专利名称：无线充电系统、光源提供装置及充电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子设备制造技术领域，特别涉及一种无线充电系统、光源提供装置及充电装置。
背景技术：
随着人们生活水平的不断提高，各类移动式电子设备功能越来越强大，使用越来越普遍。然而随着功能的强大，移动式电子设备的耗电问题也越来越突出。因此，如何为移动式电子设备及时地进行充电成为了亟待解决的问题。传统的有线充电方式需要把供电电源和被充电设备如手机之间通过线缆连接起来，因此非常麻烦，特别是当对几个不同设备同时进行充电时将会更增加使用者的负担。并且各种设备之间的有线充电接口多种多样， 无法实现通用，导致了大量不同类型接口充电器的存在，造成了很大的资源浪费。因此，人们就开发出了无线充电的方式，通过无线充电能够摆脱线缆与各种接口的烦恼，极大的方便了人们的生活。但是现有的无线充电方式大都是利用微波，电磁感应，磁共振的原理进行无线充电，也就是大都利用无线电波实现能量的传输，因此结构非常复杂，成本较高，并且由于能量传输效率对充电设备与被充电设备之间线圈的大小，位置以及角度有严重的依赖，因此不同厂商的设备无法实现通用，从而导致使用很不方便。更为严重的是泄露的电磁辐射可能对人体尤其是孕妇婴儿等可能造成潜在的严重伤害。因此目前需要一种更为方便、快捷、节能的无线充电方式。
实用新型内容本实用新型的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决目前无线充电方式结构复杂，充电效率低的缺陷。为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种无线充电系统，包括光源提供装置，所述光源提供装置用于发射特定波段的光线以提供特定波段内的光谱能量；和光电转换装置，所述光电转换装置具有光吸收板，所述光吸收板对于所述特定波段内的光谱能量具有高的光电转换效率以将所述光谱能量转化为电能。本实用新型实施例通过光源提供装置为光电转换装置提供特定波段的光线，从而能够极大地提高无线充电的充电效率。在本实用新型的一个实施例中，所述光吸收板包括采用SiC或III-V族化合物半导体材料制作的多结结构光电池，所述化合物半导体材料的禁带宽度与所述特定波段对应。通过多结直接禁带化合物半导体材料光吸收板的转化效率可以达到70%以上，如 InGaN, InGaP，AlGaN等电池，如果配合采用紫光LED或蓝光LED等，可以实现非常高的电能传输效率。在本实用新型的一个实施例中，所述光源提供装置进一步包括发光模块，用于发射特定波段的光线以提供特定波段内的光谱能量；和供电管理模块，用于为所述发光模块
{共 ο[0008]在本实用新型的一个实施例中，所述光源提供装置还包括位于所述发光模块后端的反光层。在本实用新型的一个实施例中，所述发光模块为LED、LED阵列或低功率激光器。在本实用新型的一个实施例中，所述LED或LED阵列包括白光LED、蓝光LED、紫外光LED和紫光LED中的一种或多种。在本实用新型的一个实施例中，还包括感应单元用于检测放置在光源提供装置之上的电子设备的面积和/或位置，控制模块用于根据电子设备的面积/或位置选择性地开启发光模块中的一部分或全部。在本实用新型的一个实施例中，所述感应单元为电容触屏、电阻触屏、光线传感器或压力传感器。在本实用新型的一个实施例中，还包括聚光单元，所述聚光单元用于对所述发光模块发射的光线进行聚光。本实用新型另一方面还提出了一种光源提供装置，包括发光模块，所述发光模块用于发射特定波段的光线以提供特定波段内的光谱能量；和供电管理模块，所述供电管理模块用于为所述发光模块供电。在本实用新型的一个实施例中，所述发光模块为LED、LED阵列或低功率激光器。在本实用新型的一个实施例中，具体地，所述LED、LED阵列包括白光LED、蓝光 LED (转换效率60%以上)，紫外LED或紫光LED (转换效率80%以上)中的一种或多种。在本实用新型的一个实施例中，还包括感应单元，所述感应单元用于根据放置在所述发光模块之上电子设备的面积和/或位置选择性地开启所述发光模块中的一部分或全部。在本实用新型的一个实施例中，所述感应单元为电容触屏、电阻触屏、光线传感器或压力传感器。在本实用新型实施例中，感应单元可根据电子设备的大小，选择开启相应的发光模块中的一部分，从而可以实现光源提供装置的通用性。在本实用新型的一个实施例中，还包括聚光单元，所述聚光单元用于对所述发光模块发射的光线进行聚光，例如可采用菲涅耳聚焦透镜。在本实用新型实施例中，可通过聚光单元将大片的LED阵列发射的光线汇聚至光电转换装置，从而提高充电速度和充电效率。在本实用新型的一个实施例中，还包括位于所述发光模块后端的反光层，通过该反光层可提高光线利用率，从而进一步提高光电转化效率。本实用新型实施例另一方面还提出了一种充电装置，包括光吸收板，所述光吸收板对于所述特定波段内的光谱能量具有高的光电转换效率以将所述光谱能量转化为电能； 和储电单元，所述储电单元与所述光吸收板相连以存储所述电能。在本实用新型的一个实施例中，所述光吸收板包括采用SiC或III-V族化合物半导体材料制作的多结结构光电池，所述化合物半导体材料的禁带宽度与所述特定波段对应。本实用新型实施例另一方面还提出了一种电子设备，包括如上所述的充电装置。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
