CN1750356A - 太阳能充电式多功能照明电器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能充电式多功能照明电器，它包括壳体、光源、灯罩和电池，壳体上装有与内置线路板连接的太阳能电池板，在壳体上还装有开关和电池仓盖。线路板设有升高电压的驱动器电路，驱动器的其中二个输出端连接电子感应器L1，再连接场效应二极管D1，场效应二极管D1与发光二极管LED连接，在场效应二极管D1与发光二极管LED之间连接输出电容器C2，驱动器的另一个输出端串接放电控制电阻器R2、R3，电阻器R2、R3连接输出电容器C1，驱动器的还有二个输出端接地，在太阳能电池板中的硅光电池正极与可充电池正极之间串接一个肖特基二极管作为防过充控制元件，肖特基二极管和输出电容器C1均与二段式充放电切换开关连接，以使可充电池并联充电、串联放电。本发明的多功能照明电器将太阳能充电器与光源结合在一起，使产品做到一物多用，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及照明电器，特别涉及一种利用太阳能充电的多功能照明电器。
背景技术
目前市场上采用单照明或单充电功能的电器产品有太阳能手电筒、太阳能头灯、太阳能信号灯、太阳能庭院灯、太阳能壁灯、太阳能围墙灯、太阳能草坪灯、太阳能手机充电器、太阳能便携式充电器等等。而将太阳能充电功能与照明功能结合在一起，目前尚未见到相关报道。
市场上太阳能充电产品基本上都是选用镍氢、镉电池或铅酸电池作为储备电源，由于其固有的特性，使之应用在上述产品时具有一定的局限性。一是太阳能电池板本身不能储存电能，它必须将产生的电能转储到可以充电的电池上，但是不管镍氢、镉电池还是铅酸电池，都存在着“记忆效应”和自放电大的缺陷。当遇到持续时间较长的阴雨天气时，太阳能电池板则不能对可充电池进行充分充电，因而造成蓄电池电容量不断降低，电器产品无法正常工作；而且因充放电不充分产生的“记忆效应”，会使蓄电池电容量加快衰减，使电池的循环寿命缩短，继而停止工作。
发明内容
本发明的任务是提供一种改进的太阳能充电式多功能照明电器，它解决了太阳能电池板不能充分充电造成蓄电池电容量降低和衰减，充电电池电压低、自放电大、电容量低、价格高等不适合应用的问题。
本发明的技术方案如下：
一种太阳能充电式多功能照明电器，它包括壳体、光源、灯罩和电池，所述壳体上装有与内置线路板连接的太阳能电池板，在壳体上还装有开关和电池仓盖；
所述线路板设有升高电压的驱动器电路，驱动器的其中二个输出端连接电子感应器L1，再连接场效应二极管D1，场效应二极管D1与发光二极管LED连接，在场效应二极管D1与发光二极管LED之间连接输出电容器C2，驱动器的另一个输出端串接放电控制电阻器R2、R3，电阻器R2、R3连接输出电容器C1，驱动器的还有二个输出端接地，在太阳能电池板中的硅光电池正极与可充电池正极之间串接一个肖特基二极管作为防过充控制元件，肖特基二极管和输出电容器C1均与二段式充放电切换开关连接，以使可充电池并联充电、串联放电。
本发明的多功能照明电器将太阳能充电器与光源结合在一起，使产品做到一物多用，既可用于自行车车灯，又可作为手电筒，配上台灯座还可当作迷你台灯，去郊游、野营时可放在帐篷里使用。本发明的产品整体外观呈飞艇状，造型美观，别致时尚，握拿手感舒适。
本发明作为一款独特的太阳能充电器，可支持二颗AA或AAA碱性可充电池的充电，这对在没有市电情况下的用户来说，带来了许多方便，因为任何有光亮的地方都可随时充电，随时使用。本项人性化的设计免除了无电源充电带来的烦恼，同时体现了用碱性可充电池替代一次性碱性电池、减少一次性电池对环境造成污染的环保理念。
