基于旋转发射镜的激光远距离无线充电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于旋转发射镜的激光远距离无线充电装置，该装置采用控制反射镜的反射角度，达到控制激光出射方向的方法，替代现有技术中的激光器运动，减小电机负载及功耗，增加激光控制精准，同时也能减少基于旋转反射镜的激光远距离无线充电装置外形体积和重量。该装置采用激光作为载体，具有传输距离远、传输效率高、接收装置小、充电速度快且效率高、适合小型电子设备使用等特点。该装置采用的808nm波长半导体激光器和1064nm波长二极管泵浦固体激光器的光束密度、波长分别与砷化镓(GaAs)材料和铟镓砷(InGaAs)材料的光电池板的能隙宽度匹配，具有光电转换效率大，热损耗小的特点。

Long distance wireless charging device based on rotating transmitting mirror

The invention discloses a device for laser remote wireless charging transmitter based on rotating mirror, the device adopts the reflection angle control mirror, direction control method to achieve a laser, instead of laser movement in the prior art, the motor load and reduce power consumption, increase the laser control precision, but also can reduce the rotating mirror laser remote wireless charging device based on shape size and weight. The device is characterized in that the laser has the advantages of long transmission distance, high transmission efficiency, small receiving device, fast charging speed and high efficiency, and is suitable for the use of small electronic equipment. The device adopts the 808nm wavelength and 1064nm wavelength of semiconductor laser diode pumped solid-state laser beam density, wavelength and GaAs (GaAs) material and indium gallium arsenide (InGaAs) solar battery board materials bandgap matching, with photoelectric conversion efficiency, small heat loss characteristics.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线充电
，具体涉及一种基于旋转发射镜的激光远距离无线充电装置。
技术介绍
充电技术的发展和进步目前集中在两方面，其一是充电速度的提高，其二是无线充电的推广和应用。充电速度的提高主要是提升充电电流的大小，技术上没有大的变化。而无线充电方面则出现了许多新的技术和专利技术。目前主要的几种无线充电方法主要有太阳能、电磁感应和磁共振。太阳能充电方式难以在较小的体积提供较大的电流输出，难以胜任快速充电的要求。电磁感应和磁共振方式在很小的距离(厘米量级)范围可以提供较高的效率和较大的输出电流，但是在距离稍大之后效率就急剧下降，导致输出电流也随之减小。虽然实现了非接触式的电池充电过程，方便了手机等移动设备的使用，为公共场合中统一无线充电的设备奠定了基础，但存在传输距离近、传输效率低等问题。随着激光技术的发展，激光远距离能量传输逐渐显示出其技术优势，目前已在一些特殊领域具有一定的应用。激光的光照强度是太阳光的500倍，对于太阳能电池(目前太阳能电池能已能承受1000倍的光照强度)来说光照越强不仅输出功率越大，而且光电转换效率更高。在考虑其他因素的影响下，太阳能电池在激光照射下将比在太阳光照射下多输出1倍电能。