CN210860900U - 灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种灯具，包括：灯具主体，灯具主体设有光源；充电接口，设在灯具主体上，并与光源电性连接，用于连接外部电源为光源供电；光电转化件，设在灯具主体上，用于吸收光源的部分光能并将光能转化为电能。本申请在灯具主体上增设了光电转化件，能够吸收光源的部分光能并转化为电能，从而减少了光能的浪费；充电接口较为简洁，便于收纳，且便于与其他电子产品共用充电线及充电器，因而有利于提高本产品的充电器材的通用性，进而有利于降低产品的生产成本和使用成本；不受天气的影响，提高了光源工作的稳定性，也避免了灯具长期经受日晒导致其部件发生腐蚀、降解、老化、失效等情况的概率，有利于延长灯具的使用寿命和使用安全。

Description

灯具

技术领域

本实用新型涉及照明器具技术领域，具体而言，涉及一种灯具。

背景技术

目前，传统的台灯等灯具，发出的光只有少部分反射入人眼，存在光能浪费的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题至少之一，本实用新型的目的在于提供一种灯具。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种灯具，包括：灯具主体，所述灯具主体设有光源；充电接口，设在所述灯具主体上，并与所述光源电性连接，用于连接外部电源为所述光源供电；光电转化件，设在所述灯具主体上，用于吸收所述光源的部分光能并将所述光能转化为电能。

本实用新型提供的灯具，在灯具主体上增设了光电转化件，光电转化件能够吸收光源的部分光能并将光能转化为电能，从而对灯具发出的光进行回收利用，减少了光能的浪费，提高了能量的利用率，符合绿色环保的理念。

同时，灯具主体设有充电接口，充电接口能够连接外部电源，为光源供电，保证光源的正常使用。相较于在灯具主体上设带插头的电源线的方案而言，本方案的充电接口较为简洁，便于收纳，且便于与其他电子产品共用充电线及充电器，因而有利于提高本产品的充电器材的通用性，进而有利于降低产品的生产成本和使用成本。相较于直接利用吸收太阳能的光电转化件来为光源供电的方案而言，本方案不受天气的影响，提高了光源工作的稳定性，也避免了灯具长期经受日晒导致其部件发生腐蚀、降解、老化、失效等情况的概率，有利于延长灯具的使用寿命和使用安全。

另外，本实用新型提供的上述技术方案中的灯具还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述光电转化件与所述光源电性连接，用于为所述光源供电。

将光电转化件与光源电性连接，使得光电转化件回收的能量能够重新用于光源发光，实现了能量的循环利用，有利于减少对传统电力系统的电能消耗，符合绿色能源的号召。

在上述技术方案中，所述灯具主体包括：充电电池，所述光电转化件与所述充电电池电性连接，用于将转化的电能储存在所述充电电池中。

灯具主体包括充电电池，充电电池能够储存光电转化件转化的电能，进而由充电电池为光源或者其他产品供电。这样，光电转化件主要发挥光电转化的功能即可，而无需具备大功率的储电功能，这有利于简化光电转化件的结构，降低光电转化件的成本，同时还有利于扩大光电转化件转化的电能的使用范围，丰富产品的功能性。

在上述技术方案中，所述灯具主体包括：供电电路，所述充电电池通过所述供电电路与所述光源电连性接，用于为所述光源供电。

充电电池通过供电电路与光源电性连接，实现了光电转化件与光源的间接电性相连，使得光电转化件回收的能量能够重新用于光源发光，实现了能量的循环利用，有利于减少对传统电力系统的电能消耗，符合绿色能源的号召。

在上述技术方案中，所述灯具主体包括：控制器，所述控制器与所述供电电路及所述充电接口电性连接，用于在所述充电接口连通外部电源的情况下断开所述供电电路，及在所述充电接口与外部电源断开的情况下导通所述供电电路。

控制器的设置，能够用于切换光源的电能来源。具体地，当充电接口连通外部电源时，控制器断开充电电池的供电电路，则由外部电源为光源供电；当充电接口与外部电源断开时，控制器导通供电电路，则由充电电池为光源供电。如此，合理利用了外部电源和充电电池，有利于光源在各种情况下都能够得到充足的能量供应，以保证光源的正常使用。

