环保太阳能台灯

黄任远

随着电子信息技术的飞速发展，手机、平板电脑等便携式电子设备迅速普及，我国每年淘汰的电子产品也因此高达数亿部。

对于这类电子垃圾，一般可采用回收后分解、熔炼等方法重新获取其中的可用资源，对于其中可充电的“电池类垃圾”，还可通过再利用的方式延长其使用寿命，从而保护环境。

从再利用的角度出发，本文给出了一种白天通过太阳能对充电电池进行充电，晚上通过电池放电驱动发光二极管的环保台灯方案，有效延长了可充电“电池垃圾”的使用寿命。

一、基本原理

图1中，太阳光经过太阳能电池转化为输出并不稳定的直流电，经稳压电路稳压后供充电控制电路使用。充电控制电路可根据电池的种类或特性，采用恒流、恒压、脉冲等充电模式，以确保充电过程安全、高效地进行。

另外，方案同时提供了市电充电接口，以避免因长期光照不足而无法对电池充电的弊端。考虑电池容量的限制，照明部分采用具有较高电光转化效率的发光二极管作为光源，在足够亮度情况下可长时间使用。

发光二极管是典型的恒流器件，即发光亮度受驱动电流的控制，因此电池输出必须经过恒流控制，以确保发光二极管输出亮度的稳定。

二、充电电池容量估算

为确保能在足够长的时间内提供连续稳定的照明，负责电能供给的充电电池必须具备足够容量。设功耗为p的发光二极管连续稳定工作的最大时长为t，电池的标称电压uB，则t时段内负载消耗电量q=t*p/uB，电池的容量c可按照公式进行估算：

太阳能电池组输出的稳压电路模块选用前面提到的升降压模组，该类型模块不仅在输出功率、输出电压等参数上满足电池组充电的需要，同时具有很宽的电压输入范围，可在更长时间内将太阳能电池组输出的能量转化为输出稳定的直流源，有利于充电过程的进行。

3.组装及调试

各个功能部件的具体连接过程如图2所示。

①将太阳能电池正对太阳，确保电池有较大输出功率，依次将电池的输出正极、负极分别连接至升降压模块的输入正极、负极，调节升降压模块的输出电压调节电阻，用万用表观察，使输出电压达到5.7V。

②在升降压模块的输出正极正向串联硅二极管，再连接到移动电源盒的输入正极，同时输出负极连接到输入负极，观察移动电源盒的输入电压是否为5V，调节升降压模块的输出电压，直至移动电源盒输入端的电压达到5V。

③断开太阳能电池输入，将8节锂离子电池装在移动电源盒内，注意电池正负极的安装顺序，否则可能爆炸起火。确认无误后重新接入太阳能电池，此时系统可为锂离子电池组充电，移动电源盒的充电及电量指示灯会点亮。

④将移动电源盒的输出正极通过开关连接升压模块的正极，输出负极连接输入负极，闭合开关，调节升压模块的输出电压并观察，当输出电压达到12V时调节停止，同时断开开关。

⑤将升压模块的输出正极、负极分别连接至发光二极管模组输入的正极、负极。发光二极管模组的供电极性一定不能反接，否则开关闭合后模组会立即烧毁。确认无误后闭合开关，此时发光二极管模组点亮，组装过程完成。

⑥打开开关，重新调整太阳能电池，使其对准太阳，白天充分充电后供晚间使用，记录其连续工作时长后重新计算锂离子电池模组的容量，使其满足夜晚长时间照明的需要。

原理图1与连接图2存在一些差别。如图2中不存在独立的充电控制及恒流控制模块。原因是移动电源盒内置了充放电控制模块，而发光二极管模组内置了恒流驱动模块；图2中增加了升压驱动模块，是因为移动电源盒的输出电压为5V，而发光二极管模组的输入电压为12V，因此需要升压模块将5V输出升压到12V；图2增加的二极管可避免非隔离电源的反向充电。

三、不足与改进

通过网上查找资料，在指导老师的精心指导下，我终于完成了环保太阳能台灯的制作。实验表明，该台灯可稳定工作，完全满足夜间照明的需要，其实际参数与设计参数基本一致，但存在如下问题有待进一步改进。

