一种基于被动式直接甲醇燃料电池的led照明系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及清洁能源以及照明的研宄领域，特别涉及一种基于被动式直接甲醇燃料电池的LED照明系统。
【背景技术】
[0002]燃料电池与传统意义上的普通电池有着本质上的差别。燃料电池只要源源不断地提供氧化剂和燃料，就可以实现持续的发电。相反，普通电池由于不可以长时间持续的供给化学原料，因此无法实现无限供电。被动式直接甲醇燃料电池系统使用甲醇溶液作为燃料，通常利用毛细原理以及重力来运作，它具有很多的优点，能量密度高、燃料资源丰富、价格便宜、系统方便、体积细小、运行简单、噪声小以及无污染等优点，被认为是未来最有希望应用于便携式设备和交通工具的化学电源。
[0003]在照明领域，半导体技术近年来日趋成熟并逐渐改变着人们的生活。LED是一种可发光的半导体器件，利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合反应，然后放出过剩的能量引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿色的光，运用三基色原理，在LED上面添加荧光粉，通过改变荧光粉的配比和涂敷参数，就可以得出目标光色的光。由于其具有节能减排、绿色环保等优势，从而开始得到广泛的应用，利用LED作为光源制造出来的LED照明系统慢慢地替代传统的照明灯具。
[0004]近年来，关于被动式直接甲醇燃料电池的研宄越来越受到重视，文献显示国内外的研宄多集中在单池的性能上，输出的能量密度十分有限，而且大部分是关于阳极集电板、阴极集电板以及膜电极的优化并主要停留在理论高度上，将电池应用于实际的范围很小而且并不多见。另外关于LED的研宄重点则主要分布在大功率散热以及出光两个方面，极少涉及到其供电系统，更不会与直接甲醇燃料电池产生关联。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种由被动式直接甲醇燃料电池供电，集成式多芯片LED照明的性能可靠、效率高的照明系统。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]一种基于被动式直接甲醇燃料电池的LED照明系统，包括依次设置的反光杯、燃料注入环、多腔燃料腔体、硅胶密封垫层、阳极集电板、第一聚四氟乙烯垫层、膜电极、第二聚四氟乙烯垫层和阴极集电板，上述各部分四周均分布贯穿孔；所述燃料注入环一次注液将燃料分配到多腔燃料腔体内，随关随停；所述阳极集电板与多腔燃料腔体配合的一端设置有硅胶密封垫层，阳极集电板的另一端设置有第一聚四氟乙烯绝缘垫层，所述第一聚四氟乙烯绝缘垫层与膜电极配合，所述膜电极的另一端设置有第二聚四氟乙烯绝缘垫层，所述第二聚四氟乙烯绝缘垫层与阴极集电板配合，阴极集电板与阳极集电板之间相互绝缘；还包括LED照明模块，所述LED照明模块包括照明电路和LED芯片出光部分，所述照明电路集成在阳极集电板基板内部，所述LED芯片出光部分设置在阴极集电板表面。
[0008]优选的，所述多腔燃料腔体设置有多个小燃料腔并可采取多种排列，每个小燃料腔之间相互独立，所述每个小燃料腔外部均设有注液微孔和排放微孔，所述注液微孔用于燃料注入，所述排放微孔用于排放反应所产生的二氧化碳。
[0009]优选的，所述燃料注入环上开有外部注液孔，注液后燃料储存在燃料注入环的环腔内；环腔内侧设置有多个分流口，分别与多腔燃料腔体上的注液微孔配对，实现分流注液；每个分流口旁设置有密封球，注液后旋转燃料注入环使密封球对准多腔体微孔，注液停止。
[0010]优选的，所述阳极集电板包括阳极基板以及阳极焊盘，所述阳极焊盘置于阳极基板内部，阳极基板的材料采用FR4覆铜板，板厚为1.1 + 0.11mm，除焊盘以外位置全部覆盖黑色油墨，丝印层用白色油墨；焊盘表面镀金，图形尺寸、位置、形状公差范围为±0.03至
0.lmm, LED照明电路线路圆与圆通孔的同轴度误差不高于0.08mm。
[0011]优选的，所述阴极集电板包括阴极基板以及阴极焊盘，所述阴极焊盘置于阴极基板内部，所述阴极基板的材料采用铝基板单面覆铜，板厚为1.6mm ;所有露出的焊盘均镀镍钯金处理，并覆盖白色油墨，要求白色油墨能耐高温不变色。