在上述技术方案中，所述光电转化件、所述充电电池、所述控制器由上向下依次排布。

由于充电接口一般设在灯具主体的底部，以便于灯具充电时能够平稳放置，而光源一般设在灯具主体的顶部，以扩大灯具的照射范围。因此，将光电转化件、充电电池、控制器由上向下依次排布，既有利于缩小光电转化件与光源之间的距离，进而提高光电转化件的工作效率；又有利于缩小充电电池与光电转化件及控制器之间的距离，从而简化光电转化件与充电电池之间的电连接结构及充电电池与控制器之间的电连接结构；也有利于缩小控制器与充电接口之间的距离，进而简化控制器与充电接口之间的电连接结构。

在上述任一技术方案中，所述灯具主体包括：灯头，所述灯头设有所述光源；灯杆，所述灯杆的一端与所述灯头相连；灯座，与所述灯杆的另一端相连。

灯具主体包括灯头、灯杆和灯座。其中，灯头设有光源，实现灯具的照明功能；灯座可以设置设置充电接口等结构，实现灯具的充电功能；灯杆连接灯头和灯座，保证灯具的完整性，且灯杆可以设计为伸缩结构、可弯折结构等，以便于合理调整灯头的位置，进而满足用户的使用需求。

在上述技术方案中，所述光电转化件设在所述灯座上。

由于灯座一般位于灯头的正下方，因而将光电转化件设在灯座上，使得光电转化件位于光源的正下方。由于光源正下方的光斑最亮，光能最多，使得光电转化件能够将光源正下方最亮部分的光能转化为可以重复利用的电能，有效提高了光能利用率。

在上述技术方案中，所述光源与所述光电转化件之间还设有聚光透镜。

在光源与光电转化件之间设置聚光透镜，则光线经聚光透镜汇聚后射向光电转化件，能够有效提高光电转化件单位面积吸收的光能，从而提高光电转化件的转化效率，并进一步提高光能的利用率。

在上述任一技术方案中，所述充电接口为USB接口；和/或所述光源为LED光源。

充电接口采用USB接口，与常见电子产品的充电接口一致，因而可以与多种常见电子产品共用充电线及充电器等充电器材，从而提高了本产品充电器材的通用性，有利于降低产品的生产成本和使用成本。

光源采用LED光源，LED光源具有能耗低、眩光小、无辐射、寿命长、多变换等诸多优点，便于根据产品需要合理设计。

在上述任一技术方案中，所述光电转化件包括多晶硅电池板、单晶硅电池板、非晶硅电池板中的任意一种或任意多种的组合。

多晶硅电池板、单晶硅电池板、非晶硅电池板都能够用于吸收光能，并将光能转化为电能。其中，多晶硅电池板对可见光的吸收和转化效果较好，单晶硅电池板对红外光的吸收和转化效果较好，非晶硅电池板对紫外光的吸收和转化效果较好。因此，可以根据光源的类型合理选择光电转化件，以提高光电转化件的工作效率。

在上述任一技术方案中，所述光电转化件为多晶硅电池板，所述灯具主体设有出光面，所述光源发出的光经所述出光面射出；在所述出光面与所述多晶硅电池板的光吸收面平行设置的情况下，记所述多晶硅电池板的空载输出电压为Vout，所述出光面与所述多晶硅电池板的光吸收面之间的垂直距离为H，所述Vout与所述H满足：Vout＝a×H²-b×H+c；其中，0.0001＜a＜0.06，0.02＜b＜0.08，3.6＜c＜7。

对于普通的照明灯具，多晶硅电池板能够有效提高光电转化件对光源发出的可见光的转化效率，尤其对于室内使用及黑暗环境中使用时，光电转化件依然能够相对高效地吸收光能并进行光电转化，不受天气及环境的影响，从而能够有效提高光能的利用率。通过试验得出，多晶硅电池板的空载输出电压Vout、灯具主体的出光面与多晶硅电池板的光吸收面之间的垂直距离H满足二次函数关系，则该函数关系能够对灯具的设计提供有力参考，有利于提高灯具的使用性能。

在上述技术方案中，所述Vout大于等于6w。

多晶硅电池板的空载输出电压Vout大于等于6w时，能够对充电电池提供较好的充电效果。

在上述技术方案中，所述出光面的面积小于等于所述多晶硅电池板的面积的一半；其中，所述光源的功率为8w且所述H在5cm至14.5cm的范围内，或者所述光源的功率为12w且所述H在5cm至29cm的范围内，或者所述光源的功率为15w且所述H在2.5cm至37cm的范围内；或者所述出光面的面积大于所述多晶硅电池板的面积的一半；所述光源的功率为24w，所述H小于44cm。

