一种具有红光保护装置的无线激光充电设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种具有红光保护装置的无线激光充电设备，包括激光发射端和激光接收端，激光发射端包括X轴控制电机、支撑板、Y轴控制电机、激光发射器、若干光电传感器；激光接收端包括若干红光激光器、太阳能电池板、充电控制电路；激光发射器和光电传感器安装固定于支撑板上，支撑板通过与其相连的所述X轴控制电机在水平方向可旋转，通过与其相连的所述Y轴控制电机在垂直方向可俯仰。该设备具有充电效率高，能量损耗少，充电速度快，不受距离限制，充电装置外形尺寸小，可在室内外任意位置进行充电，而且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，同时安装有红光保护装置，保证充电过程中的人员安全。

A wireless laser charging device with red light protection device

The utility model discloses a protection device with red laser wireless charging equipment, including the laser transmitter and the laser receiver, the laser transmitter including X axis control motor, a support plate, Y axis control motor, a laser transmitter, a number of photoelectric sensor; laser receiver comprises a plurality of red lasers, solar panels, charging control the laser transmitter circuit; and a photoelectric sensor is fixed on the supporting plate, the supporting plate connected with the X axis control motor can rotate in the horizontal direction, through the control of electric machine is connected with the Y axis in the vertical direction can be pitch. The device has high charging efficiency, less energy loss, fast charging, charging device is not limited by distance, small size, can be anywhere in the indoor and outdoor charging, and the visible light as energy transfer form, will not cause light pollution and interference of communication signals, at the same time the installation of red protection device. To ensure the safety of personnel in the process of charging.

