球形透鏡太陽能聚光充電裝置研究

李瑞陽

摘 要：太陽光是一種取之不盡用之不竭的綠色能源，如能將太陽光合理有效的利用將會實現很大的便利。移動電源按充電方式分直接電源充電式和太陽能式，現有的太陽能移動電源的太陽能板都是平板，目前還沒有用弧形或球形太陽能板做的太陽能聚光充電裝置，也沒有通過配上指南針來調整擺放位置的太陽能聚光充電裝置。文章介紹一種球形透鏡太陽能聚光充電裝置。該裝置包括聚光系統、電能輸入輸出控制系統，聚光系統置于頂部可以對太陽光進行匯聚并將光能轉化為電能，指南針確定裝置擺放的最佳位置保證最大效率的接受太陽光，電能輸入輸出控制系統將電能儲存為化學能并用以照明或通過USB接口輸出電能。本裝置可以給所有帶USB充電的設備使用如手機、平板電腦、MP4等電子產品，而且還可以作為照明裝置使用，非常實用。

關鍵詞：球形透鏡太陽能聚光；聚光充電裝置；電能輸入輸出控制系統

1 背景技術

太陽光是取之不盡用之不竭的綠色能源，將太陽光合理有效的收集并利用是人類科學進步的體現。隨著數碼電子設備的普及，給人們社會生活帶來了極大的方便，電子設備在使用一段時間后需要用充電器或移動電源來充電，在外出行用移動電源就尤其方便。移動電源按充電方式分直接電源充電式和太陽能式，現有的太陽能移動電源的太陽能板都是平板，目前還沒有用弧形或球形太陽能板做的太陽能聚光充電裝置，也沒有通過配上指南針來調整擺放位置的太陽能聚光充電裝置。文章將介紹一種球形透鏡太陽能聚光充電裝置，實現對太陽光匯聚，將光能轉化為電能，從而實現對太陽光的合理收集與利用。

2 裝置介紹

該球形透鏡太陽能聚光充電裝置主要包括聚光系統、電能輸入輸出控制系統兩大系統，現將其特征展示如下：

所述聚光系統包括聚光透鏡1、太陽能電池板9、指南針3和球座2，所提到的聚光透鏡1放置于球座2之上，由于不是緊固在球座上，該聚光系統可隨意拿下把玩，所述太陽能電池板9鑲嵌于球座2上，同時位于透鏡1之下，接受來自透鏡1聚集的太陽光，指南針3嵌于球座2內位于均勻透鏡1背面，針對不同緯度地區和季節通過指南針3調整透鏡1的朝向可以實現聚光效果的最大化；

所述電能輸入輸出控制系統包括主電路板11、照明單元4、蓄電池組10和基座5，照明單元4位于球座2之下與電路板11連接，蓄電池組10在基座5內的底部與電路板11連接，電路板11位于蓄電池組10和照明單元4之間控制整個與電相關的器件。

其中，球形透鏡太陽能聚光充電裝置，它的主要特征有如下幾點：聚光系統可以實現直接采集光線，避免跟蹤光線，不需要外界額外的能量的輸入，因而更加節能。整個裝置的最佳擺放位置可以通過指南針決定。而電能輸入輸出控制系統合理控制電能轉化，節省了電路的功率損耗。

3 該裝置的原理介紹

本裝置的目的是針對現有太陽能移動電源對陽光利用效率低下，提出的一種新型球形透鏡太陽能聚光充電裝置，以提高太陽能的利用效率。它的主要原理是：根據所處地理位置以及季節得到指南針最佳指向角，使裝置按照指向角擺放，太陽光通過球形透鏡折射匯聚在太陽能電池板上對蓄電池組進行充電，在有設備連接時，電路控制蓄電池組對設備充電，觸發延時開關控制節能觀賞燈的亮滅狀況。

4 裝置效果展示

該裝置包括聚光系統、電能輸入輸出控制系統，聚光系統中指南針提供了最佳朝向，使更多的太陽光得以收集，獨特形狀的太陽能電池板角度及位置設計也使裝置獲得更多的太陽光。其中的照明單元，可以提供照明，增加了太陽能的利用和功能。其次，電能輸入輸出控制系統合理控制電能轉化，節省了電路功率損耗。最后，該裝置小巧美觀，極具觀賞性。

具體實施方式：

如圖1所示：1是透鏡，2是球座，3是指南針，4是照明單元，5是基座，6是觸發延時開關以及四級電量指示燈，7是MiniUSB電源充電接口，8是USB充電接口。該裝置中太陽能電池板9嵌于球座2上，聚光透鏡1放置于球座2上，也在太陽能電池板9之上，指南針3嵌于球座2內位于均勻透鏡1背面，球座2、照明單元4、基座5依次按由上到下的順序固定。

如圖2所示：4是照明單元，6是觸發延時開關以及四級電量指示燈，7是MiniUSB電源充電接口，8是USB充電接口，9是太陽能電池板，10是蓄電池組，11是主電路板。主電路板11完成對電能輸入和輸出的控制，太陽能電池板9在光照下將太陽能轉化為電能，給蓄電池組10充電，電池為5×4V的蓄電池組10，充電時，4級電量指示燈6顯示蓄電池的電量情況，觸摸延時開關6控制照明單元4關斷，只在人觸摸后才打開，一定的延時后就關斷，節省了能耗，2個USB充電接口8供給手機、平板等移動設備充電，一個為5V 1A，一個為5V 2A，MiniUSB電源充電接口7是5V 1A的，在無太陽光照時接入市電給蓄電池組10充電，保證蓄電池組10有足夠的電來給手機、平板等移動設備充電。

5 結束語

在提倡充分利用可再生資源的今天，太陽光作為一種取之不盡用之不竭的綠色能源，如能將太陽光合理有效的收集起來并進行一定的利用，也是人類科學進步的體現。文章介紹的這種球形透鏡太陽能聚光充電裝置，主要包括聚光系統、電能輸入輸出控制系統，聚光系統，將光能轉化為電能，給所有帶USB充電的設備使用如手機、平板電腦、MP4等電子產品，而且還可以作為照明裝置使用，具有一定的實用價值。

參考文獻

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