经过试验得出，当灯具的参数满足上述关系时，具有较优的使用性能。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一些实施例所述的灯具的结构示意图；

图2是图1中灯座的结构示意图；

图3是单晶硅太阳能板的空载输出电压Vout与太阳能板的吸收面积的关系图；

图4是多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout与太阳能板的吸收面积的关系图；

图5是单晶硅太阳能板、多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout与太阳能板的吸收面积的关系对比图；

图6是多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout与距离H的关系图；

图7是单晶硅太阳能板、多晶硅太阳能板、非晶硅太阳能板的空载输出电压Vout与太阳能板的吸收面积的关系对比图；

图8是输入功率为8w时多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout与距离H的关系曲线图；

图9是输入功率为12w时多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout与距离H的关系曲线图；

图10是输入功率为15w时多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout与距离H的关系曲线图；

图11是输入功率为24w时多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout与距离H的关系曲线图。

其中，图1至图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1灯具主体，11灯头，111光源，12灯杆，13灯座，14充电电池，15控制器，2充电接口，3光电转化件，4充电线。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图11描述根据本实用新型一些实施例所述的灯具。

本实用新型提供的灯具，包括：灯具主体1、充电接口2和光电转化件3，如图1所示。

具体地，灯具主体1设有光源111，如图1所示。

充电接口2设在灯具主体1上，如图1所示，并与光源111电性连接，用于连接外部电源为光源111供电。

光电转化件3设在灯具主体1上，如图2所示，用于吸收光源111的部分光能并将光能转化为电能。

本实用新型提供的灯具，在灯具主体1上增设了光电转化件3，光电转化件3能够吸收光源111的部分光能并将光能转化为电能，从而对灯具发出的光进行回收利用(比如用于为光源111或者手机、电子手表等其他电子产品供电)，减少了光能的浪费，提高了能量的利用率，符合绿色环保的理念。

同时，灯具主体1设有充电接口2，充电接口2能够连接外部电源，为光源111供电，保证光源111的正常使用。相较于在灯具主体1上设带插头的电源线的方案而言，本方案的充电接口2较为简洁，便于收纳，且便于与其他电子产品共用充电线4及充电器，因而有利于提高本产品的充电器材的通用性，进而有利于降低产品的生产成本和使用成本。

相较于直接利用吸收太阳能的光电转化件3来为光源111供电的方案而言，本方案不受天气的影响，提高了光源111工作的稳定性，也避免了灯具长期经受日晒导致其部件发生腐蚀、降解、老化、失效等情况的概率，有利于延长灯具的使用寿命和使用安全。

在本实用新型的一个实施例中，光电转化件3与光源111电性连接，用于为光源111供电。

将光电转化件3与光源111电性连接，使得光电转化件3回收的能量能够重新用于光源111发光，实现了能量的循环利用，有利于减少对传统电力系统的电能消耗，符合绿色能源的号召。

其中，光电转化件3可以与光源111直接电性相连，为光源111供电；光电转化件3也可以与光源111间接电性相连，为光源111供电。

在本实用新型的一个实施例中，灯具主体1包括：充电电池14，如图2所示。光电转化件3与充电电池14电性连接，用于将转化的电能储存在充电电池14中。

灯具主体1包括充电电池14，充电电池14能够储存光电转化件3转化的电能，进而由充电电池14为光源111或者其他产品供电。这样，光电转化件3主要发挥光电转化的功能即可，而无需具备大功率的储电功能，这有利于简化光电转化件3的结构，降低光电转化件3的成本，同时还有利于扩大光电转化件3转化的电能的使用范围，丰富产品的功能性。

进一步地，灯具主体1包括：供电电路，充电电池14通过供电电路与光源111电连性接，用于为光源111供电。

充电电池14通过供电电路与光源111电性连接，实现了光电转化件3与光源111的间接电性相连，使得光电转化件3回收的能量能够重新用于光源111发光，实现了能量的循环利用，有利于减少对传统电力系统的电能消耗，符合绿色能源的号召。

当然，充电电池14也可以用于为手机、电子手表等其他电子产品供电；或者，光电转化件3也可以与光源111直接电性相连，为光源111供电。

进一步地，灯具主体1包括：控制器15，如图2所示，控制器15与供电电路及充电接口2电性连接，用于在充电接口2连通外部电源的情况下断开供电电路，及在充电接口2与外部电源断开的情况下导通供电电路。