本发明的多功能照明电器使用方便，为或非切换方式：照明或充电。只要将开关推至照明端，光源发光；推至另一边，便成为充电状态。由于本照明电器的底部设计成内插式插槽，利用塑料弹性，可牢固地将灯具固定在自行车车把座或台灯座上，揿按锁扣又能轻松地退出来，能随时取下。
附图说明
图1是本发明的一种太阳能充电式多功能照明电器的线路板电路图。
图2是图1多功能照明电器及其安装在自行车车把座连同自行车车把上的结构示意图。
图3是图1多功能照明电器安装到折叠式灯架上的示意图。
具体实施方式
参看图1和图2，本发明的一种太阳能充电式多功能照明电器包括壳体1、光源2、灯罩3和电池4，壳体1上装有与内置线路板5连接的太阳能电池板6，在壳体1上还装有开关和电池仓盖7。
本发明的电路设计分为太阳能充电和发光二极管LED照明两个部分。
图1所示的线路板5上设有驱动器电路，采用该电路以升高电压。电路中，驱动器G5111在0℃～85℃的环境温度时具有十分稳定的工作性能，输入电压为MIN 2.5V～MAX 6.5V，可输出电压MAX 28V。
驱动器G5111的其中二个输出端即图中标号21、25连接电子感应器L1，再连接场效应二极管D1，场效应二极管D1与发光二极管LED连接，在场效应二极管D1与发光二极管LED之间连接输出电容器C2。
驱动器G5111的另一个输出端即图中标号24串接放电控制电阻器R2、R3，电阻器R2、R3连接输出电容器C1。驱动器G5111的还有二个输出端即图中标号22、23接地。
驱动器G5111电路的工作原理是：电路中心控制阀配合电子感应器L1协同工作，产生电动势，发出脉冲频率，驱动和控制输出电压；当比较电路检测到反馈电压达到1.2V以下时，升压周期开始启动：开关打开，感应器电流可逐步上升到350mA的上限，开关关闭，感应器电流通过场效应二极管D1逐步下降为0，此时感应器电流为输出电容器充电，输出电压升高，直至反馈电压超过1.2V，然后再进入下一循环。
由此可见，驱动器G5111配合周边电子感应器、二极管、电容器等元件，组合成一个LED驱动***，有较理想的调压控制性能，而其消耗电流小至20μA，使电路功耗降低很多。
在太阳能电池板6中的硅光电池28正极与可充电池29正极之间串接一个肖特基二极管26作为防过充控制元件。肖特基二极管26和输出电容器C1均与二段式充放电切换开关27连接，以使可充电池29并联充电、串联放电。可充电池29选用高电压的碱性可充电池。可充电池29以二颗串联方式，每颗电池在1.5V以上。
本发明选用2.28V/160mA的硅光电池，将太阳光能转换为电能，输出最大2.28V/160mA的直流电，其光电转换率在12％左右，能在有光的环境下给本发明选用的二次无汞碱性电池充电。
由于太阳能电池的电能转换是随着太阳光的强弱而变化的，因此当太阳光未达到设计所需的标准强度时，尤其在阴雨天，硅光电池所产生的电能是不可能达到峰值的，因此必须将硅光电池的可转换电能设计出相当的余量，以保证在环境条件不利时也能给电池充电。但是这样设计，当环境条件满足标准强度时，其所输出的电能将超过被充电池的承受能力，使被充电池遭到破坏甚至发生爆裂的危险，因此还必须有防过充的保护电路。
正规的充电器均设计了防过充保护电路，一般都是设计一个检测电路，当检测到被充电池的电压或温度超过所设计的标准值时，电路就会切换到开关电路，关闭充电电流或降低到电池所允许的电流值，保障被充电池的安全。这样设计应用于本发明，除了增加电路成本外，还增加了电路上的功耗，不利于保证被充电池有足够的能量充电。
本发明选用一个肖特基二极管(Schottky diode)串于硅光电池的正极与被充电池正极之间，作为防过充控制元件。它利用二极管的正向工作电压，当被充电池的电压达到设计充电截止电压时，二极管两端的电压差小于二极管的导通电压时，二极管关闭电路，停止充电。待电池电压低于充电截止电压时，二极管打开，恢复充电，从而达到防过充保护电池的作用。同时，由于取消了检测电路，使整个电路的功耗大为降低，保证了被充电池能在较短时间获得足够的电能，还使产品成本大为降低。