[0012]优选的，所述照明电路布置在阳极集电板基板内，属于升压恒流驱动电路，包括集电板电流收集单元、升压DC/DC调整器以及系统运行开关，所述系统运行开关共有三个档位，分别是关闭档、弱光档和强光档；所述照明电路把LED照明系统的多个燃料电池单体形成串联关系。
[0013]优选的，所述芯片出光部分集成在阴极集电板表面，所述LED芯片呈矩形阵列排布，采用COB技术封装。
[0014]优选的，所述阳极集电板与阴极集电板上设有焊盘，所述焊盘的分布与燃料腔分布相同，均为按照圆周阵列分布，每个集电板之间相互独立。
[0015]优选的，所述贯穿孔的形状为圆形，通过螺栓穿过贯穿孔将LED照明系统的各部分紧密装配在一起。
[0016]优选的，所述反光环为分层结构的反光杯。
[0017]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0018]1、本发明考虑到被动式直接甲醇燃料电池的优点和LED在照明领域的应用，以多腔体被动式直接甲醇燃料电池作为电源，集成式多芯片LED为负载光源，将两个系统有机的结合起来，实现化学能-电能-光能的转换以及多芯片LED照明便携化的创新设计；本发明依次包括了反光杯、燃料注入环、多腔燃料腔体、硅胶垫层、阳极集电板、聚四氟乙烯垫层、膜电极、聚四氟乙烯垫层和阴极集电板，其中燃料注入环一次注液将燃料分配到多腔体腔体内，随关随停，实现了注液方便的目的；上层多腔燃料腔体既是甲醇溶液储液腔也是电池的结构支撑，下层阴极集电板兼作电池的紧固装置，结构功能的复用极大地提高了系统的紧凑性；一体化设计的阳极集电板，除包含八个镀金焊盘，还运用布线技术将照明电路集成，根据系统输出设计需要，实现串联连接八个单电池组的功能，同时集成的升压DC/DC调整器，可以将电池组的输出稳压到设计需要；同时阴极集电板运用COB技术将两列多芯片LED封装在基板上，并且每个焊盘下端均设置有导电引脚，实现将燃料电池的输出能量输入到多芯片LED中。
[0019]2、本发明采用整体化的设计理念，通过多腔电池结构上的创新和模块化设计，同时将各个燃料电池的安装、连接、输出以及稳压功能集成化设计在集电板上，实现了组装方便、结构紧凑、功能集成、设计灵活、比功率高、照明性能出色的基于被动式直接甲醇燃料电池的LED照明系统。
[0020]3、本发明专利采用结构功能复用的多腔设计，舍弃了传统的单腔结构，相对降低了电池成本，提高了电池的输出功率密度。同时本发明采用一体化构造，配合特殊设计的集电板轻易实现各个电池之间的串联连接和扩展。
[0021]4、本发明系统在集成式多芯片LED上方安置了反光杯，利用LED发出的有限光能，通过光反射器控制主光斑，优化了光照距离和光照面积，大幅提高光照效率。
【附图说明】
[0022]图1是本发明LED照明系统的结构示意图；
[0023]图2是本发明LED照明模块反光杯的结构示意图；
[0024]图3是本发明多腔燃料腔体的结构示意图；
[0025]图4是本发明电池工作模块的阳极集电板结构示意图；
[0026]图5是本发明电池工作模块的阴极集电板结构示意图；
[0027]图6是本发明LED照明模块的照明电路主要布线图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0029]实施例
[0030]如图1所示，本发明基于被动式直接甲醇燃料电池的LED照明系统，由多腔燃料腔体3 (图3为结构立体图)、电池工作模块和LED照明模块三部分组成。如图1所示，系统装配后依次包括反光杯1、燃料注入环2、多腔燃料腔体3、硅胶垫层4、阳极集电板5、第一聚四氟乙烯垫层7-1、膜电极8、第二聚四氟乙烯垫层7-2和阴极集电板9，所述各部分四周均分布贯穿孔；所述燃料注入环一次注液将燃料分配到多腔体腔体内，随关随停；所述阳极集电板5与燃料腔体3配合的一端设置有软硅胶垫层4密封，阳极集电板5的另一端设置有第一聚四氟乙烯绝缘垫层7-1，与膜电极8配合，所述膜电极8的另一端设置有第二聚四氟乙烯绝缘垫层7-2，与阴极集电板9配合，所述阴极集电板9与阳极集电板5之间相互