1.所需部件通过网络购买，“台灯”缺少漂亮的外观。

2.没有对电路系统进行优化设计，制作成本偏高。

3.如果将原理图1和连接图2稍作修改，去除照明及对应的驱动部分，即可形成“太阳能充电宝或移动电源”方案，同样能“废物利用”。

随着电子信息技术的飞速发展，手机、平板电脑等便携式电子设备迅速普及，我国每年淘汰的电子产品也因此高达数亿部。

对于这类电子垃圾，一般可采用回收后分解、熔炼等方法重新获取其中的可用资源，对于其中可充电的“电池类垃圾”，还可通过再利用的方式延长其使用寿命，从而保护环境。

从再利用的角度出发，本文给出了一种白天通过太阳能对充电电池进行充电，晚上通过电池放电驱动发光二极管的环保台灯方案，有效延长了可充电“电池垃圾”的使用寿命。

一、基本原理

图1中，太阳光经过太阳能电池转化为输出并不稳定的直流电，经稳压电路稳压后供充电控制电路使用。充电控制电路可根据电池的种类或特性，采用恒流、恒压、脉冲等充电模式，以确保充电过程安全、高效地进行。

另外，方案同时提供了市电充电接口，以避免因长期光照不足而无法对电池充电的弊端。考虑电池容量的限制，照明部分采用具有较高电光转化效率的发光二极管作为光源，在足够亮度情况下可长时间使用。

发光二极管是典型的恒流器件，即发光亮度受驱动电流的控制，因此电池输出必须经过恒流控制，以确保发光二极管输出亮度的稳定。

二、充电电池容量估算

为确保能在足够长的时间内提供连续稳定的照明，负责电能供给的充电电池必须具备足够容量。设功耗为p的发光二极管连续稳定工作的最大时长为t，电池的标称电压uB，则t时段内负载消耗电量q=t*p/uB，电池的容量c可按照公式进行估算：

太阳能电池组输出的稳压电路模块选用前面提到的升降压模组，该类型模块不仅在输出功率、输出电压等参数上满足电池组充电的需要，同时具有很宽的电压输入范围，可在更长时间内将太阳能电池组输出的能量转化为输出稳定的直流源，有利于充电过程的进行。

3.组装及调试

各个功能部件的具体连接过程如图2所示。

①将太阳能电池正对太阳，确保电池有较大输出功率，依次将电池的输出正极、负极分别连接至升降压模块的输入正极、负极，调节升降压模块的输出电压调节电阻，用万用表观察，使输出电压达到5.7V。

②在升降压模块的输出正极正向串联硅二极管，再连接到移动电源盒的输入正极，同时输出负极连接到输入负极，观察移动电源盒的输入电压是否为5V，调节升降压模块的输出电压，直至移动电源盒输入端的电压达到5V。

③断开太阳能电池输入，将8节锂离子电池装在移动电源盒内，注意电池正负极的安装顺序，否则可能爆炸起火。确认无误后重新接入太阳能电池，此时系统可为锂离子电池组充电，移动电源盒的充电及电量指示灯会点亮。

④将移动电源盒的输出正极通过开关连接升压模块的正极，输出负极连接输入负极，闭合开关，调节升压模块的输出电压并观察，当输出电压达到12V时调节停止，同时断开开关。

⑤将升压模块的输出正极、负极分别连接至发光二极管模组输入的正极、负极。发光二极管模组的供电极性一定不能反接，否则开关闭合后模组会立即烧毁。确认无误后闭合开关，此时发光二极管模组点亮，组装过程完成。

⑥打开开关，重新调整太阳能电池，使其对准太阳，白天充分充电后供晚间使用，记录其连续工作时长后重新计算锂离子电池模组的容量，使其满足夜晚长时间照明的需要。

原理图1与连接图2存在一些差别。如图2中不存在独立的充电控制及恒流控制模块。原因是移动电源盒内置了充放电控制模块，而发光二极管模组内置了恒流驱动模块；图2中增加了升压驱动模块，是因为移动电源盒的输出电压为5V，而发光二极管模组的输入电压为12V，因此需要升压模块将5V输出升压到12V；图2增加的二极管可避免非隔离电源的反向充电。

三、不足与改进

通过网上查找资料，在指导老师的精心指导下，我终于完成了环保太阳能台灯的制作。实验表明，该台灯可稳定工作，完全满足夜间照明的需要，其实际参数与设计参数基本一致，但存在如下问题有待进一步改进。

