一种基于超级电容的储能照明装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于超级电容的储能照明装置，包括DC/DC充电单元、超级电容器、调压恒流LED驱动单元和LED照明单元；所述的DC/DC充电单元包括充电PCB板，以及与充电PCB板相连接的正极充电柱和负极充电柱；所述的超级电容器的正极分别与正极充电柱、调压恒流LED驱动单元的正极相连接；超级电容器的负极分别与负极充电柱、调压恒流LED驱动单元的负极相连接；所述的调压恒流LED驱动单元包括调压模块和LED驱动模块，LED驱动模块与LED照明单元相连接。本实用新型以超级电容作为储能单元，既可以作为固定装置的照明又可以作为便携式进行照明，超级电容能够保证在市电供电时的工作又能保证市电断电之后的应急照明。
【专利说明】—种基于超级电容的储能照明装置【技术领域】
[0001]本实用新型属于照明装置【技术领域】，涉及一种基于超级电容的储能照明装置。
【背景技术】
[0002]超级电容(法拉电容、黄金电容)与现在的可充电电池相比具有如下优点；1、安全性:可以大电流充放电(充电时间数十秒至数分钟就)不会发热、燃烧甚至爆炸；2、长寿命:循环寿命达几十万次以上，性价比突出；3、绿色环保:拆解后可以回收没有污染；4、良好的低温性能:可在零下40度正常工作；5、功率密度高:超过10KW/KG。
[0003]大功率LED手电筒是以白色发光二极管作为光源的一种新型移动照明工具，它具有省电、耐用、亮度高、寿命长等优点。随着性价比的日益提高，已经替代了大部分用白炽灯做光源的传统手电筒，成为人们日常生活中一种必不可少的应急照明工具。但是，在人们需要紧急照明的情况下，却发现手电筒越来越暗淡无光，或电池的寿命已经终结，这是十分令人沮丧的。即使是使用了现代的可充电LED手电筒，也需要数小时才能充满电，远远不能满足人们紧急照明的需求。
[0004]2009年美国5.11公司首先推出了超级电容大功率LED手电筒UC3.400，并与2011年又做了进一步的改进，推出了终生免维护战术手电PC3.300，将尾部外置式DC/DC充电器移至手电筒颈部，减小了体积，其快速充电时间缩短到90S。产品推出后在业界得到了好评，广泛的应用到军队、警察以及户外应急、突发事件下的移动照明。但是该产品仍明显存在两处不足；一是外置式DC/DC快速充电器与超级电容大功率LED手电筒充电时采用的是镀金弹簧PIN针与镀金 PCB层接触，由于充电电流很大(通常会在8A以上)，经过反复接触、摩擦，以及长期受外部潮湿坏境和空气的影响会发生氧化，接触部位的电阻逐步增大，充电性能逐步降低，甚至会使整个产品失效；二是外置式DC/DC降压型充电器仅适用于车载DC12V充电，如果要使用市电AC充电，还需要将AC/DC适配器与DC/DC充电器相配合才能完成充电，因此产品的配件和体积增加，不便于携带，尚不能跟好地满足快速、应急反应的需求。
实用新型内容
[0005]本实用新型解决的技术问题在于提供一种基于超级电容的储能照明装置，提高产品的可靠性和移动便携性，满足人们在应急场合的使用需求，使产品做到终身免维护。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案来实现:
[0007]—种基于超级电容的储能照明装置，包括DC/DC充电单元、超级电容器、调压恒流LED驱动单元和LED照明单元；
[0008]所述的DC/DC充电单元包括充电PCB板，以及与充电PCB板相连接的正极充电柱和负极充电柱；
[0009]所述的超级电容器的正极分别与正极充电柱、调压恒流LED驱动单元的正极相连接；超级电容器的负极分别与负极充电柱、调压恒流LED驱动单元的负极相连接；
