一種基于被動式直接甲醇燃料電池的led照明系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及清潔能源以及照明的研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于被動式直接甲醇燃料電池的LED照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池與傳統(tǒng)意義上的普通電池有著本質(zhì)上的差別。燃料電池只要源源不斷地提供氧化劑和燃料，就可以實現(xiàn)持續(xù)的發(fā)電。相反，普通電池由于不可以長時間持續(xù)的供給化學(xué)原料，因此無法實現(xiàn)無限供電。被動式直接甲醇燃料電池系統(tǒng)使用甲醇溶液作為燃料，通常利用毛細原理以及重力來運作，它具有很多的優(yōu)點，能量密度高、燃料資源豐富、價格便宜、系統(tǒng)方便、體積細小、運行簡單、噪聲小以及無污染等優(yōu)點，被認為是未來最有希望應(yīng)用于便攜式設(shè)備和交通工具的化學(xué)電源。
[0003]在照明領(lǐng)域，半導(dǎo)體技術(shù)近年來日趨成熟并逐漸改變著人們的生活。LED是一種可發(fā)光的半導(dǎo)體器件，利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合反應(yīng)，然后放出過剩的能量引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍、綠色的光，運用三基色原理，在LED上面添加熒光粉，通過改變熒光粉的配比和涂敷參數(shù)，就可以得出目標光色的光。由于其具有節(jié)能減排、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，從而開始得到廣泛的應(yīng)用，利用LED作為光源制造出來的LED照明系統(tǒng)慢慢地替代傳統(tǒng)的照明燈具。
[0004]近年來，關(guān)于被動式直接甲醇燃料電池的研究越來越受到重視，文獻顯示國內(nèi)外的研究多集中在單池的性能上，輸出的能量密度十分有限，而且大部分是關(guān)于陽極集電板、陰極集電板以及膜電極的優(yōu)化并主要停留在理論高度上，將電池應(yīng)用于實際的范圍很小而且并不多見。另外關(guān)于LED的研究重點則主要分布在大功率散熱以及出光兩個方面，極少涉及到其供電系統(tǒng)，更不會與直接甲醇燃料電池產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種由被動式直接甲醇燃料電池供電，集成式多芯片LED照明的性能可靠、效率高的照明系統(tǒng)。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種基于被動式直接甲醇燃料電池的LED照明系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的反光杯、燃料注入環(huán)、多腔燃料腔體、硅膠密封墊層、陽極集電板、第一聚四氟乙烯絕緣墊層、膜電極、第二聚四氟乙烯絕緣墊層和陰極集電板，上述各部分四周均分布貫穿孔；所述燃料注入環(huán)一次注液將燃料分配到多腔燃料腔體內(nèi)，隨關(guān)隨停；所述陽極集電板與多腔燃料腔體配合的一端設(shè)置有硅膠密封墊層，陽極集電板的另一端設(shè)置有第一聚四氟乙烯絕緣墊層，所述第一聚四氟乙烯絕緣墊層與膜電極配合，所述膜電極的另一端設(shè)置有第二聚四氟乙烯絕緣墊層，所述第二聚四氟乙烯絕緣墊層與陰極集電板配合，陰極集電板與陽極集電板之間相互絕緣；還包括LED照明模塊，所述LED照明模塊包括照明電路和LED芯片出光部分，所述照明電路集成在陽極集電板基板內(nèi)部，所述LED芯片出光部分設(shè)置在陰極集電板表面。
[0008]優(yōu)選的，所述多腔燃料腔體設(shè)置有多個小燃料腔并可采取多種排列，每個小燃料腔之間相互獨立，所述每個小燃料腔外部均設(shè)有注液微孔和排放微孔，所述注液微孔用于燃料注入，所述排放微孔用于排放反應(yīng)所產(chǎn)生的二氧化碳。
[0009]優(yōu)選的，所述燃料注入環(huán)上開有外部注液孔，注液后燃料儲存在燃料注入環(huán)的環(huán)腔內(nèi)；環(huán)腔內(nèi)側(cè)設(shè)置有多個分流口，分別與多腔燃料腔體上的注液微孔配對，實現(xiàn)分流注液；每個分流口旁設(shè)置有密封球，注液后旋轉(zhuǎn)燃料注入環(huán)使密封球?qū)首⒁何⒖?，注液停止?br>[0010]優(yōu)選的，所述陽極集電板包括陽極基板以及陽極焊盤，所述陽極焊盤置于陽極基板內(nèi)部，陽極基板的材料采用FR4覆銅板，板厚為1.1±0.11mm，除焊盤以外位置全部覆蓋黑色油墨，絲印層用白色油墨；焊盤表面鍍金，圖形尺寸、位置、形狀公差范圍為±0.03至
0.1mm,照明電路線路圓與圓通孔的同軸度誤差不高于0.08mm。
[0011]優(yōu)選的，所述陰極集電板包括陰極基板以及陰極焊盤，所述陰極焊盤置于陰極基板內(nèi)部，所述陰極基板的材料采用鋁基板單面覆銅，板厚為1.6mm ;所有露出的焊盤均鍍鎳鈀金處理，并覆蓋白色油墨，要求白色油墨能耐高溫不變色。