控制器15的设置，能够用于切换光源111的电能来源。具体地，当充电接口2连通外部电源时，控制器15断开充电电池14的供电电路，则由外部电源为光源111供电；当充电接口2与外部电源断开时，控制器15导通供电电路，则由充电电池14为光源111供电。如此，合理利用了外部电源和充电电池14，有利于光源111在各种情况下都能够得到充足的能量供应，以保证光源111的正常使用。

其中，光电转化件3、充电电池14、控制器15由上向下依次排布，如图2所示，光电转化件3的下表面设有与充电电池14电性连接的导线。

由于充电接口2一般设在灯具主体1的底部，以便于灯具充电时能够平稳放置，而光源111一般设在灯具主体1的顶部，以扩大灯具的照射范围。因此，将光电转化件3、充电电池14、控制器15由上向下依次排布，既有利于缩小光电转化件3与光源111之间的距离，进而提高光电转化件3的工作效率；又有利于缩小充电电池14与光电转化件3及控制器15之间的距离，从而简化光电转化件3与充电电池14之间的电连接结构(比如直接在光电转化件3的下表面设正负极电线与充电电池14相连即可)及充电电池14与控制器15之间的电连接结构；也有利于缩小控制器15与充电接口2之间的距离，进而简化控制器15与充电接口2之间的电连接结构。

进一步地，光电转化件3、充电电池14、控制器15都呈板状结构，如图2所示，则光电转化件3、充电电池14、控制器15依次上下排布，有利于降低灯具主体1底部的厚度。

在上述任一实施例中，具体地，灯具主体1包括：灯头11、顶杆和灯座13，如图1所示。其中，灯头11设有光源111；灯杆12的一端与灯头11相连；灯座13与灯杆12的另一端相连。

灯具主体1包括灯头11、灯杆12和灯座13。其中，灯头11设有光源111，实现灯具的照明功能；灯座13设有充电接口2，实现灯具的充电功能；灯杆12连接灯头11和灯座13，保证灯具的完整性，且灯杆12可以设计为伸缩结构、可弯折结构等，以便于合理调整灯头11的位置，进而满足用户的使用需求。

进一步地，光电转化件3设在灯座13上，如图2所示。

由于灯座13一般位于灯头11的正下方，因而将光电转化件3设在灯座13上，使得光电转化件3位于光源111的正下方。由于光源111正下方的光斑最亮，光能最多，使得光电转化件3能够将光源111正下方最亮部分的光能转化为可以重复利用的电能，有效提高了光能利用率。

当然，光电转化件3也可以设在灯头11、灯杆12或者其他部位，也能够用于吸收光源111的部分光能进行光电转换。

进一步地，充电电池14和控制器15也设在灯座13上，如图2所示，与充电接口2及光电转化件3相距较近，有利于简化产品的线路结构，优化产品的结构布局。

在本实用新型的一个实施例中，进一步地，光源111与光电转化件3之间还设有聚光透镜(图中未示出)。

在光源111与光电转化件3之间设置聚光透镜，则光线经聚光透镜汇聚后射向光电转化件3，能够有效提高光电转化件3单位面积吸收的光能，从而提高光电转化件3的转化效率，并进一步提高光能的利用率。

在本实用新型的一些实施例中，充电接口2为USB接口。

充电接口2采用USB接口，与手机、平板电脑等常见电子产品的充电接口2一致，因而可以与多种常见电子产品共用充电线4及充电器等充电器材，从而提高了本产品充电器材的通用性，有利于降低产品的生产成本和使用成本。

当然，充电接口2不局限于USB接口，比如也可以为Lighting接口、细针型接口等。

在本实用新型的一些实施例中，光源111为LED光源。

光源111采用LED光源，LED光源具有能耗低、眩光小、无辐射、寿命长、多变换等诸多优点，便于根据产品需要合理设计。

当然，光源111不局限于LED光源，也可以为白炽灯、荧光灯、霓虹灯或者其他光源。

在本实用新型的一些实施例中，光电转化件3包括多晶硅电池板、单晶硅电池板、非晶硅电池板中的任意一种或任意多种的组合。

多晶硅电池板(或者叫多晶硅太阳能板、多晶硅板)、单晶硅电池板(或者叫单晶硅太阳能板、单晶硅板)、非晶硅电池板(或者叫非晶硅太阳能板、非晶硅板)都能够用于吸收光能，并将光能转化为电能。其中，多晶硅电池板对可见光的吸收和转化效果较好，单晶硅电池板对红外光的吸收和转化效果较好，非晶硅电池板对紫外光的吸收和转化效果较好。因此，可以根据光源111的类型合理选择光电转化件3，以提高光电转化件3的工作效率。

