

具体实施方式

本实用新型的便携式太阳能智慧光源基于太阳能薄膜电池产生电能，并将电能传输给锂离子电池实现储能及对LED灯的供电。本实用新型的便携式太阳能智慧光源模块化组装结构的计理念取自于乐高块，使携带更为便捷，且易于拼装组合，增加各模块间的契合性。

如图1和图2所示，所述模块化组装结构由锂离子电池模块1、太阳能薄膜电池基本模块2、LED发光模块10和转接模块3组成。

如图1所示：所述太阳能薄膜电池基本模块2为正六边形，每条边的中部设置有正极基本模块供电接口41或负极基本模块供电接口42，所述正极基本模块供电接口41和所述负极基本模块供电接口42沿所述太阳能薄膜电池基本模块2周向相间分布。

如图3所示：所述转接模块3也为正六边形，每条边的中部也设置有正极转接模块供电接口81或负极转接模块供电接口82，所述正极转接模块供电接口81和所述负极转接模块供电接口82沿所述转接模块3周向相间分布，并且在所述转接模块3上还设置有正极转变接口51和负极转变接口52。

所述锂离子电池模块1的正极插入到所述太阳能薄膜电池基本模块2的负极基本模块供电接口42内或者插入到所述转接模块3的负极转接模块供电接口82内，所述锂离子电池模块1的负极插入到所述太阳能薄膜电池基本模块2的正极基本模块供电接口41内或者插入到所述转接模块3的正极转接模块供电接口81内；所述锂离子电池模块1一头为正极，一头为负极，与太阳能薄膜电池基本模块2和转接模块3相连，通过转接模块3转换正负极位置，与LED发光模块10相连，实现供电目的。

选取太阳能薄膜作为光伏发电的装置，太阳能薄膜电池作为第二代太阳能光伏电池，其具有质量小、厚度极薄、可弯曲等优点,可折叠储存。采用具有容量高、质量轻、充放电效率高等优点的锂离子电池作为主要供电源。

如图2所示，所述LED发光模块10是将LED灯布置在亚克力板夹层内部制成的，接口处两边分别为正负极，每个LED发光模块10的接口之间的关系是并联。所述LED发光模块10为正六边形，每条边的中部设置有发光模块供电接口6，所述发光模块供电接口6的一侧为正极、另一侧为负极，每个所述发光模块供电接口6将这条边分割为正极插接块7和负极插接块9；所述正极转变接口51内插入有所述负极插接块9，所述负极转变接口52内插入有所述正极插接块7；所述LED发光模块10之间通过所述发光模块供电接口6插接连接组装起来。

如图5所示：所述锂离子电池模块1与所述转接模块3插接连接的正极与所述太阳能薄膜电池基本模块2的负极通过导线14电连接，或者所述锂离子电池模块1与所述转接模块3插接连接的负极与所述太阳能薄膜电池基本模块2的正极通过导线14电连接，以便形成闭合回路、实现对所述锂离子电池模块1充电。

如图4所示：所述亮度调节电路包括主控板11和光敏传感器12，所述太阳能薄膜电池基本模块2将光能转化为电能并向所述锂离子电池模块1充电，所述锂离子电池模块1的电流输出端与所述主控板11的电流输入端电连接，所述主控板11向所述LED发光模块10供电，所述光敏传感器12的信号输出端与所述主控板11的信号输入端连接，所述主控板11根据所述光敏传感器12传输来的信号调节向所述LED发光模块10供电电流的大小。

所述主控板11上连接有手动调光旋钮13。所述主控板11选用Arduino Nano单片机。

便携式太阳能智慧光源的控制电路设计，是围绕Arduino Nano设计的。以ArduinoNano单片机为中心。Arduino Nano单片机位于太阳能薄膜电池基本模块2上，通过与各模块连接，如图4所示，实现给各模块供电并利用PWM值调节亮度的目的。如图6所示：太阳能控制器电路可以通过太阳能薄膜电池基本模块2和锂离子电池模块1的电容量及电压的测试判断，来决定便携式太阳能智慧光源的充放电。与此同时在太阳能控制器电路在便携式太阳能智慧光源放电时，对锂离子电池模块1过放保护，如果锂离子电池模块1电压过低，执行断电保护。通过这一设计有效地延长了锂离子电池模块1的使用寿命，避免了过充过放带来的巨大浪费。