另外当激光波长与太阳能电池材料的带隙宽度匹配时，其光电转换效率明显高于太阳光下的转换效率。主动的激光照射可以弥补太阳能充电电流小，受到自然条件限制等缺点；同时又克服电磁感应和磁共振传输距离近、传输效率低等问题。用激光代替太阳能进行各种非接触的远程供电将是未来的研究热点。目前，激光充电技术还处于萌芽状态，国内仅有的几个专利中，“一种无线激光充电器(CN201110162766.6)”、“无线充电系统(CN201210172781.3)”、“无线充电处理方法和设备(CN201280002607.2)”、“具有保护措施的远距离激光充电设备(CN201410207809.1)”、“一种激光充电处理方法和设备(CN201410544044.0)”、“远距离激光传输供电装置201420291770.1”等专利以方框图的形式描述激光充电的流程，没有细化到各子系统；激光无线输能系统(CN201310524728.X)以方框图描述整个激光充电系统，也从原理性方面说明激光充电系统的各个子系统的作用和目的，但缺乏相应机械机构、对准系统及安全保护措施。“室内自动激光充电系统及方法(CN20110097652.0)”、“一种无人机用无线激光充电设备及其充电系统(CN201510102715.2)”两个专利从控制激光器的运动来获得激光与太阳能板的对准来实现激光充电，没有具体指出使用何种激光器和太阳能电池板，更没有两者相互匹配获取最佳光电转换效率的具体实施方案。星载激光无线能量传输系统(CN201210593990.5)针对航天领域的特殊要求提出的方案，具有复杂的对准系统，不仅成本高昂，而且使用复杂，要求使用人员专业要求高。同时方案中没有相关解决激光光斑不均匀问题的元件，只能用于激光辐照单个光电池，提供不了高功率能量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于旋转发射镜的激光远距离无线充电装置，该装置采用控制反射镜的反射角度，达到控制激光出射方向的方法，替代现有技术中的激光器运动，减小电机负载及功耗，增加激光控制精准，同时也能减少基于旋转反射镜的激光远距离无线充电装置外形体积和重量。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于旋转发射镜的激光远距离无线充电装置，包括激光发射端和激光接收端，所述激光发射端包括：激光发射器1、指示激光器2、耦合镜3、X轴旋转电机4、X轴反射镜5、Y轴旋转电机6和Y轴反射镜7，所述激光接收端包括：太阳能电池板9和充电控制电路10，其中，所述X轴反射镜5固定在所述X轴旋转电机4上，所述Y轴反射镜7固定在所述Y轴旋转电机6上；所述激光发射器1发出的激光依次通过位于光路上的所述耦合镜3、所述X轴反射镜5、所述Y轴反射镜7后投射到所述太阳能电池板9，并且所述激光发射器1发出的激光的光束密度、波长与所述太阳能电池板9的光电池板材料的能隙宽度匹配；外部的终端设备通过所述充电控制电路10与所述太阳能电池板9相连并接收供电；所述指示激光器2垂直设置于所述激光发射器1的上方，其发出的可见指示光经过所述耦合镜3与所述激光发射器1水平方向出射的激光耦合在一起，经过所述X轴反射镜5以及所述Y轴反射镜7后投射到所述太阳能电池板9上，用于指示充电激光的位置，便于激光与太阳能板的对准。进一步地，所述X轴反射镜5通过X轴旋转电机轴与所述X轴旋转电机4相连，并可绕X轴旋转电机轴旋转；所述Y轴反射镜7通过Y轴旋转电机轴与所述Y轴旋转电机6相连，并可绕Y轴旋转电机轴旋转，两旋转电机相互垂直，通过控制所述X轴反射镜5和所述Y轴反射镜7的反射角度，达到激光束的偏转，保证激光的两维自由度，便于激光的捕获。进一步地，所述X轴旋转电机4和所述Y轴旋转电机6通过无线遥控器或者电子终端进行蓝牙控制，用于激光与太阳能电池板的快速准确对准。进一步地，所述激光接收端还包括激光光束调节器8，安装固定在所述太阳能电池板9前方位置，用于调整激光光斑大小，使得激光光斑均匀地照射到整个所述太阳能电池板9上。进一步地，所述激光光束调节器8是单片透镜或者组合透镜。进一步地，所述太阳能电池板9由多个光电池板串并联构成。进一步地，所述激光发射器1采用半导体激光发射器或者二极管泵浦固体激光发射器。进一步地，所述激光发射器1采用808nm波长半导体激光发射器或1064nm波长二极管泵浦固体激光发射器。进一步地，所述太阳能电池板9采用GaAs材料或InGaAs材料的光电池板。进一步地，所述充电控制电路10对所述太阳能电池板9输出的电能进行稳压限流，提供稳定的电流输出给外部的终端设备。