在本实用新型的一个实施例中，光电转化件3为多晶硅电池板，灯具主体1设有出光面，光源111发出的光经出光面射出。在出光面与多晶硅电池板的光吸收面平行设置的情况下，记多晶硅电池板的空载输出电压为Vout，出光面与多晶硅电池板的光吸收面之间的垂直距离为H，Vout与H满足：Vout＝a×H²-b×H+c。

其中，0.0001＜a＜0.06，0.02＜b＜0.08，3.6＜c＜7。

对于普通的照明灯具，多晶硅电池板能够有效提高光电转化件3对光源111发出的可见光的转化效率，尤其对于室内使用及黑暗环境中使用时，光电转化件3依然能够相对高效地吸收光能并进行光电转化，不受天气及环境的影响，从而能够有效提高光能的利用率。通过试验得出，多晶硅电池板的空载输出电压Vout、灯具主体1的出光面与多晶硅电池板的光吸收面之间的垂直距离H满足二次函数关系，则该函数关系能够对灯具的设计提供有力参考，有利于提高灯具的使用性能。

进一步地，Vout大于等于6w。

多晶硅电池板的空载输出电压Vout大于等于6w时，能够对充电电池14提供较好的充电效果。

在本实用新型的第一个具体示例中，出光面的面积小于等于多晶硅电池板的面积的一半；其中，光源111的功率为8w且H在5cm至14.5cm的范围内，如5cm、7cm、9cm、11cm、13cm、14.5cm等。

在本实用新型的第二个具体示例中，出光面的面积小于等于多晶硅电池板的面积的一半；其中，光源111的功率为12w且H在5cm至29cm的范围内，如5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、29cm等。

在本实用新型的第三个具体示例中，出光面的面积小于等于多晶硅电池板的面积的一半；其中，光源111的功率为15w且H在2.5cm至37cm的范围内，如2.5cm、5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、37cm等。

在本实用新型的第四个具体示例中，出光面的面积大于多晶硅电池板的面积的一半；光源111的功率为24w，H小于44cm，如2.5cm、5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、43.5cm等。

经过试验得出，当灯具的参数满足上述关系时，具有较优的使用性能。

当然，灯具的功率不局限于上述范围，H也不局限于上述范围，在实际生产过程中，可以根据需要进行调整。

在上述任一实施例中，灯具可以为但不局限于台灯，比如也可以为路灯、落地灯等。

下面以台灯为例，结合附图对本实用新型的原理进行详细说明，并与现有技术中的台灯进行对比。

传统充电台灯是通过家用市电先给充电电池充电，再由充电电池给LED电源电路供电。这种充电台灯存在两个突出问题：一是充电电池的能量源自传统电力系统，不符合绿色能源的号召；二是LED台灯发出的光能只有少部分反射入人眼，存在光能浪费的问题。

针对上述两点弊端，LED照明行业的从业者提出了一种有效的解决办法——用太阳能取代电能，给充电电池充电。具体方法：在台灯的灯罩或灯架上安装太阳能电池板(也就是单晶硅板)，白天不使用台灯时，将台灯放到阳光充足的地方，通过太阳能给充电电池充电，最终实现节能、环保的目的。

但是这种通过太阳照射给台灯充电电池充电的方法有两个缺点：第一，受天气影响大，日光不充足时充电效率很低甚至不充电；第二，台灯产品大多为ABS工程塑料，ABS塑料在紫外光下容易产生降解，累计在户外半年后，冲击强度会下降一半，同时高温会明显降低密闭结构中的电子元器件的寿命，加速元器件老化、失效，直接影响太阳能充电台灯的使用寿命和使用安全。

基于上述问题，本申请的目的在于提供一种光能循环利用的台灯系统，即：在照明的同时，通过多晶硅板将光能转化为电能存储在充电电池中，给LED光源供电，因此台灯不必置于阳光下即可进行充电，且不会由于阳光照射的高温影响灯体材料和电子元器件的寿命和使用安全。

首先，本申请设计了一系列试验测试，用于探究台灯的功率、色温、台灯的出光面到太阳能板的光吸收面之间的垂直距离H、太阳能板类型对太阳能板的输出电压的影响，可以作为本申请中台灯系统的设计参考。

值得说明的是，台灯的出光面到太阳能板的光吸收面之间的垂直距离H，有时也简称为出光面到光吸收面的距离、光源到吸收表面的距离、光源到太阳能板的距离、距离、垂直距离等。