【技术实现步骤摘要】
一种具有红光保护装置的无线激光充电设备
本技术涉及无线充电
，具体涉及一种具有红光保护装置的无线激光充电设备。
技术介绍
由于太阳光的间歇性，限制了太能能作为动力的续航时间。为了进一步延长续航的时间，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。激光无线能量传输技术兴起于2000年左右，随着大功率激光技术发展而得到快速发展。由于激光具有单色性好、方向性好、能量集中等优点，即使在较小发射功率的条件下，激光无线能量传输系统也能实现远距离的电能传输，同时系统所需要的发射和接收设备的体积和质量只需要同类微波设备的1/10。激光充电可以广泛应用于国防、新能源汽车、以及电子产品等各种领域，可以实现许多特殊用途，其应用前景被越来越多的人看好。但是激光无线能量传输技术涉及到激光器结构设计、高功率激光在大气中的传输效率、单色激光辐射下光电池转化效率等问题。无论是激光技术领先的欧美，还是激光技术相对落后的国内，激光充电技术都刚刚起步，相关报道寥寥无几。目前，国内仅有的几个相关激光充电
的专利中,“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”、“激光无线输能系统(CN201310524728.X)”等专利以方框图的形式描述激光充电的流程，没有涉及相关技术问题。“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)”两个专利从机械、控制、通讯等方面提出激光充电的方式方法，但是没有关于激光器和太阳能电池板的具体设计，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
本技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种具有红光保护装置的无线激光充电设备。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种具有红光保护装置的无线激光充电设备，包括激光发射端和激光接收端，所述激光发射端包括：X轴控制电机1、支撑板2、Y轴控制电机3、激光发射器4、若干光电传感器5；所述激光接收端包括：若干红光激光器7、太阳能电池板8、充电控制电路9；所述激光发射器4和所述光电传感器5安装固定于所述支撑板2上，所述支撑板2通过与其相连的所述X轴控制电机1在水平方向可旋转，通过与其相连的所述Y轴控制电机3在垂直方向可俯仰；所述光电传感器5均匀等间隔地安装于所述激光发射器4的四周，所述红光激光器7则均匀等间隔地安装于所述太阳能电池板8的四周，所述光电传感器5以及所述激光发射器4的位置分别正对于所述红光激光器7以及所述太阳能电池板8；充电时所有所述红光激光器7开启并发出可见红光，只有当所有所述光电传感器5都能正确接收到对应的所述红光激光器7发来的光信号后，所述光电传感器5将信号发给相连的所述充电控制电路9，所述充电控制电路9控制继电器供电，触发发射端开启激光发射激光；外部的终端设备通过所述充电控制电路9与所述太阳能电池板8相连并接收供电。进一步地，所述红光激光器7采用功率为毫瓦级的650nm的红光激光器。进一步地，所述激光接收端还包括激光光束调节器6，安装固定在所述太阳能电池板8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8上。进一步地，所述激光光束调节器6是单片透镜或者组合透镜。进一步地，所述太阳能电池板8由多个光电池板串并联构成。进一步地，所述激光发射器4采用半导体激光器。进一步地，所述激光发射器4采用808nm波长半导体激光器。进一步地，所述太阳能电池板8采用GaAs材料的光电池板。进一步地，外部的终端设备通过所述充电控制电路9与所述太阳能电池板8相连并接收供电，其中所述充电控制电路9还具有对所述太阳能电池板8输出的电能进行稳压限流的功能，提供稳定的电流输出给外部的终端设备。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1)本技术公开的一种具有红光保护装置的无线激光充电设备具有传输距离远、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％。2)本技术公开的一种具有红光保护装置的无线激光充电设备采用激光作为载体，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。3)本技术公开的一种具有红光保护装置的无线激光充电设备采用半导体激光器或者二极管泵浦固体激光器作为无线充电电源使用，具有重量轻，运转可靠、耗电少、效率高、体积小，便携性好的优点。其中808nm波长半导体激光器的光束密度、波长与GaAs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。4)本技术公开的一种具有红光保护装置的无线激光充电设备采用激光光束调节器优化激光器输出的激光光束发散角和提高输出激光能量的均匀性。保证光斑均匀覆盖，并且光斑尺寸与光电池片匹配，达到光损耗最小的目的。解决激光能量分布不均匀，导致光电池接收器效率低下问题。5)本技术公开的一种具有红光保护装置的无线激光充电设备多个光电池串并联构成太阳能电池板，解决只有串联光电池在受到不均匀光照时，电流受限于光生电流最小的光电池，导致能量的损失和“热斑”现象；而只有并联光电池则电压低，支路间光强差异可能造成电流倒流等问题，优化电路连接方式，保证光电池不受激光不均匀性影响而偏离最大功率点，提高光电池接收器的效率。6)本技术公开的一种具有红光保护装置的无线激光充电设备采用水平方向可旋转，垂直方向可俯仰的二维工作台，工作台的二维自由度由无线远程遥控控制，具有大工作范围，精确的控制精确。保证激光与光电池板便捷而精准的对位，有利于非专业人员的使用。7)本技术公开的一种具有红光保护装置的无线激光充电设备中采用红光激光器和红光传感器组合，控制继电器开电、断电，避免有人误入激光光照中造成伤害，有效的避免了激光的危害。附图说明图1是本技术公开的一种具有红光保护装置的无线激光充电设备的结构框图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有红光保护装置的无线激光充电设备，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：X轴控制电机(1)、支撑板(2)、Y轴控制电机(3)、激光发射器(4)、若干光电传感器(5)；所述激光接收端包括：若干红光激光器(7)、太阳能电池板(8)、充电控制电路(9)；所述激光发射器(4)和所述光电传感器(5)安装固定于所述支撑板(2)上，所述支撑板(2)通过与其相连的所述X轴控制电机(1)在水平方向可旋转，通过与其相连的所述Y轴控制电机(3)在垂直方向可俯仰；所述光电传感器(5)均匀等间隔地安装于所述激光发射器(4)的四周，所述红光激光器(7)则均匀等间隔地安装于所述太阳能电池板(8)的四周，所述光电传感器(5)以及所述激光发射器(4)的位置分别正对于所述红光激光器(7)以及所述太阳能电池板(8)；充电时所有所述红光激光器(7)开启并发出可见红光，只有当所有所述光电传感器(5)都能正确接收到对应的所述红光激光器(7)发来的光信号后，所述光电传感器(5)将信号发给相连的所述充电控制电路(9)，所述充电控制电路(9)控制继电器供电，触发发射端开启激光发射激光；外部的终端设备通过所述充电控制电路(9)与所述太阳能电池板(8)相连并接收供电。...

【技术特征摘要】
1.一种具有红光保护装置的无线激光充电设备，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：X轴控制电机(1)、支撑板(2)、Y轴控制电机(3)、激光发射器(4)、若干光电传感器(5)；所述激光接收端包括：若干红光激光器(7)、太阳能电池板(8)、充电控制电路(9)；所述激光发射器(4)和所述光电传感器(5)安装固定于所述支撑板(2)上，所述支撑板(2)通过与其相连的所述X轴控制电机(1)在水平方向可旋转，通过与其相连的所述Y轴控制电机(3)在垂直方向可俯仰；所述光电传感器(5)均匀等间隔地安装于所述激光发射器(4)的四周，所述红光激光器(7)则均匀等间隔地安装于所述太阳能电池板(8)的四周，所述光电传感器(5)以及所述激光发射器(4)的位置分别正对于所述红光激光器(7)以及所述太阳能电池板(8)；充电时所有所述红光激光器(7)开启并发出可见红光，只有当所有所述光电传感器(5)都能正确接收到对应的所述红光激光器(7)发来的光信号后，所述光电传感器(5)将信号发给相连的所述充电控制电路(9)，所述充电控制电路(9)控制继电器供电，触发发射端开启激光发射激光；外部的终端设备通过所述充电控制电路(9)与所述太阳能电池板(8)相连并接收供电。2.根据权利要求1所述的一种具有红光保护装置的无线激光充电设备，其特征在于，所述红光激光器(7)采用功...

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