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1)本专利技术公开的基于旋转反射镜的激光远距离无线充电装置中采用控制反射镜的反射角度，达到控制激光束的偏转，便于激光的捕获。采用反射镜的运动替代激光器的运动，减小电机负载及功耗；增加激光控制精准；同时也能减少装置外形体积和重量。带动反射镜旋转的电机由无线远程遥控控制，或者手机等电子终端蓝牙控制，保证激光与光电池板便捷而精准的对位。2)本专利技术公开的基于旋转反射镜的激光远距离无线充电装置具有传输距离远、传输效率高、接收装置小、充电速度快且效率高、适合小型电子设备使用等特点。无线充电装置利用半导体物质(即利用电子)能带间跃迁发光，更具有频率准确、温度稳定的特性。而且传输效率随传输距离的衰减很小，10米以内激光传输的能量损失小于1％。3)本专利技术公开的基于旋转反射镜的激光远距离无线充电装置采用激光作为载体，即发射端将电能转化为激光能量发射到接收端，接收端再将激光转化为电能。克服了微波发射和接收装置庞大，不适合便携式使用的要求；又避免了电磁感应式中电感电容器件个体偏差以及温度漂移所导致的振荡频率匹配问题。采用不可见波段光波作为能量传递形式，不会造成光污染及对通信信号的干扰。既能做到无线传输，又能有效克服电磁波原理缺陷，实现远距离无线充电。4)本专利技术公开的基于旋转反射镜的激光远距离无线充电装置采用半导体激光器或者二极管泵浦固体激光器作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于旋转发射镜的激光远距离无线充电装置，包括激光发射端和激光接收端，其特征在于，所述激光发射端包括：激光发射器(1)、指示激光器(2)、耦合镜(3)、X轴旋转电机(4)、X轴反射镜(5)、Y轴旋转电机(6)和Y轴反射镜(7)，所述激光接收端包括：太阳能电池板(9)和充电控制电路(10)，其中，所述X轴反射镜(5)固定在所述X轴旋转电机(4)上，所述Y轴反射镜(7)固定在所述Y轴旋转电机(6)上；所述激光发射器(1)发出的激光依次通过位于光路上的所述耦合镜(3)、所述X轴反射镜(5)、所述Y轴反射镜(7)后投射到所述太阳能电池板(9)，并且所述激光发射器(1)发出的激光的光束密度、波长与所述太阳能电池板(9)的光电池板材料的能隙宽度匹配；外部的终端设备通过所述充电控制电路(10)与所述太阳能电池板(9)相连并接收供电；所述指示激光器(2)垂直设置于所述激光发射器(1)的上方，其发出的可见指示光经过所述耦合镜(3)与所述激光发射器(1)水平方向出射的激光耦合在一起，经过所述X轴反射镜(5)以及所述Y轴反射镜(7)后投射到所述太阳能电池板(9)上，用于指示充电激光的位置，便于激光与太阳能板的对准。...

【技术特征摘要】
1.一种基于旋转发射镜的激光远距离无线充电装置，包括激光发射端和激光接收端，其特征在于，所述激光发射端包括：激光发射器(1)、指示激光器(2)、耦合镜(3)、X轴旋转电机(4)、X轴反射镜(5)、Y轴旋转电机(6)和Y轴反射镜(7)，所述激光接收端包括：太阳能电池板(9)和充电控制电路(10)，其中，所述X轴反射镜(5)固定在所述X轴旋转电机(4)上，所述Y轴反射镜(7)固定在所述Y轴旋转电机(6)上；所述激光发射器(1)发出的激光依次通过位于光路上的所述耦合镜(3)、所述X轴反射镜(5)、所述Y轴反射镜(7)后投射到所述太阳能电池板(9)，并且所述激光发射器(1)发出的激光的光束密度、波长与所述太阳能电池板(9)的光电池板材料的能隙宽度匹配；外部的终端设备通过所述充电控制电路(10)与所述太阳能电池板(9)相连并接收供电；所述指示激光器(2)垂直设置于所述激光发射器(1)的上方，其发出的可见指示光经过所述耦合镜(3)与所述激光发射器(1)水平方向出射的激光耦合在一起，经过所述X轴反射镜(5)以及所述Y轴反射镜(7)后投射到所述太阳能电池板(9)上，用于指示充电激光的位置，便于激光与太阳能板的对准。2.根据权利要求1所述的基于旋转发射镜的激光远距离无线充电装置，其特征在于，所述X轴反射镜(5)通过X轴旋转电机轴与所述X轴旋转电机(4)相连，并可绕X轴旋转电机轴旋转；所述Y轴反射镜(7)通过Y轴旋转电机轴与所述Y轴旋转电机(6)相连，并可绕Y轴旋转电机轴旋转，两旋转电机相互垂直，通过控制所述X轴反射镜(5)和所述Y轴反射镜(7)的反射角度，达到激光束的偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：李真，朱思祁，陈振强，尹浩，何铁锋，李安明，张沛雄，付神贺，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44