[0023]本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从
以下结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1为本实用新型实施例的无线充电系统结构图；图2为本实用新型一个实施例光源提供装置为具有光电转换装置的电子设备充电的示意图；图3为本实用新型实施例光源提供装置为具有光电转换装置的电子设备充电的立体图；图4为本实用新型实施例光源提供装置的示意图；图5为本实用新型另一个实施例光源提供装置为具有光电转换装置的电子设备充电的示意图；图6为本实用新型实施例光源提供装置的结构图；图7为本实用新型实施例的充电装置结构图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附
图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。如图1所示，为本实用新型实施例的无线充电系统结构图。该无线充电系统包括光源提供装置100和光电转换装置200。光源提供装置100用于发射特定波段的光线以提供特定波段内的光谱能量。光电转换装置200具有光吸收板，该光吸收板对于特定波段内的光谱能量具有高的光电转换效率以将光谱能量转化为电能，从而实现为电子设备的无线充电。本实用新型实施例通过光源提供装置100为光电转换装置200提供特定波段的光线， 从而能够极大地提高无线充电的充电效率。在本实用新型的一个实施例中，该光吸收板包括采用SiC或III-V族化合物半导体材料制作的多结结构光电池，该化合物半导体材料的禁带宽度与所述特定波段对应，例如SiC、InGaN.AlGaN, InGaP或hGaNAs等。具体地，例如光源提供装置包括大功率高亮度的LED或LED阵列，如蓝光LED、紫外LED或紫光LED等。在本实用新型的另一个实施例中， 光源提供装置还可包括低功率激光器。本实用新型实施例通过多节直接禁带化合物半导体材料光吸收板的转化效率可以达到70%以上，如SiC、InGaN, InGaP, AlGaN或hGaNAs等电池，如果配合采用紫光LED 或蓝光LED等，可以实现非常高的电能传输效率。在本实用新型的一个实施例中，电子设备还可使用透明的薄膜电池或普通的太阳能电池作为光电转换装置200，如在手机屏幕上安装透明薄膜太阳能电池等，尽管转换效率会低一些，却方便了使用，对产品外观也无任何影响。在本实用新型的一个实施例中，所述光源提供装置包括大功率高亮度的LED、LED 阵列或低功率激光器。具体地，所述LED阵列包括白光LED、蓝光LED(转换效率60% )，紫外LED或紫光LED (转换效率80% )中的一种或多种。如图2所示，为本实用新型实施例光源提供装置为具有光电转换装置的电子设备充电的示意图。如图3所示，为本实用新型实施例光源提供装置为具有光电转换装置的电子设备充电的立体图。如图4所示，为本实用新型实施例光源提供装置的示意图。在本实用新型实施例中，光源提供装置100为板状，使得电子设备可放置在光源提供装置100之上，在进行无线充电时，电子设备上具有光电转换装置200中光吸收板的面与光源提供装置100相对，优选地，光源提供装置100与光电转换装置相互接触，从而使得光源提供装置发射出的大部分光都能够进入到光电转换装置200之中。但是需要说明的是，虽然在该图中光源提供装置100与光电转换装置200是直接接触的，但由于光具有在短距离内衰减非常小的特性且不会对四周构成辐射影响，因此光源提供装置100与光电转换装置200也可以间隔有预定的距离。在本实用新型的一个实施例中，为了避免在体积较小的电子设备放置到光源提供装置之上时，光源提供装置100的LED阵列全部开启，从而造成不必要的浪费的缺陷。在本实用新型中，光源提供装置100还包括感应单元130，感应单元130用于检测放置在光源提供装置100之上的电子设备的面积和/或位置，控制模块160用于根据电子设备的面积/或位置选择性地开启发光模块110中的一部分或全部。