[0010]所述的调压恒流LED驱动单元包括调压模块和LED驱动模块，调压模块与超级电容器相连接，LED驱动模块与LED照明单元相连接。
[0011]所述的DC/DC充电单元单独封装，设置在超级电容器与调压恒流LED驱动单元之间，或者设置在储能照明装置的尾端。
[0012]所述的DC/DC充电单元包括DC/DC充电单元外壳，第一 PCB、第二 PCB分别封装DC/DC充电单元外壳的两端，第三PCB设置在第一 PCB、第二 PCB之间并用导热胶填充；DC插头连接在第一 PCB、第三PCB之间，正极充电柱、负极充电柱分别设置在第二 PCB上，正极充电柱还与第一 PCB相连接，负极充电柱还与负极充电柱相连接。
[0013]所述的第一 PCB上还设置有LED双色指示灯，对充电状态进行显示。
[0014]所述的超级电容器由单节超级电容器、多节超级电容器串联或者多节超级电容器构成。
[0015]所述的DC/DC充电单元与市电电源相连接，市电电源向超级电容器充电，并经调压恒流LED驱动单元为LED照明单元供电；在市电电源断电后超级电容器经调压恒流LED驱动单元为LED照明单元恒流供电。
[0016]所述的DC/DC充电单元与直流充电电源相连接，直流充电电源通过DC/DC充电单元向超级电容器充电；超级电容器充电完成后，DC/DC充电单元断开与直流充电电源的连接，超级电容器经调压恒流LED驱动单元为LED照明单元恒流供电。
[0017]所述的储能照明装置为LED手电筒，超级电容器设置在手电筒外壳内，DC/DC充电单元封装为与手电筒外壳相匹配的结构，调压恒流LED驱动单元与开关相连接，LED照明单兀设置在聚光器内。
[0018]所述的手电筒外壳为圆柱体，DC/DC充电单元封装在导热金属材料制成的圆柱体结构内，充电PCB板作为DC/DC充电单元的封装盖板，正极充电柱和负极充电柱分别与超级电容器相接触。
[0019]所述的DC/DC充电单元与直流电源相连接后，经过充电PCB板输出恒定电流，恒定电流经正极充电柱与超级电容的正极紧密接触，超级电容的负极与负极充电柱紧密接触，形成快速充电回路；
[0020]超级电容器的正极与调压恒流LED驱动单元的正极紧密接触，超级电容器的负极经过手电筒外壳调压恒流LED驱动单元相连接。
[0021]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果:
[0022]1、本实用新型以超级电容作为储能单元，既可以作为固定装置的照明又可以作为便携式进行照明，超级电容能够保证在市电供电时的工作又能保证市电断电之后的应急照明；而且配合DC/DC充电单元的快速充电，DC/DC快速充电单元置于手电筒的封闭腔体内一次性安装到位，形成了良好的欧姆接触；并且通过调压恒流LED驱动单元对超级电容器放电随电压变化进行调节，保证了 LED照明单元的恒流工作。
[0023]2、本实用新型的DC/DC充电单元可以进行快速充电，DC/DC快速充电器的输入电流要小于输出电流的若干倍，所以通过标准的笔记本插头与DC插座连接，能可靠地承受在额定电流下数万次的插拔，确保了长期使用充电性能的可靠。
[0024]3、本实用新型只需配备一根一端是DC插头另一端是车载点烟器插头的连接器，减少了外置DC/DC快速充电器这个配件，使整个产品的携带体积减小；
[0025]4、本实用新型还可以通过AC/DC充电器直接通过DC插头直接给手电筒充电，避免了中间环节，使用更加简便可靠。通过上述创新和积极地改进，使产品能够满足在突发事件情况下的应急移动照明的需求，并使产品真正做到终身免维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是DC/DC充电单元在尾部的LED手电筒的结构示意图；
[0027]图2是DC/DC充电单元在颈部的LED手电筒的结构示意图；
