CN211722097U

CN211722097U - 一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞

Info

Publication number: CN211722097U
Application number: CN201922356098.5U
Authority: CN
Inventors: 崔钰莹; 谷嘉宸
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2029-12-25

Abstract

本实用新型涉及一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞。普通太阳伞功能单一，人们在夜间撑伞时不便使用照明工具，出行时极易产生安全隐患。本实用新型涉及一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞，其中：伞柄内部设置有一体成型式车削电池仓,用于放置环形锂离子电池，环形锂离子电池下部依次设置有电压转换器、USB接口、橡胶气密圈母端，伞柄底部外壁与橡胶气密圈公端通过柔性衔接带连接，伞柄侧壁设置有开关及充电指示灯。本装置的优点在于：三重防紫外线效果有效的增强防紫外线功能；采用具有优越性能的ETFE保护膜；LED灯或添加钙钛矿量子点涂层的夜间可发光功能，更加满足人们夜行时的需求。

Description

一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞

技术领域

本实用新型涉及太阳能伞发电技术领域，尤其是一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞。

背景技术

随着生活水平的提高，人们的节能减排意识不断增强。现今人们对太阳伞的使用和要求也不断提高。然而，普通太阳伞功能单一，人们在夜间撑伞时不便使用照明工具，出行时极易产生安全隐患，伞面损坏后，无法进行回收利用而导致环境污染。上述种种问题，需要得到更好的解决。

如今，节能减排意识日渐深入人心，太阳伞作为一种防紫外线工具，也引发了人们对太阳能利用的种种思考。目前晶体硅和半导体化合物太阳电池技术已经比较成熟，但这两代太阳能电池存在重量大，生产成本高、生产过程能量消耗大、环境污染严重、成本回收时间长等问题。与现有的其它的太阳电池技术相比，钙钛矿太阳能电池在材料、制备、性能、寿命等多个方面具备潜在的优势，因此成为最有潜力的太阳能电池技术。如果柔性钙钛矿太阳电池能够获得大规模的商业应用，将会对现有的太阳能电池产品形成良好的补充，并在未来的便携和可穿戴等太阳能电池产业竞争中抢占先机。

目前，市场上存在的大多是以生产成本较高的刚性硅基太阳能电池或半导体化合物太阳能电池为供电系统的大型太阳能电动伞。但这两类电池存在可覆盖面积小、光利用率低、生产成本高、环境污染严重、成本回收时间长等问题，使得伞的价格在450-2700元不等，价格偏高，且功能单一，而使得用户量较低。

调查国外相关研究发现，Jung-Hui Chao和Cheng-Yu Peng提出了用四块多晶硅太阳能电池供电的大型太阳能电动伞设备，但其太阳能电池的最大功率点仅为187WP/m²，总体发电率较低，且质量较大、功能单一，目前仅处于构想阶段。由于电池原因，目前并未能够将太阳能电池应用于小型太阳伞中。

综上所述，目前的太阳能伞业仍存在太阳能电池利用率低、伞具功能单一、生产成本高等问题，现有装置需要进一步优化和改进。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

本实用新型旨在设计一种寻求一种实现对太阳能清洁能源的高效利用，具备夜间照明功能，自动开合设计，可拆卸移动电源的折叠式多功能可回收晴雨夜三用伞产品。该晴雨夜三用伞模型以一种覆盖面积大、光利用率高、生产成本低的太阳能电池作为供电系统。其功能丰富、应用范围广，理论上能实现对太阳能清洁能源的高效利用与为日常出行提供便利，可有效解决传统能源污染排放、雨伞积水、使用不便等所带来的环境卫生及安全问题。该产品能够高效利用太阳能，其结构中小巧轻捷的储电设备使得可移动式携带电源成为可能。此外，夜间照明功能，自动开合设计极大的满足人们需求，且回收利用锂电池作为可移动式存储电源对保护环境有着举足轻重的作用。该产品的推广和普及，充分满足人们对伞具的需求，吻合节能减排的意识，为消费者提供更优质的服务。