优选地，感应单元130为电容触屏、电阻触屏、光线传感器或压力传感器。在本实用新型实施例中，感应单元130可根据电子设备的大小，选择开启相应的发光模块中的一部分，从而可以实现光源提供装置100的通用性。在本实用新型的一个实施例中，该光源提供装置100还包括位于发光模块110后端的反光层140，通过该反光层140可提高光线利用率，从而进一步提高光电转化效率。如图5所示，为本实用新型另一个实施例光源提供装置为具有光电转换装置的电子设备充电的示意图。在该实施例中，在光源提供装置100与光电转换装置200之间还设有聚光透镜，将光源提供装置100发出的光线进行汇聚，从而提高了光电转换效率和充电的能量密度。在本实用新型的其他实施例中还可以采用菲涅耳聚焦透镜等。在本实用新型的其他实施例中，光源提供装置100还可以设置在上方，从而可为下面的多个具有光电转换装置200的电子设备充电。在本实用新型的实施例中，为了增大光源提供装置的通用性，即使得光源提供装置既可为手机、iPhone等较小的移动终端充电，也可为iPad、手持电脑、笔记本等较大的终端设备充电，因此通常光源提供装置的尺寸大于电子设备的尺寸。如图3所示，在一个光源提供装置100之上可同时为两个大小不同的光电转换装置200充电。如图6所示，为本实用新型实施例光源提供装置的结构图。光源提供装置100包括发光模块110、供电管理模块120。发光模块110用于发射特定波段的光线以提供特定波段内的光谱能量。供电管理模块120用于为发光模块110供电。为了避免在体积较小的电子设备放置到光源提供装置之上时，光源提供装置100 的LED阵列全部开启，从而造成不必要的浪费的缺陷。在本实用新型中，光源提供装置100 还包括感应单元130和控制模块160，感应单元130用于检测放置在光源提供装置100之上的电子设备的面积和/或位置，控制模块160用于根据电子设备的面积/或位置选择性地开启发光模块110中的一部分或全部。优选地，感应单元130为电容触屏、电阻触屏、光线传感器或压力传感器等。在本实用新型实施例中，感应单元130可根据电子设备的大小，选择开启相应的发光模块中的一部分，从而可以实现光源提供装置100的通用性。在本实用新型的一个实施例中，光源提供装置100还包括聚光单元，聚光单元用于对所述发光模块发射的光线进行聚光，例如优选可采用菲涅耳聚焦透镜。在本实用新型实施例中，可通过聚光单元将大片的LED阵列发射的光线汇聚至光电转换装置，从而提高了光电转换效率和充电的能量密度。如图7所示，为本实用新型实施例的充电装置结构图。该充电装置300包括光吸收板310和储电单元320。光吸收板310对于特定波段内的光谱能量具有高的光电转换效率以将所述光谱能量转化为电能。储电单元320与光吸收板310相连以存储电能，从而为电子设备供电。通过本实用新型实施例的光吸收板能够实现对特定波段内光谱能量具有很高的转换效率从而提高充电效率。在本实用新型的一个实施例中，光吸收板310包括采用SiC或III-V族化合物半导体材料制作的多结结构光电池，该化合物半导体材料的禁带宽度与所述特定波段对应， 例如 SiC、InGaN, InGaP, AlGaN 或 InGaNAs 等。本实用新型实施例还提出了一种电子设备，包括如上所述的充电装置。本实用新型实施例的无线充电系统还具有如下优点，1、能量的传输媒介采用的是光而不是电磁波，从而无电磁辐射危害，对人体绝对
无害；2、光源提供装置的面积可以做得很大，因此可同时对多个设备充电，通用性强，同时可根据需要控制仅充电位置的光源打开，从而非常节能；3、能量传输密度可以做得很大，不像电磁充电方式那样需要线圈尺寸匹配与位置的精确调节才能得到需要的电压与功率，不同的光吸收板面积意味着不同的功率，对于移动设备需要的不同电压采用不同的光吸收板即可；4、无电磁兼容性问题，不会泄露出电磁辐射，不对不会对其它电子元件电子设备产生影响，不干扰其它无线通讯信号，如手机信号等；5、光线能量随距离增加衰减较小，有效传输距离较远，不像电磁充电那样需要近场耦合或者是复杂的定向波束技术；6、光源提供装置采用平板结构光泄露小，对环境或人体影响非常小；7、适用于各种外壳材料，可以对采用各种外壳材料的移动设备进行充电，比如带皮套的设备、塑料外壳的，金属外壳的等，而电磁式充电设备对金属外壳的设备则无能为力，难以达到满意效果；8、光电转换装置在太阳光下仍旧能提供一定的转换效率，在没有充电电源的情况下可通过太阳光或其它光源进行紧急充电，供应应急时用，电磁感应式充电则在任何情况