[0028]图3是DC/DC充电单元的平面安装示意图；
[0029]其中:1为手电筒外壳；2为DC/DC充电单元；3为超级电容器；4为调压恒流LED驱动单元；5为LED照明单元；
[0030]21为DC/DC充电单元外壳；22为DC插头；23为LED双色指示灯；24为第一 PCB ；25为第三PCB ；26为第二 PCB ；27为正极充电柱；28为负极充电柱；29为导热胶。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
[0032]本实用新型提供的基于超级电容的储能照明装置，既可以作为固定装置的照明又可以作为便携式进行照明。
[0033]参见图1、图2，对本实用新型的结构单元进行说明:
[0034]一种基于超级电容的储能照明装置，包括DC/DC充电单元2、超级电容器3、调压恒流LED驱动单元4和LED照明单元5 ；
[0035]所述的DC/DC充电单元2包括充电PCB板，以及与充电PCB板相连接的正极充电柱和负极充电柱；
[0036]所述的超级电容器3的正极分别与正极充电柱、调压恒流LED驱动单元4的正极相连接；超级电容器3的负极分别与负极充电柱、调压恒流LED驱动单元4的负极相连接；
[0037]所述的调压恒流LED驱动单元4包括调压模块和LED驱动模块，调压模块与超级电容器3相连接，LED驱动模块与LED照明单元5相连接。
[0038]参见图1、图2，所述的DC/DC充电单元2单独封装，设置在超级电容器3与调压恒流LED驱动单元4之间，或者设置在储能照明装置的尾端。
[0039]参见图3，所述的DC/DC充电单元2包括DC/DC充电单元外壳21，第一 PCB24、第二PCB25分别封装DC/DC充电单元外壳21的两端，第三PCB26设置在第一 PCB24、第二 PCB25之间并用导热胶29填充；DC插头22连接在第一 PCB24、第三PCB26之间，正极充电柱27、负极充电柱28分别设置在第二 PCB25上，正极充电柱27还与第一 PCB24相连接，负极充电柱28还与负极充电柱28相连接。
[0040]所述的第一 PCB24上还设置有LED双色指示灯23，对充电状态进行显示。
[0041]根据照明装置输出功率、续航时间和体积的要求，所述的超级电容器3由单节超级电容器、多节超级电容器串联或者多节超级电容器构成。
[0042]以下给出应急照明的实施例:
[0043]所述的DC/DC充电单元2与市电电源相连接，市电电源向超级电容器3充电，并经调压恒流LED驱动单元4为LED照明单元5供电；在市电电源断电后超级电容器3经调压恒流LED驱动单元4为LED照明单元5恒流供电。
[0044]以下给出便携照明的实施例:
[0045]所述的DC/DC充电单元2与直流充电电源相连接，直流充电电源通过DC/DC充电单元2向超级电容器3充电；超级电容器3充电完成后，DC/DC充电单元2断开与直流充电电源的连接，超级电容器3经调压恒流LED驱动单元4为LED照明单元5恒流供电。
[0046]所述的储能照明装置为LED手电筒，超级电容器3设置在手电筒外壳I内，DC/DC充电单元封装为与手电筒外壳I相匹配的结构，调压恒流LED驱动单元4与开关相连接，LED照明单元5设置在聚光器内。
[0047]所述的手电筒外壳I为圆柱体，DC/DC充电单元封装在导热金属材料制成的圆柱体结构内，充电PCB板作为DC/DC充电单元的封装盖板，正极充电柱和负极充电柱分别与超级电容器3相接触。
[0048]所述的DC/DC充电单元与直流电源相连接后，经过充电PCB板输出恒定电流，恒定电流经正极充电柱与超级电容的正极紧密接触，超级电容的负极与负极充电柱紧密接触，形成快速充电回路；
[0049]超级电容器的正极与调压恒流LED驱动单元4的正极紧密接触，超级电容器的负极经过手电筒外壳I调压恒流LED驱动单元4相连接。