(二)技术方案

本实用新型的技术方案：一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞，包括伞面、压伞弹簧、连接杆、转到副、伞骨架、LED灯、黑胶涂层、径向卡子、移动副、伞骨、开关、伞柄、充电指示灯、外凸式螺旋伞骨尾端、供电插销、螺旋卡槽、电池仓、环形锂离子电池、电压转换器、USB接口、橡胶气密圈母端、柔性衔接带、橡胶气密圈公端、太阳能电池层、电池组件、镀银区、负极、正极，其中：连接杆、转到副、伞骨架、伞骨依次活动连接，转到副与移动副活动连接，压伞弹簧与移动副均套于伞骨上，伞骨上部设置有径向卡子，用于开伞，伞骨架端部均设置有LED灯，伞骨架上部依次铺设有黑胶涂层、大面积柔性钙钛矿太阳能电池层和伞面，太阳能电池层包含若干电池组件依次电气连接，电池组件包括镀银区、负极和正极，伞骨与伞柄通过外凸式螺旋伞骨尾端和螺旋卡槽连接，外凸式螺旋伞骨尾端底部设置有供电插销，伞柄内部设置有一体成型式车削电池仓,用于放置环形锂离子电池，环形锂离子电池下部依次设置有电压转换器、USB接口、橡胶气密圈母端，伞柄底部外壁与橡胶气密圈公端通过柔性衔接带连接，伞柄侧壁设置有开关及充电指示灯，充电指示灯与环形锂离子电池、电压转换器和太阳能电池层电气连接，LED灯与开关和环形锂离子电池电气连接，USB接口与电压转换器连接。

进一步地，伞骨架内置导线，便于连接LED灯与环形锂离子电池。

本实用新型还提供一种钙钛矿太阳能电池层的制备方法：采用印刷+狭缝涂布法工艺制备即选择透光性良好的柔性聚合物PET基底→裁剪大小合适的基底→致密层印刷→介孔层印刷→绝缘层印刷→碳电极印刷→钙钛矿溶液涂布。之后，对大面积柔性钙钛矿太阳能电池进行封装即将高分子薄膜平铺→将布基裁剪出伞具骨架的大小以供伞面与骨架的连接，平铺在高分子薄膜上→将单元太阳能电池芯片置于高分子膜上，使用层压机进行热压固定，将前电池板，PVB胶膜，背板衬底压合在一起，使得太阳能电池芯片粘结于柔性衬底上→取出后做好电路焊接与保护→将固定完毕后的太阳能组件面朝下平铺，底面薄膜覆盖在最上层→再使用层压机进入热压环节将其封压→取出组件，将其边缘裁切整齐→制作压线部分，扎带部分。该方法制备的钙钛矿太阳能电池层可通过卷-对-卷工艺进行大面积生产。

本实用新型的环形锂离子电池，以高比能量，热稳定性良好的LiNi_0.8CO_0.1Mn_0.1O₂作为正极材料，Si-C-1000容量作为负极材料，并将其加工为半径为2.3cm，高为6cm，体积为91.1856cm³的环形锂离子电池。

本实用新型的三重增强防紫外线功能设计将新款加强型防紫外线黑胶涂层于钙钛矿太阳能电池层底面，无异味且不易老化，除了有效防止雨水长时间冲刷影响遮阳，也可以增强遮光性。同时在钙钛矿太阳能电池层内部增加介孔结构，通过Al₂O₃或TiO₂的成分添加，有助于吸附更多的光敏化剂，从而产生更大的电流并减少缺陷，改善钙钛矿层表面形貌，使得表面形貌更加均匀，钙钛矿太阳能电池层的紫外线吸收能力大大增强。并且在封装时，钙钛矿太阳能电池层与布基，衬底之间的连接处，采用具有吸收紫外线性能的PVB胶膜，可以进一步增加防紫外线功能。

本实用新型采用LED灯的夜间发光设计。伞骨架尾部采用塑料材质，内部中空，用以将LED灯分别放在8个伞骨架尾内部，通过伞骨架中的导线将LED灯与锂电池相连接。在伞柄处设置开关键，可控制LED灯的开闭。LED灯可以实现8个灯泡不同时闪烁，且通过控制LED灯的安装位置，可以控制灯光的朝向，使得灯光打在地面上，进而满足夜间照明的需求。LED灯还可以根据自身需求，设置不同颜色，有一定的欣赏价值。2)采用钙钛矿量子点涂层的夜间发光设计。将钙钛矿制备成铋基和锑基钙钛矿量子点，将其添加在钙钛矿太阳能电池层中，实现夜间发光功能。