不同的光照环境对LED照明有着不同的要求。在同一光照环境，不同时刻，不同的使用者，对光源强度的需求亦有较大差异。所以对于一个便携光源，可以调节光照强度是很重要的。本次实用新型使用Arduino Nano作为主控板11通过对LED灯的PWM值控制，从而自动调节灯光亮度。

为了方便各模块的携带和组装，所述锂离子电池模块1的正极与所述负极基本模块供电接口42和所述负极转接模块供电接口82之间的插接组装均为磁性插接连接组装，所述锂离子电池模块1的负极与所述正极基本模块供电接口41和所述正极转接模块供电接口81之间的插接组装均为磁性插接连接组装，所述正极转变接口51与所述负极插接块9之间的插接组装以及所述负极转变接口52与所述正极插接块7之间的插接组装均为磁性插接连接组装，所述LED发光模块10之间的插接连接组装也为磁性插接连接组装。

各个模块之间均采用磁性插接连接组装方式，设计理念取自于乐高块，该种结构模式，携带更为便捷，方便每个模块的连接，易于拼装组合，磁性连接增加各模块间的契合性，同时也避免了反接的可能，保护了便携式太阳能智慧光源电路，保障了便携式太阳能智慧光源电路的畅通。

为了实现太阳能薄膜电池基本模块2高效为锂离子电池模块1充电，每个所述太阳能薄膜电池基本模块2上插接的所述锂离子电池模块1分为三组，每组均为两个串联且相邻的所述锂离子电池模块1，组与组之间为并联。

如图5所示，为了增加光源对太阳能薄膜电池的照射面积，提高充电效率：所述太阳能薄膜电池基本模块2为七个或七个以上，所述锂离子电池模块1均插接在位于中心的所述太阳能薄膜电池基本模块2上，中心的所述太阳能薄膜电池基本模块2四周均匀分布六个周边的所述太阳能薄膜电池基本模块2，所述锂离子电池模块1与所述转接模块3插接连接的电极与相邻周边的所述太阳能薄膜电池基本模块2的一端通过导线电连接形成闭合回路，实现对所述锂离子电池模块1充电。充电时，可通过展开的方式，增加光源直射面积提高充电效率。在非工作时间，可以通过太阳能薄膜电池基本模块2直接为锂离子电池模块1充电，并在充满电时自动断开充电电路。此外还设置了锂离子电池过放电自动报警,这样既充分利用了太阳能，也最大限度保证了便携式太阳能智慧光源的使用寿命。

便携式太阳能智慧光源采用硬件模块化设计，各模块之间通过磁性插接的接口拼接在一起，让便携式太阳能智慧光源比其他光源在拼装上更加自由、便捷，功能上更加强大、外形更加美观。它可以拼接成使用者任何想要的形状及图形，如图2所示，革新传统的照明方式，让光源形状变得多彩。

工作原理：

充电时，将太阳能薄膜电池基本模块2展开，即中心的所述太阳能薄膜电池基本模块2四周均匀分布六个周边的所述太阳能薄膜电池基本模块2，通过展开太阳能薄膜电池基本模块2增加了太阳照射面积，提高了充电效率；所述锂离子电池模块1均插接在位于中心的所述太阳能薄膜电池基本模块2上，即直接插接在所述太阳能薄膜电池基本模块2上，所述锂离子电池模块1与相邻周边的所述太阳能薄膜电池基本模块2的一端通过导线电连接形成闭合回路，实现对所述锂离子电池模块1充电，如图5所示。并在充满电时，通过如图6所示的太阳能控制器电路进行自动断开充电电路。

通过转接模块3组装LED发光模块10：所述转接模块3通过六边形每条边的中部设置的正极转接模块供电接口81或负极转接模块供电接口82与锂离子电池模块1负极或正极插接；所述LED发光模块10通过磁性插口插接在所述转接模块3上的正极转变接口51和负极转变接口52上；然后再根据设计形状的需要，将多个LED发光模块10通过发光模块供电接口6磁性插接在一起。

放电照明：拼装好各模块后，打开主控板11，所述太阳能薄膜电池基本模块2将光能转化为电能并向所述锂离子电池模块1充电，所述锂离子电池模块1的电流输出端与所述主控板11的电流输入端电连接，所述主控板11向所述LED发光模块10供电，LED发光模块10开始照明，所述光敏传感器12将感应到的光信号传输给所述主控板11，同时通过主控板11采用脉冲宽度调制技术(PWM技术)自动调节LED发光模块的亮度，也可通过手动调光旋钮13调节LED发光模块亮度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (6)