[0050]下面给出具体的实施例。
[0051]实施例1
[0052]储能照明装置为LED手电筒，包括超级电容器、LED驱动单元、LED照明单元、手电筒外壳，DC/DC快速充电器作为一个独立的单元按装于手电筒壳体内部，集合成一个完整的系统。
[0053]具体的，该手电筒主要有表面经硬质氧化的铝合金外壳、DC/DC快速充电单元、400F/2.7V单体超级电容、调压恒流LED驱动单元、大功率LED照明单元组成。图1实施例手电筒的外形尺寸是，长度170mm头部直径50mm筒身直径38mm ;使用超级电容器是有江苏集盛星泰新能源科技有限公司定制的，外形尺寸是:70*30.5单体400F/2.7V,电容的外壳是正极，中间极是负极，减少了一个密封端口，使产品的长期可靠性进一步提高。
[0054]DC/DC快速充电单元置于手电筒尾部，也可以将DC/DC快速充电单元设计于手电筒筒身的颈部，并通过大电流正、负电极与超级电容的正极和负极紧密接触，法拉电容的负极通过金属外壳与LED驱动单元的负极连接，法拉电容的正极通过弹簧与LED照明单元连接，并通过LED照明单元上开关的通、断来实现LED手电筒照明功能。
[0055]DC/DC快速充电单元采用了金属圆柱形结构，有导热性能良好的金属材料制成，内部包括金属圆柱形DC插座、高频功率型环形电感、DC/DC快速充电PCB板、大电流正、负充电电极、LED充电状态指示灯。DC插座采用了笔记本电脑使用的金属圆柱形插座，并安装在DC/DC快速充电PCB的中间部位。DC/DC快速充电单元使用的高频功率型环形电感直接套嵌在圆柱形DC插座上面，充分利用了内部空间，使整个DC/DC快速充电单元的体积得到很好地控制。大电流正、负充电电极安装在一块双面圆形PCB板上面，并用导线与DC/DC快速充电PCB板连接，同时作为DC/DC快速充电单元的一端盖板。LED充电状态指示灯焊接在另一块PCB板上面，并与DC/DC快速充电PCB板用导线相连接，同时作为DC/DC快速充电单元的另一端盖板。[0056]DC/DC快速充电单元组装好以后在内部注满导热硅胶或导热树脂并加温固化，从而形成一个完整的DC/DC快速充电单元。
[0057]超级电容大功率LED手电筒在工作时，可以将带有车载点烟器插头和DC插头的连接器，分别插上机动车上面的点烟器插口和如附图3所示DC/DC快速充电单元的圆柱形DC插座22上面。插上直流电源后，PCB2快速充电电路板按照设定好的恒流方式开始工作，双色指示灯23红灯点亮，其输出的恒定电流经2只直社φ5ιηιη大电流镀金弹簧PIN针与超级电容的正极紧密接触，超级电容的负极与直径为(p9mm负极充电镀金铜柱紧密接触，形成快速充电回路；当电路内部检测到充电电压接近超级电容器的设定电压值2.7V时，开始转为恒压充电，充电电流逐步下降，直至双色指示灯23绿灯亮，充电结束，整个充电过程仅需150秒。
[0058]储存满电荷的超级电容器的正极其尾部经镀金弹簧与DC/DC升压型LED恒流驱动单元的正极紧密接触，超级电容器的负极经过外壳与DC/DC升压型LED恒流驱动单元的负极相连接，并经过开关形成了完整的电气回路，只要通过操作开关就可以实现照明单元的点亮和关闭。DC/DC快速充电电路板PCB工作时产生的热量经过导热树脂、铝合金外壳与附图1所示的手电筒外壳紧密接触，并有效、均衡地将热量散发出来，保障了快速充电单元可靠的工作。
【权利要求】