本实用新型的可拆卸功能是指当伞面损坏需要更换时，可借助外凸式螺旋伞骨尾端和伞柄处的螺旋卡槽的螺旋结构，更换伞面或伞柄。

本实用新型的USB接口防水设计是指铝合金伞骨处含有集成式供电插销，当伞骨与伞柄卡槽通过螺旋方式结合时，供电插销与集成式锂电池得以连接实现电路共通。伞柄可单独作为移动式存储电源，下含USB接口可供用电设备使用。为实现伞柄处USB防水设计，在伞柄底部设置橡胶气密圈(公)(母)以封端，其中橡胶气密圈公端和母端通过柔性衔接带相连。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的伞骨-伞柄连接示意图。

图3为本实用新型的伞柄内部结构示意图。

图4为本实用新型的伞骨架端部放大图。

图5为本实用新型的伞面设计结构示意图。

图6为本实用新型的其中一个电池组件的结构示意图。

附图标记：伞面1、压伞弹簧2、连接杆3、转到副4、伞骨架5、LED灯6、黑胶涂层7、径向卡子8、移动副9、伞骨10、开关11、伞柄12、充电指示灯13、外凸式螺旋伞骨尾端14、供电插销15、螺旋卡槽16、电池仓17、环形锂离子电池18、电压转换器19、USB接口20、橡胶气密圈母端21、柔性衔接带22、橡胶气密圈公端23、太阳能电池层24、电池组件25、镀银区26、负极27、正极28。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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-图6，一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞，包括伞面1、压伞弹簧2、连接杆3、转到副4、伞骨架5、LED灯6、黑胶涂层7、径向卡子8、移动副9、伞骨10、开关11、伞柄12、充电指示灯13、外凸式螺旋伞骨尾端14、供电插销15、螺旋卡槽16、电池仓17、环形锂离子电池18、电压转换器19、USB接口20、橡胶气密圈母端21、柔性衔接带22、橡胶气密圈公端23、太阳能电池层24、电池组件25、镀银区26、负极27、正极28；其中连接杆3、转到副4、伞骨架5、伞骨10依次活动连接，转到副4与移动副9活动连接，压伞弹簧2与移动副9均套于伞骨10上，伞骨10上部设置有径向卡子8，用于开伞，伞骨架5端部均设置有LED灯6，伞骨架5上部依次铺设有黑胶涂层7、大面积柔性钙钛矿太阳能电池层24和伞面1，太阳能电池层24包含若干电池组件25依次电气连接，电池组件25包括镀银区26、负极27和正极28，伞骨10与伞柄12通过外凸式螺旋伞骨尾端14和螺旋卡槽16连接，外凸式螺旋伞骨尾端14底部设置有供电插销15，伞柄12内部设置有一体成型式车削电池仓17,用于放置环形锂离子电池18，环形锂离子电池18下部依次设置有电压转换器(DCDC转换器)19、USB接口20、橡胶气密圈母端21，伞柄12底部外壁与橡胶气密圈公端23通过柔性衔接带22连接，伞柄12侧壁设置有开关11及充电指示灯13，充电指示灯13与环形锂离子电池18、电压转换器19和太阳能电池层24电气连接，LED灯6与开关11和环形锂离子电池18电气连接，USB接口20与电压转换器19连接。

具体地，伞骨架5内置导线，便于连接LED灯6与环形锂离子电池18。

具体地，伞面1表层为ETFE保护膜，在防水方面具有独特优势，通过EVA胶膜，将ETFE保护膜和覆盖伞面的大面积柔性钙钛矿太阳能电池层24相连接，大面积柔性钙钛矿太阳能电池层24下面为黑胶涂层7，进一步阻挡紫外线的入射。LED灯6通过伞柄12处电源为其供电。伞骨架5采用性价比较高的铝合金材质，伞骨10尾端为螺旋卡槽16与外凸式螺旋伞骨尾端14相连接。一体成型式车削电池仓17内含有环形锂离子电池18，DCDC转换器和USB接口20，下面为橡胶气密圈(公)(母)，从而有效的保护USB端口，防止雨水侵入，另外，伞柄12底部柔性衔接带22用于防止橡胶气密圈丢失。