本发明采用高亮度白光的发光二极管LED作照明光源，由于LED的启动电压要求≥3.2V/DC，因此对输入电源的要求较高。本发明选用高电压的1.5V碱性可充电池二颗串联，其输出最大电压3.0～3.2V，但还不能满足LED的启动电压要求，必须采用升压电路，使保证有3.2V/颗LED的工作电压，若采用分立元件，会增加很大的电路功耗，使电池的电容量浪费在电路功耗上。为此，本发明采用高亮度白光LED驱动器，既能将电压升至所需的工作参数，又能达到输出稳定，使LED不致发生闪烁，且电路功耗大为降低。
任何可充电池的过度放电，例如电池电压低于0.6V以后，均会影响其循环充放电寿命，若放电过甚，还会引起电池漏液等后果。因此，使用充电电池的电器，均会将防止过放电的截止电压根据所应用电池的特性，设计截止电压控制电路，以防电池放电过度。
当点亮发光二极管LED时，由串联的二颗电池供电，电池电压低于2.5V时，达到驱动器G5111工作电压的下限，其停止输出电流，LED熄灭。此时并不一定完全终止放电。为了保障碱性可充电池不会因过度放电而受损害，本发明在驱动器G5111的输出端24串接二个电阻器R2、R3，通过调节阻值可在电池放电电压达到截止电压时，放电电流趋于0，从而做到防止电池放电过度。
鉴于碱性可充电池的特性，在为其充电时最理想的是每颗电池单独充电，因此充电器的充电应该是并联充电方式。但又因放电设备的电压需要，其工作时是串联应用的，为了在同一设备上既要并联充电又要串联放电，本发明巧妙地利用了具有十二只脚的二段式充放电切换开关，以二段式切换方式进行开与关。当开关位在充电端时，电池处于并联状态，太阳能硅光电池的输入电能同时为二颗碱性可充电池充电；当开关位在照明端时，电池处于串联状态，以≥2.4V电压放电，点亮LED。即仅在照明和充电之间相互切换，达到并联充电、串联放电的功效，同时也让电池能经常处于充电状态，有足够的电容量来点亮LED。
如图2所示，在壳体1底部设置有内凹式插槽8，内凹式插槽8通过***安装的可拆式车把座9与自行车车把连接。也就是当安装到自行车车把上时，将可拆式车把座9上的凸块***到内凹式插槽8中固紧。这样，本发明的多功能照明电器就成为一盏车灯，且上下角度任意可调，适于安装在各种型号的自行车车把上。
参看图3，通过壳体1底部的内凹式插槽8，还可安装到折叠式灯架或固定式台灯座上，作为一个携带方便的小台灯。
Claims (3)
1.一种太阳能充电式多功能照明电器，它包括壳体、光源、灯罩和电池，其特征在于，所述壳体上装有与内置线路板连接的太阳能电池板，在壳体上还装有开关和电池仓盖；
所述线路板设有升高电压的驱动器电路，驱动器的其中二个输出端连接电子感应器L1，再连接场效应二极管D1，场效应二极管D1与发光二极管LED连接，在场效应二极管D1与发光二极管LED之间连接输出电容器C2，驱动器的另一个输出端串接放电控制电阻器R2、R3，电阻器R2、R3连接输出电容器C1，驱动器的还有二个输出端接地，在太阳能电池板中的硅光电池正极与可充电池正极之间串接一个肖特基二极管作为防过充控制元件，肖特基二极管和输出电容器C1均与二段式充放电切换开关连接，以使可充电池并联充电、串联放电。
2.根据权利要求1所述的太阳能充电式多功能照明电器，其特征在于，所述可充电池选用高电压的碱性可充电池。
3.根据权利要求1所述的太阳能充电式多功能照明电器，其特征在于，所述可充电池以二颗串联方式，每颗电池在1.5V以上。
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