图3是单晶硅太阳能板的空载输出电压Vout(单位为V)与太阳能板的吸收面积(单位为平方分米)的关系图。试验中分别用输入功率为4w、14w的台灯照射太阳能板，台灯的出光面与太阳能板吸收表面(即光吸收面)平行且距离为270mm。其中，输入功率为14w，色温为4000K的线条位于最上方，明显高于其他线条；输入功率为4w，而色温分别为3000K、4500K、5700K的三个线条则基本重合。

图4是多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout(单位为V)与太阳能板的吸收面积(单位为平方分米)的关系图。试验中分别用输入功率为4w、14w的台灯照射太阳能板，台灯的出光面与太阳能板吸收表面(即光吸收面)平行且距离为270mm。其中，输入功率为14w，色温为4000K的线条位于最上方，明显高于其他线条；输入功率为4w，而色温分别为3000K、4500K、5700K的三个线条则基本重合。

图5是单晶硅太阳能板、多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout(单位为V)与距离H(单位为分米)的关系对比图。试验中分别用输入功率为14w的台灯照射单晶硅太阳能板、多晶硅太阳能板、非晶硅太阳能板，台灯的出光面与太阳能板吸收表面(即光吸收面)平行，太阳能板的吸收面积均为5.4平方分米。其中，代表多晶硅太阳能板的线条位于最上方，且Vout随H增大而减小；代表单晶硅太阳能板的线条位于多晶硅的下方，且Vout随H增大而减小；而代表非晶硅太阳能板的空载输出电压Vout低于1V，在图中没有示出。

图6是多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout(单位为V)与距离H(单位为厘米)的关系图。试验中用输入功率为4w的台灯照射太阳能板，台灯的出光面与太阳能板吸收表面(即光吸收面)平行，太阳能板的吸收面积为5.4平方分米。

图7是单晶硅太阳能板、多晶硅太阳能板、非晶硅太阳能板的空载输出电压Vout(单位为V)与太阳能板的吸收面积(单位为平方分米)的关系对比图。其中，代表多晶硅太阳能板的线条位于最上方，且Vout随吸收面积增大而增大；代表单晶硅太阳能板的线条位于中间，且Vout随吸收面积增大而增大；而代表非晶硅太阳能板的线条位于最下方，且Vout随吸收面积增大保持在1V以下。

从图3和图4可以得出结论：①在台灯功率、太阳能板吸收面积、出光面到太阳能板的距离H、太阳能板材质都相同时，色温对太阳能板的空载输出电压影响不大，由于电路设计中通常遵循公式：空载输出电压＝(1.2～1.5)×带载输出电压，因此色温对太阳能板的带载输出电压影响不大。②当其他条件相同时，台灯功率对太阳能板的空载输出电压有显著的正向影响，功率越大，空载输出电压越大，带载输出电压也越大。

从图5可以得出结论：①当台灯功率、吸收面积一定时，太阳能板的输出电压与出光面到太阳能板的距离H成负相关关系，距离H越小，输出电压越大。②当台灯功率、太阳能板的吸收面积、出光面到太阳能板的距离H一定时，多晶硅太阳能板的输出电压明显大于单晶硅太阳能板的输出电压。③同等条件下，非晶硅太阳能板的空载输出电压在1V以内，说明非晶硅对紫外线的吸收效果更明显，对黑暗环境中LED灯光的吸收转化作用较为微弱。

由图5和图7可以得出：当光源功率、色温、距离、吸收面积固定时，太阳能板输出电压由高到低依次为：多晶硅>单晶硅>非晶硅。因此，对于普通照明台灯，选择多晶硅太阳能板较好。

从图6可以得出结论：当台灯功率、太阳能板的吸收面积、太阳能板材料都一定时，在一定范围内，太阳能板距离光源越近(即H越小)，输出电压越大，超出一定范围后，太阳能板距离光源越近，输出电压降低。换言之，当光源功率、色温、吸收面积、材料固定时，距离H对太阳能板的输出电压有显著的影响，在合适范围内，距离减小，输出电压明显增大，当距离小于某一阈值后继续减小，输出电压开始下降。因此设计本专利系统时，以4w功率、多晶硅材质为例，距离选0.5分米～0.9分米。

本申请进一步设计了一系列实验，通过改变台灯的出光面面积与多晶硅板的光吸收面积之间的比值K，探究了在不同的照明功率条件下，光源到多晶硅板吸收表面的距离H与多晶硅板空载输出电压Vout之间的数学关系，可作为本实用新型专利中台灯系统的设计参考。