[0012]優(yōu)選的，所述照明電路布置在陽極集電板基板內(nèi)，屬于升壓恒流驅(qū)動電路，包括集電板電流收集單元、升壓DC/DC調(diào)整器以及系統(tǒng)運行開關(guān)，所述系統(tǒng)運行開關(guān)共有三個檔位，分別是關(guān)閉檔、弱光檔和強光檔；所述照明電路把LED照明系統(tǒng)的多個燃料電池單體形成串聯(lián)關(guān)系。
[0013]優(yōu)選的，所述芯片出光部分集成在陰極集電板表面，所述LED芯片呈矩形陣列排布，采用COB技術(shù)封裝。
[0014]優(yōu)選的，所述陽極集電板與陰極集電板上設(shè)有焊盤，所述焊盤的分布與燃料腔分布相同，均為按照圓周陣列分布，每個集電板之間相互獨立。
[0015]優(yōu)選的，所述貫穿孔的形狀為圓形，通過螺栓穿過貫穿孔將LED照明系統(tǒng)的各部分緊密裝配在一起。
[0016]優(yōu)選的，所述反光杯為分層結(jié)構(gòu)的反光杯。
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0018]1、本實用新型考慮到被動式直接甲醇燃料電池的優(yōu)點和LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用，以多腔體被動式直接甲醇燃料電池作為電源，集成式多芯片LED為負載光源，將兩個系統(tǒng)有機的結(jié)合起來，實現(xiàn)化學(xué)能-電能-光能的轉(zhuǎn)換以及多芯片LED照明便攜化的創(chuàng)新設(shè)計；本實用新型依次包括了反光杯、燃料注入環(huán)、多腔燃料腔體、硅膠墊層、陽極集電板、第一聚四氟乙烯絕緣墊層、膜電極、第二聚四氟乙烯絕緣墊層和陰極集電板，其中燃料注入環(huán)一次注液將燃料分配到多腔體腔體內(nèi)，隨關(guān)隨停，實現(xiàn)了注液方便的目的；上層多腔燃料腔體既是甲醇溶液儲液腔也是電池的結(jié)構(gòu)支撐，下層陰極集電板兼作電池的緊固裝置，結(jié)構(gòu)功能的復(fù)用極大地提高了系統(tǒng)的緊湊性；一體化設(shè)計的陽極集電板，除包含八個鍍金焊盤，還運用布線技術(shù)將照明電路集成，根據(jù)系統(tǒng)輸出設(shè)計需要，實現(xiàn)串聯(lián)連接八個單電池組的功能，同時集成的升壓DC/DC調(diào)整器，可以將電池組的輸出穩(wěn)壓到設(shè)計需要；同時陰極集電板運用COB技術(shù)將兩列多芯片LED封裝在基板上，并且每個焊盤下端均設(shè)置有導(dǎo)電引腳，實現(xiàn)將燃料電池的輸出能量輸入到多芯片LED中。
[0019]2、本實用新型采用整體化的設(shè)計理念，通過多腔電池結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新和模塊化設(shè)計，同時將各個燃料電池的安裝、連接、輸出以及穩(wěn)壓功能集成化設(shè)計在集電板上，實現(xiàn)了組裝方便、結(jié)構(gòu)緊湊、功能集成、設(shè)計靈活、比功率高、照明性能出色的基于被動式直接甲醇燃料電池的LED照明系統(tǒng)。
[0020]3、本實用新型專利采用結(jié)構(gòu)功能復(fù)用的多腔設(shè)計，舍棄了傳統(tǒng)的單腔結(jié)構(gòu)，相對降低了電池成本，提高了電池的輸出功率密度。同時本實用新型采用一體化構(gòu)造，配合特殊設(shè)計的集電板輕易實現(xiàn)各個電池之間的串聯(lián)連接和擴展。
[0021]4、本實用新型系統(tǒng)在集成式多芯片LED上方安置了反光杯，利用LED發(fā)出的有限光能，通過光反射器控制主光斑，優(yōu)化了光照距離和光照面積，大幅提高光照效率。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型LED照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本實用新型LED照明模塊反光杯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本實用新型多腔燃料腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本實用新型電池工作模塊的陽極集電板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本實用新型電池工作模塊的陰極集電板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是本實用新型LED照明模塊的照明電路主要布線圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0029]實施例
[0030]如圖1所示，本實用新型基于被動式直接甲醇燃料電池的LED照明系統(tǒng)，由多腔燃料腔體3 (圖3為結(jié)構(gòu)立體圖)、電池工作模塊和LED照明模塊三部分組成。如圖1所示，系統(tǒng)裝配后依次包括反光杯1、燃料注入環(huán)2、多腔燃料腔體3、硅膠墊層4、陽極集電板5、第一聚四氟乙烯絕緣墊層7-1、膜電極8、第二聚四氟乙烯絕緣墊層7-2和陰極集電板9，所述各部分四周均分布貫穿孔；所述燃料注入環(huán)一次注液將燃料分配到多腔體腔體內(nèi)，隨關(guān)隨停；所述陽極集電板5與燃料腔體3配合的一端設(shè)置有軟硅膠墊層4密封，陽極集電板5的另一端設(shè)置有第一聚四氟乙烯絕緣墊層7-1，與膜電極8配合，所述膜