本实用新型首次提出以低成本的大面积柔性钙钛矿太阳能电池层为光电转换系统，可拆卸式锂电池为存储电源的多功能可回收晴雨夜三用伞结构，弥补了太阳伞与雨伞的缺陷，且高效充分利用可再生能源，有利于节能减排；具有三重防紫外线效果，除了采用黑胶涂层，还使用介孔式钙钛矿涂层，PVB胶层结构，更加有效的增强防紫外线功能；具有防水性，耐摔砸，高抗压且伞面薄的效果，采用具有优越性能的ETFE保护膜；提出以LED灯或添加钙钛矿量子点涂层的夜间可发光功能，更加满足人们夜行时的需求；伞柄可作为移动存储电源，当伞面发生损坏时可仅更换伞面，节约资源；除了小型晴雨夜三用伞，我们还提出将大面积柔性钙钛矿太阳能电池层及锂电池应用在大型可折叠式太阳伞中，因其钙钛矿太阳能电池层受光面积与锂电池容量较大，故可以满足中型，大型等用电器的耗电需求，充分利用清洁能源，极大的满足了人们的需求。

本实用新型本着节能环保和便捷人们日常出行的理念，实现了对太阳能的充分有效利用以及对伞具功能的提升，能更好的应用于多个地区的不同人群，同时该装置成本较低，操作简单，功能丰富，并且极大的减少了传统能源的消耗，从而减少污染物的排放。

工作原理：

本实用新型中伞的上表面附着透光性良好的乙烯-聚四氟乙烯(ETFE)保护膜，使伞面具有防水性，高抗压，抗拉伸，耐摔砸的优越性能。伞的下表面涂有黑胶涂层7，使得伞的防紫外线功能得到更大提升。其工作原理是基于大面积柔性钙钛矿太阳能电池层24的伞面将所收集到的太阳能转换为电能，然后通过伞骨10内部的电线将电能传输至伞柄12处的锂电池中，锂电池将电能储存起来。因锂离子电池的输出电压为3.7V，故需使用DCDC转换器将3.7V的低压转换为5V的手机等用电设备的输入电压，DCDC转换器上附带USB接口，可供用电器连接，通过伞柄12处的开关控制用电器端电流的输出。为了实现伞骨架端部的LED灯6的开关，将锂电池的输出端一部分与用电器相连，一部分与LED灯6相连，并通过伞柄12处的灯泡开关控制灯的开关状态。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞，包括伞面(1)、压伞弹簧(2)、连接杆(3)、转到副(4)、伞骨架(5)、LED灯(6)、黑胶涂层(7)、径向卡子(8)、移动副(9)、伞骨(10)、开关(11)、伞柄(12)、充电指示灯(13)、外凸式螺旋伞骨尾端(14)、供电插销(15)、螺旋卡槽(16)、电池仓(17)、环形锂离子电池(18)、电压转换器(19)、USB接口(20)、橡胶气密圈母端(21)、柔性衔接带(22)、橡胶气密圈公端(23)、太阳能电池层(24)、电池组件(25)、镀银区(26)、负极(27)、正极(28)；其特征在于：连接杆(3)、转到副(4)、伞骨架(5)、伞骨(10)依次活动连接，转到副(4)与移动副(9)活动连接，压伞弹簧(2)与移动副(9)均套于伞骨(10)上，伞骨(10)上部设置有径向卡子(8)，用于开伞，伞骨架(5)端部均设置有LED灯(6)，伞骨架(5)上部依次铺设有黑胶涂层(7)、太阳能电池层(24)和伞面(1)，太阳能电池层(24)包含若干电池组件(25)依次电气连接，电池组件(25)包括镀银区(26)、负极(27)和正极(28)，伞骨(10)与伞柄(12)通过外凸式螺旋伞骨尾端(14)和螺旋卡槽(16)连接，外凸式螺旋伞骨尾端(14)底部设置有供电插销(15)，伞柄(12)内部设置有电池仓(17),用于放置环形锂离子电池(18)，环形锂离子电池(18)下部依次设置有电压转换器(19)、USB接口(20)、橡胶气密圈母端(21)，伞柄(12)底部外壁与橡胶气密圈公端(23)通过柔性衔接带(22)连接，伞柄(12)侧壁设置有开关(11)及充电指示灯(13)，充电指示灯(13)与环形锂离子电池(18)、电压转换器(19)和太阳能电池层(24)电气连接，LED灯(6)与开关(11)和环形锂离子电池(18)电气连接，USB接口(20)与电压转换器(19)连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞，其特征在于：伞面(1)为聚氟乙烯保护膜。

3.根据权利要求1所述的一种新型可折叠式多功能晴雨夜三用伞，其特征在于：伞骨架(5)内置导线。