图8是输入功率为8w时多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout(单位为伏特)与距离H(单位为厘米)的关系曲线图。试验中，三个线条中，出光面的面积与多晶硅板的吸收面积的比值由下向上依次为0.83、0.28、0.11，图中黑色细线为拟合曲线，R²为相关度。其中，对于K＝0.11的线条，分为8w-0.11b和8w-0.11a明显的两部分，前面部分Vout随H增大而显著增大，后面部分Vout随H增大而逐渐减小。而对于K＝0.28和K＝0.83的两个线条，均整体上表现为Vout随H增大而减小。

图9是输入功率为12w时多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout(单位为伏特)与距离H(单位为厘米)的关系曲线图。试验中，三个线条中，出光面的面积与多晶硅板的吸收面积的比值由下向上依次为1.35、0.45、0.18，图中黑色细线为拟合曲线，R²为相关度。其中，对于K＝0.18的线条，分为12w-0.18b和12w-0.18a明显的两部分，前面部分Vout随H增大而明显增大，后面部分Vout随H增大而减小。而对于K＝0.45和K＝1.35的两个线条，均整体上表现为Vout随H增大而减小。

图10是输入功率为15w时多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout(单位为伏特)与距离H(单位为厘米)的关系曲线图。试验中，三个线条中，出光面的面积与多晶硅板的吸收面积的比值由下向上依次为2.05、0.68、0.27，图中黑色细线为拟合曲线，R²为相关度。其中，对于K＝0.27的线条，分为15w-0.27b和15w-0.27a的两部分，前面部分Vout随H增大而增大，后面部分Vout随H增大而减小。而对于K＝0.68和K＝2.05的两个线条，均整体上表现为Vout随H增大而减小。

图11是输入功率为24w时多晶硅太阳能板的空载输出电压Vout(单位为伏特)与距离H(单位为厘米)的关系曲线图。试验中，三个线条中，出光面的面积与多晶硅板的吸收面积的比值由下向上依次为6.23、2.08、0.83，图中黑色细线为拟合曲线，R²为相关度。其中，对于K＝6.23、K＝2.08和K＝0.83的三个线条，均表现为Vout随H增大而减小。

由图8至图11可知，多晶硅板空载输出电压Vout(V)与距离H(cm)之间的关系，可用下述公式来归纳：Vout＝a×H²-b×H+c。

其中，根据拟合数据，a＝(0.0001～0.06)，b＝(0.02～0.08)，c＝(3.6～7)。

由图8至图11还可知，当出光面的面积与多晶硅板面积的比值K≤0.5时，距离H<H0时，Vout随H的减小而减小，H≥H0时，Vout随H的减小而增大；K>0.5时，Vout随着H减小而增大。在本申请测试的台灯功率范围内，H0取值范围为：3.5～9.5。考虑在实际应用中，Vout≥6V时充电效果更理想，将6V代入前述公式可以得到H的较优设计范围，如下：

当出光面面积小于等于多晶硅板面积的一半时，8w台灯的H：5cm～14.5cm；12w台灯的H：5cm～29cm；15w台灯的H：2.5cm～37cm。

当光源面积大于多晶硅板面积的一半时，24w台灯的H小于44cm。

可以理解的是，由于台灯的灯头的位置一般可以调整，上述试验是以灯头正对底座，以使出光面与多晶硅太阳能板的光吸收面平行相对的状态进行测试的，这样多晶硅板的转化效率较高。但是，日常使用过程中，台灯的灯头可以根据需要进行调整，多晶硅板也能够吸收光能并进行光电转换。

基于上述试验，提供一个具体实施例。

一种台灯，包括有：充电LED台灯底座(即灯座)上的USB有线充电口(即USB充电接口)，USB直接给开关电源电路板(即控制器)供电，开关电源电路板输出电压和电流给LED光源供电，LED光源发出的光能一方面实现照明功能，一方面通过底座上表面的太阳能板转化为电能，给蓄电池(即充电电池)充电。当开关电源电路未检测到USB信号时，由蓄电池给开关电源供电，最终点亮LED光源。

也就是说，利用USB给台灯供电；台灯底座上表面安装多晶硅板，用于将LED光能转化为电能；多晶硅板背面有正负极导线，光能转化的电能通过正负极导线给充电电池充电；充电电池电线连接到开关电源电路，当开关电源检测到USB信号时，关闭充电电池的供电电路，当开关电源未检测到USB信号时，打开充电电池的供电电路。