1.便携式太阳能智慧光源，其特征在于，包括亮度调节电路和模块化组装结构，所述模块化组装结构由锂离子电池模块(1)、太阳能薄膜电池基本模块(2)、LED发光模块(10)和转接模块(3)组成；所述太阳能薄膜电池基本模块(2)为正六边形，每条边的中部设置有正极基本模块供电接口(41)或负极基本模块供电接口(42)，所述正极基本模块供电接口(41)和所述负极基本模块供电接口(42)沿所述太阳能薄膜电池基本模块(2)周向相间分布；所述转接模块(3)也为正六边形，每条边的中部也设置有正极转接模块供电接口(81)或负极转接模块供电接口(82)，所述正极转接模块供电接口(81)和所述负极转接模块供电接口(82)沿所述转接模块(3)周向相间分布，并且在所述转接模块(3)上还设置有正极转变接口(51)和负极转变接口(52)；所述锂离子电池模块(1)的正极插入到所述太阳能薄膜电池基本模块(2)的负极基本模块供电接口(42)内或者插入到所述转接模块(3)的负极转接模块供电接口(82)内，所述锂离子电池模块(1)的负极插入到所述太阳能薄膜电池基本模块(2)的正极基本模块供电接口(41)内或者插入到所述转接模块(3)的正极转接模块供电接口(81)内；所述LED发光模块(10)为正六边形，每条边的中部设置有发光模块供电接口(6)，所述发光模块供电接口(6)的一侧为正极、另一侧为负极，每个所述发光模块供电接口(6)将这条边分割为正极插接块(7)和负极插接块(9)；所述正极转变接口(51)内插入有所述负极插接块(9)，所述负极转变接口(52)内插入有所述正极插接块(7)；所述LED发光模块(10)之间通过所述发光模块供电接口(6)插接连接组装起来；所述锂离子电池模块(1)与所述转接模块(3)插接连接的正极与所述太阳能薄膜电池基本模块(2)的负极通过导线电连接，或者所述锂离子电池模块(1)与所述转接模块(3)插接连接的负极与所述太阳能薄膜电池基本模块(2)的正极通过导线电连接，以便形成闭合回路、实现对所述锂离子电池模块(1)充电；所述亮度调节电路包括主控板(11)和光敏传感器(12)，所述太阳能薄膜电池基本模块(2)将光能转化为电能并向所述锂离子电池模块(1)充电，所述锂离子电池模块(1)的电流输出端与所述主控板(11)的电流输入端电连接，所述主控板(11)向所述LED发光模块(10)供电，所述光敏传感器(12)的信号输出端与所述主控板(11)的信号输入端连接，所述主控板(11)根据所述光敏传感器(12)传输来的信号调节向所述LED发光模块(10)供电电流的大小。

2.根据权利要求1所述的便携式太阳能智慧光源，其特征在于，所述锂离子电池模块(1)的正极与所述负极基本模块供电接口(42)和所述负极转接模块供电接口(82)之间的插接组装均为磁性插接连接组装，所述锂离子电池模块(1)的负极与所述正极基本模块供电接口(41)和所述正极转接模块供电接口(81)之间的插接组装均为磁性插接连接组装，所述正极转变接口(51)与所述负极插接块(9)之间的插接组装以及所述负极转变接口(52)与所述正极插接块(7)之间的插接组装均为磁性插接连接组装，所述LED发光模块(10)之间的插接连接组装也为磁性插接连接组装。

3.根据权利要求1所述的便携式太阳能智慧光源，其特征在于，每个所述太阳能薄膜电池基本模块(2)上插接的所述锂离子电池模块(1)分为三组，每组均为两个串联且相邻的所述锂离子电池模块(1)，组与组之间为并联。

4.根据权利要求1所述的便携式太阳能智慧光源，其特征在于，所述太阳能薄膜电池基本模块(2)为七个或七个以上，所述锂离子电池模块(1)均插接在位于中心的所述太阳能薄膜电池基本模块(2)上，中心的所述太阳能薄膜电池基本模块(2)四周均匀分布六个周边的所述太阳能薄膜电池基本模块(2)，所述锂离子电池模块(1)与所述转接模块(3)插接连接的电极与相邻周边的所述太阳能薄膜电池基本模块(2)的一端通过导线电连接形成闭合回路，实现对所述锂离子电池模块(1)充电。

5.根据权利要求1所述的便携式太阳能智慧光源，其特征在于，所述主控板(11)上连接有手动调光旋钮(13)。

6.根据权利要求4所述的便携式太阳能智慧光源，其特征在于，所述主控板(11)选用Arduino Nano单片机。