8下必须有外部供电电源才能进行充电；9、由于不同移动设备的电压与功率的需求主要通过调节光吸收板的结构来实现， 因此光源提供装置还具有高兼容性的优势，可以兼顾不同公司的不同标准，不需要统一的标准，只需要满足基础要求即可，因此不同的设备可以在功能上实现通用，只是能量传输效率可能会有些差别。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。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限定。
权利要求1.一种无线充电系统，其特征在于，包括光源提供装置，所述光源提供装置用于发射特定波段的光线以提供特定波段内的光谱能量；和光电转换装置，所述光电转换装置具有光吸收板，所述光吸收板对于所述特定波段内的光谱能量具有高的光电转换效率以将所述光谱能量转化为电能。
2.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述光吸收板包括采用SiC或 III-V族化合物半导体材料制作的多结结构光电池，所述化合物半导体材料的禁带宽度与所述特定波段对应。
3.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述光源提供装置进一步包括发光模块，用于发射特定波段的光线以提供特定波段内的光谱能量；和供电管理模块，用于为所述发光模块供电。
4.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述光源提供装置还包括位于所述发光模块后端的反光层。
5.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述发光模块为LED、LED阵列或低功率激光器。
6.如权利要求5所述的无线充电系统，其特征在于，所述LED或LED阵列包括白光LED、 蓝光LED、紫外光LED和紫光LED中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，还包括感应单元，用于检测放置在光源提供装置之上电子设备的面积和/或位置；和控制模块，用于根据电子设备的面积/或位置选择性地开启所述发光模块中的一部分或全部。
8.如权利要求7所述的无线充电系统，其特征在于，所述感应单元为电容触屏、电阻触屏、光线传感器或压力传感器。
9.如权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，还包括聚光单元，所述聚光单元用于对所述发光模块发射的光线进行聚光。
10.一种光源提供装置，其特征在于，包括发光模块，所述发光模块用于发射特定波段的光线以提供特定波段内的光谱能量；和供电管理模块，所述供电管理模块用于为所述发光模块供电。
11.如权利要求10所述的光源提供装置，其特征在于，所述发光模块为LED、LED阵列或低功率激光器。
12.如权利要求11所述的光源提供装置，其特征在于，所述LED阵列包括白光LED、蓝光LED、紫外光LED和紫光LED中的一种或多种。
13.如权利要求10所述的光源提供装置，其特征在于，还包括感应单元，用于检测放置在光源提供装置之上电子设备的面积和/或位置；和控制模块，用于根据电子设备的面积/或位置选择性地开启所述发光模块中的一部分或全部。
14.如权利要求13所述的光源提供装置，其特征在于，所述感应单元为电容触屏、电阻触屏、光线传感器或压力传感器。
15.如权利要求10所述的光源提供装置，其特征在于，还包括聚光单元，所述聚光单元用于对所述发光模块发射的光线进行聚光。
16.如权利要求10所述的光源提供装置，其特征在于，还包括 位于所述发光模块后端的反光层。
17.一种充电装置，其特征在于，包括光吸收板，所述光吸收板对于所述特定波段内的光谱能量具有高的光电转换效率以将所述光谱能量转化为电能；和储电单元，所述储电单元与所述光吸收板相连以存储所述电能。
18.如权利要求17所述的充电装置，其特征在于，所述光吸收板包括采用SiC或III-V 族化合物半导体材料制作的多结结构光电池，所述化合物半导体材料的禁带宽度与所述特定波段对应。
19.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求17-18任一项所述的充电装置。
专利摘要本实用新型提出一种无线充电系统，包括光源提供装置，所述光源提供装置用于发射特定波段的光线以提供特定波段内的光谱能量；和光电转换装置，所述光电转换装置具有光吸收板，所述光吸收板对于所述特定波段内的光谱能量具有高的光电转换效率以将所述光谱能量转化为电能。本实用新型实施例通过光源提供装置为光电转换装置提供特定波段的光线，从而能够极大地提高无线充电的充电效率。
文档编号H02N6/00GK202059350SQ20112015108
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者赵东晶 申请人:赵东晶