1.所需部件通过网络购买，“台灯”缺少漂亮的外观。

2.没有对电路系统进行优化设计，制作成本偏高。

3.如果将原理图1和连接图2稍作修改，去除照明及对应的驱动部分，即可形成“太阳能充电宝或移动电源”方案，同样能“废物利用”。

随着电子信息技术的飞速发展，手机、平板电脑等便携式电子设备迅速普及，我国每年淘汰的电子产品也因此高达数亿部。

对于这类电子垃圾，一般可采用回收后分解、熔炼等方法重新获取其中的可用资源，对于其中可充电的“电池类垃圾”，还可通过再利用的方式延长其使用寿命，从而保护环境。

从再利用的角度出发，本文给出了一种白天通过太阳能对充电电池进行充电，晚上通过电池放电驱动发光二极管的环保台灯方案，有效延长了可充电“电池垃圾”的使用寿命。

一、基本原理

图1中，太阳光经过太阳能电池转化为输出并不稳定的直流电，经稳压电路稳压后供充电控制电路使用。充电控制电路可根据电池的种类或特性，采用恒流、恒压、脉冲等充电模式，以确保充电过程安全、高效地进行。

另外，方案同时提供了市电充电接口，以避免因长期光照不足而无法对电池充电的弊端。考虑电池容量的限制，照明部分采用具有较高电光转化效率的发光二极管作为光源，在足够亮度情况下可长时间使用。

发光二极管是典型的恒流器件，即发光亮度受驱动电流的控制，因此电池输出必须经过恒流控制，以确保发光二极管输出亮度的稳定。

二、充电电池容量估算

为确保能在足够长的时间内提供连续稳定的照明，负责电能供给的充电电池必须具备足够容量。设功耗为p的发光二极管连续稳定工作的最大时长为t，电池的标称电压uB，则t时段内负载消耗电量q=t*p/uB，电池的容量c可按照公式进行估算：

太阳能电池组输出的稳压电路模块选用前面提到的升降压模组，该类型模块不仅在输出功率、输出电压等参数上满足电池组充电的需要，同时具有很宽的电压输入范围，可在更长时间内将太阳能电池组输出的能量转化为输出稳定的直流源，有利于充电过程的进行。

3.组装及调试

各个功能部件的具体连接过程如图2所示。

①将太阳能电池正对太阳，确保电池有较大输出功率，依次将电池的输出正极、负极分别连接至升降压模块的输入正极、负极，调节升降压模块的输出电压调节电阻，用万用表观察，使输出电压达到5.7V。

②在升降压模块的输出正极正向串联硅二极管，再连接到移动电源盒的输入正极，同时输出负极连接到输入负极，观察移动电源盒的输入电压是否为5V，调节升降压模块的输出电压，直至移动电源盒输入端的电压达到5V。

③断开太阳能电池输入，将8节锂离子电池装在移动电源盒内，注意电池正负极的安装顺序，否则可能爆炸起火。确认无误后重新接入太阳能电池，此时系统可为锂离子电池组充电，移动电源盒的充电及电量指示灯会点亮。

④将移动电源盒的输出正极通过开关连接升压模块的正极，输出负极连接输入负极，闭合开关，调节升压模块的输出电压并观察，当输出电压达到12V时调节停止，同时断开开关。

⑤将升压模块的输出正极、负极分别连接至发光二极管模组输入的正极、负极。发光二极管模组的供电极性一定不能反接，否则开关闭合后模组会立即烧毁。确认无误后闭合开关，此时发光二极管模组点亮，组装过程完成。

⑥打开开关，重新调整太阳能电池，使其对准太阳，白天充分充电后供晚间使用，记录其连续工作时长后重新计算锂离子电池模组的容量，使其满足夜晚长时间照明的需要。

原理图1与连接图2存在一些差别。如图2中不存在独立的充电控制及恒流控制模块。原因是移动电源盒内置了充放电控制模块，而发光二极管模组内置了恒流驱动模块；图2中增加了升压驱动模块，是因为移动电源盒的输出电压为5V，而发光二极管模组的输入电压为12V，因此需要升压模块将5V输出升压到12V；图2增加的二极管可避免非隔离电源的反向充电。

三、不足与改进

通过网上查找资料，在指导老师的精心指导下，我终于完成了环保太阳能台灯的制作。实验表明，该台灯可稳定工作，完全满足夜间照明的需要，其实际参数与设计参数基本一致，但存在如下问题有待进一步改进。

1.所需部件通过网络购买，“台灯”缺少漂亮的外观。

2.没有对电路系统进行优化设计，制作成本偏高。

3.如果将原理图1和连接图2稍作修改，去除照明及对应的驱动部分，即可形成“太阳能充电宝或移动电源”方案，同样能“废物利用”。