球形透镜太阳能聚光充电装置研究

李瑞阳

摘 要：太阳光是一种取之不尽用之不竭的绿色能源，如能将太阳光合理有效的利用将会实现很大的便利。移动电源按充电方式分直接电源充电式和太阳能式，现有的太阳能移动电源的太阳能板都是平板，目前还没有用弧形或球形太阳能板做的太阳能聚光充电装置，也没有通过配上指南针来调整摆放位置的太阳能聚光充电装置。文章介绍一种球形透镜太阳能聚光充电装置。该装置包括聚光系统、电能输入输出控制系统，聚光系统置于顶部可以对太阳光进行汇聚并将光能转化为电能，指南针确定装置摆放的最佳位置保证最大效率的接受太阳光，电能输入输出控制系统将电能储存为化学能并用以照明或通过USB接口输出电能。本装置可以给所有带USB充电的设备使用如手机、平板电脑、MP4等电子产品，而且还可以作为照明装置使用，非常实用。

关键词：球形透镜太阳能聚光；聚光充电装置；电能输入输出控制系统

1 背景技术

太阳光是取之不尽用之不竭的绿色能源，将太阳光合理有效的收集并利用是人类科学进步的体现。随着数码电子设备的普及，给人们社会生活带来了极大的方便，电子设备在使用一段时间后需要用充电器或移动电源来充电，在外出行用移动电源就尤其方便。移動电源按充电方式分直接电源充电式和太阳能式，现有的太阳能移动电源的太阳能板都是平板，目前还没有用弧形或球形太阳能板做的太阳能聚光充电装置，也没有通过配上指南针来调整摆放位置的太阳能聚光充电装置。文章将介绍一种球形透镜太阳能聚光充电装置，实现对太阳光汇聚，将光能转化为电能，从而实现对太阳光的合理收集与利用。

2 装置介绍

该球形透镜太阳能聚光充电装置主要包括聚光系统、电能输入输出控制系统两大系统，现将其特征展示如下：

所述聚光系统包括聚光透镜1、太阳能电池板9、指南针3和球座2，所提到的聚光透镜1放置于球座2之上，由于不是紧固在球座上，该聚光系统可随意拿下把玩，所述太阳能电池板9镶嵌于球座2上，同时位于透镜1之下，接受来自透镜1聚集的太阳光，指南针3嵌于球座2内位于均匀透镜1背面，针对不同纬度地区和季节通过指南针3调整透镜1的朝向可以实现聚光效果的最大化；

所述电能输入输出控制系统包括主电路板11、照明单元4、蓄电池组10和基座5，照明单元4位于球座2之下与电路板11连接，蓄电池组10在基座5内的底部与电路板11连接，电路板11位于蓄电池组10和照明单元4之间控制整个与电相关的器件。

其中，球形透镜太阳能聚光充电装置，它的主要特征有如下几点：聚光系统可以实现直接采集光线，避免跟踪光线，不需要外界额外的能量的输入，因而更加节能。整个装置的最佳摆放位置可以通过指南针决定。而电能输入输出控制系统合理控制电能转化，节省了电路的功率损耗。

3 该装置的原理介绍

本装置的目的是针对现有太阳能移动电源对阳光利用效率低下，提出的一种新型球形透镜太阳能聚光充电装置，以提高太阳能的利用效率。它的主要原理是：根据所处地理位置以及季节得到指南针最佳指向角，使装置按照指向角摆放，太阳光通过球形透镜折射汇聚在太阳能电池板上对蓄电池组进行充电，在有设备连接时，电路控制蓄电池组对设备充电，触发延时开关控制节能观赏灯的亮灭状况。

4 装置效果展示

该装置包括聚光系统、电能输入输出控制系统，聚光系统中指南针提供了最佳朝向，使更多的太阳光得以收集，独特形状的太阳能电池板角度及位置设计也使装置获得更多的太阳光。其中的照明单元，可以提供照明，增加了太阳能的利用和功能。其次，电能输入输出控制系统合理控制电能转化，节省了电路功率损耗。最后，该装置小巧美观，极具观赏性。

具体实施方式：

如图1所示：1是透镜，2是球座，3是指南针，4是照明单元，5是基座，6是触发延时开关以及四级电量指示灯，7是MiniUSB电源充电接口，8是USB充电接口。该装置中太阳能电池板9嵌于球座2上，聚光透镜1放置于球座2上，也在太阳能电池板9之上，指南针3嵌于球座2内位于均匀透镜1背面，球座2、照明单元4、基座5依次按由上到下的顺序固定。

如图2所示：4是照明单元，6是触发延时开关以及四级电量指示灯，7是MiniUSB电源充电接口，8是USB充电接口，9是太阳能电池板，10是蓄电池组，11是主电路板。主电路板11完成对电能输入和输出的控制，太阳能电池板9在光照下将太阳能转化为电能，给蓄电池组10充电，电池为5×4V的蓄电池组10，充电时，4级电量指示灯6显示蓄电池的电量情况，触摸延时开关6控制照明单元4关断，只在人触摸后才打开，一定的延时后就关断，节省了能耗，2个USB充电接口8供给手机、平板等移动设备充电，一个为5V 1A，一个为5V 2A，MiniUSB电源充电接口7是5V 1A的，在无太阳光照时接入市电给蓄电池组10充电，保证蓄电池组10有足够的电来给手机、平板等移动设备充电。

5 结束语

在提倡充分利用可再生资源的今天，太阳光作为一种取之不尽用之不竭的绿色能源，如能将太阳光合理有效的收集起来并进行一定的利用，也是人类科学进步的体现。文章介绍的这种球形透镜太阳能聚光充电装置，主要包括聚光系统、电能输入输出控制系统，聚光系统，将光能转化为电能，给所有带USB充电的设备使用如手机、平板电脑、MP4等电子产品，而且还可以作为照明装置使用，具有一定的实用价值。

参考文献

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