进一步地，还可以在台灯底座表面设聚光透镜模组，将光进行汇聚，汇聚的光到透镜下方的多晶硅太阳能板上。

其具体结构如图1所示，光源功率4w的台灯，充电线一端插入USB充电口，另一端接入家庭市电插口，通过市电给台灯底座内的开关电源电路板供电，开关电源电路板检测到USB接口有电压信号后，断开蓄电池的供电回路，同时输出电压、电流驱动LED光源发光，LED光源在照明的同时，台灯底座上表面的太阳能电池板面积为5.4平方分米，调节太阳能板到台灯发光面的距离为0.54分米，太阳能板输出空载电压5.46V，给蓄电池充电。当开关电源电路检测到USB接口没有电压信号后，立即导通蓄电池的供电回路，由蓄电池给开关电源电路继续供电，从而LED光源继续工作，同时太阳能板继续将光能转化为电能储存在蓄电池中，给开关电源电路供电，直至蓄电池输出电压不足以驱动开关电源电路为止。

由此，本申请具有以下有益效果：第一，不受天气影响，即使黑暗室内环境下也可通过灯光给充电电池充电；第二，充分利用台灯产品中，光斑中心更亮的不均匀性，将光源正下方最亮的部分的光能转化为可以重复利用的电能，提高了光能利用率；第三，多晶硅给充电电池的充电过程不需要阳光，因此台灯本身的结构材料、底座内开关电源的电子元器件不会因高温导致机械强度和使用寿命的下降。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种灯具，其特征在于，包括：

灯具主体，所述灯具主体设有光源；

充电接口，设在所述灯具主体上，并与所述光源电性连接，用于连接外部电源为所述光源供电；

光电转化件，设在所述灯具主体上，用于吸收所述光源的部分光能并将所述光能转化为电能。

2.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，

所述光电转化件与所述光源电性连接，用于为所述光源供电。

3.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述灯具主体包括：

充电电池，所述光电转化件与所述充电电池电性连接，用于将转化的电能储存在所述充电电池中。

4.根据权利要求3所述的灯具，其特征在于，所述灯具主体包括：

供电电路，所述充电电池通过所述供电电路与所述光源电连性接，用于为所述光源供电。

5.根据权利要求4所述的灯具，其特征在于，所述灯具主体包括：

控制器，所述控制器与所述供电电路及所述充电接口电性连接，用于在所述充电接口连通外部电源的情况下断开所述供电电路，及在所述充电接口与外部电源断开的情况下导通所述供电电路。

6.根据权利要求5所述的灯具，其特征在于，

所述光电转化件、所述充电电池、所述控制器由上向下依次排布。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的灯具，其特征在于，所述灯具主体包括：

灯头，所述灯头设有所述光源；

灯杆，所述灯杆的一端与所述灯头相连；

灯座，与所述灯杆的另一端相连。

8.根据权利要求7所述的灯具，其特征在于，

所述光电转化件设在所述灯座上。

9.根据权利要求8所述的灯具，其特征在于，

所述光源与所述光电转化件之间还设有聚光透镜。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的灯具，其特征在于，

所述充电接口为USB接口；和/或

所述光源为LED光源。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的灯具，其特征在于，

所述光电转化件包括多晶硅电池板、单晶硅电池板、非晶硅电池板中的任意一种或任意多种的组合。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的灯具，其特征在于，

所述光电转化件为多晶硅电池板，所述灯具主体设有出光面，所述光源发出的光经所述出光面射出；

在所述出光面与所述多晶硅电池板的光吸收面平行设置的情况下，记所述多晶硅电池板的空载输出电压为Vout，所述出光面与所述多晶硅电池板的光吸收面之间的垂直距离为H，所述Vout与所述H满足：Vout＝a×H²-b×H+c；

其中，0.0001＜a＜0.06，0.02＜b＜0.08，3.6＜c＜7。

13.根据权利要求12所述的灯具，其特征在于，

所述Vout大于等于6w。

14.根据权利要求13所述的灯具，其特征在于，

所述出光面的面积小于等于所述多晶硅电池板的面积的一半；其中，所述光源的功率为8w且所述H在5cm至14.5cm的范围内，或者所述光源的功率为12w且所述H在5cm至29cm的范围内，或者所述光源的功率为15w且所述H在2.5cm至37cm的范围内；或者

所述出光面的面积大于所述多晶硅电池板的面积的一半；所述光源的功率为24w，所述H小于44cm。

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