1.一种基于超级电容的储能照明装置，其特征在于，包括DC/DC充电单元(2)、超级电容器(3 )、调压恒流LED驱动单元(4 )和LED照明单元(5 ); 所述的DC/DC充电单元(2)包括充电PCB板，以及与充电PCB板相连接的正极充电柱和负极充电柱； 所述的超级电容器(3)的正极分别与正极充电柱、调压恒流LED驱动单元(4)的正极相连接；超级电容器(3)的负极分别与负极充电柱、调压恒流LED驱动单元(4)的负极相连接； 所述的调压恒流LED驱动单元(4)包括调压模块和LED驱动模块，调压模块与超级电容器(3)相连接，LED驱动模块与LED照明单元(5)相连接。
2.如权利要求1所述的基于超级电容的储能照明装置，其特征在于，所述的DC/DC充电单元(2)单独封装，设置在超级电容器(3)与调压恒流LED驱动单元(4)之间，或者设置在储能照明装置的尾端。
3.如权利要求1所述的基于超级电容的储能照明装置，其特征在于，所述的DC/DC充电单元(2)包括DC/DC充电单元外壳(21)，第一 PCB (24)、第二 PCB (25)分别封装DC/DC充电单元外壳(21)的两端，第三PCB (26)设置在第一 PCB (24)、第二 PCB (25)之间并用导热胶(29)填充；DC插头(22)连接在第一 PCB (24)、第三PCB (26)之间，正极充电柱(27)、负极充电柱(28)分别设置在第二 PCB (25)上，正极充电柱(27)还与第一 PCB (24)相连接，负极充电柱(28)还与负极充电柱(28)相连接。
4.如权利要求3所述的基 于超级电容的储能照明装置，其特征在于，所述的第一PCB(24)上还设置有LED双色指示灯(23)，对充电状态进行显示。
5.如权利要求1所述的基于超级电容的储能照明装置，其特征在于，所述的超级电容器(3)由单节超级电容器、多节超级电容器串联或者多节超级电容器构成。
6.如权利要求1所述的基于超级电容的储能照明装置，其特征在于，所述的DC/DC充电单元(2)与市电电源相连接，市电电源向超级电容器(3)充电，并经调压恒流LED驱动单元(4)为LED照明单元(5)供电；在市电电源断电后超级电容器(3)经调压恒流LED驱动单元(4)为LED照明单元(5)恒流供电。
7.如权利要求1所述的基于超级电容的储能照明装置，其特征在于，所述的DC/DC充电单元(2 )与直流充电电源相连接，直流充电电源通过DC/DC充电单元(2 )向超级电容器(3 )充电；超级电容器(3)充电完成后，DC/DC充电单元(2)断开与直流充电电源的连接，超级电容器(3 )经调压恒流LED驱动单元(4 )为LED照明单元(5 )恒流供电。
8.如权利要求1所述的基于超级电容的储能照明装置，其特征在于，所述的储能照明装置为LED手电筒，超级电容器(3 )设置在手电筒外壳(I)内，DC/DC充电单元封装为与手电筒外壳(I)相匹配的结构，调压恒流LED驱动单元(4)与开关相连接，LED照明单元(5)设置在聚光器内。
9.如权利要求8所述的基于超级电容的储能照明装置，其特征在于，所述的手电筒外壳(I)为圆柱体，DC/DC充电单元封装在导热金属材料制成的圆柱体结构内，充电PCB板作为DC/DC充电单元的封装盖板，正极充电柱和负极充电柱分别与超级电容器(3)相接触。
10.如权利要求9所述的基于超级电容的储能照明装置，其特征在于，所述的DC/DC充电单元与直流电源相连接后，经过充电PCB板输出恒定电流，恒定电流经正极充电柱与超级电容的正极紧密接触，超级电容的负极与负极充电柱紧密接触，形成快速充电回路； 超级电容器的正极与调压恒流LED驱动单元(4)的正极紧密接触，超级电容器的负极经过手电筒外壳( I)调压恒流LED驱动单元(4)相连接。
【文档编号】H02J7/00GK203775452SQ201420126615
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】宁涛, 周鸣放, 刘剑飞, 曹世宏, 沈承, 张福才, 胡国昌, 李云 申请人:中国人民解放军总后勤部建筑工程研究所, 常州东村电子有限公司