[發(fā)明專利]載有微棱鏡層的太陽能電動牙刷及微棱鏡層的模擬方法

在審

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• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN108992195A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 吳展純;黃敏興;孫偲愷;黃俊聰;錢澤宇;江婕;劉琪
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61C17/22
• 分類號: A61C17/22
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 梁睦宇

本發(fā)明涉及日常生活用品領域，公開了載有微棱鏡層的太陽能電動牙刷，包括刷桿和太陽能電池，所述太陽能電池包括太陽能電池基板、太陽能電池薄膜層和微棱鏡層，所述太陽能電池基板套接于刷桿的外壁，所述太陽能電池薄膜層套接于太陽能電池基板，所述微棱鏡層套接于太陽能電池隔膜，所述刷桿的容納腔中設有電能轉(zhuǎn)換模塊、充電管理模塊、儲能模塊、判斷模塊、穩(wěn)壓模塊和充電保護電路。本發(fā)明還公開了一種微棱鏡層的模擬方法，其有益效果在于：創(chuàng)新性地將具有表面微光學棱鏡結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池應用于電動牙刷上，大大減少了有線充電座給電動牙刷充電次數(shù)，甚至無需再次充電，極大地提升了用戶人機體驗，節(jié)能減排。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及日常生活用品領域，具體涉及一種載有微棱鏡層的太陽能電動牙刷及微棱鏡層的模擬方法。

背景技術(shù)

電動牙刷通過電動機芯的快速旋轉(zhuǎn)或震動，使刷頭產(chǎn)生高頻震動，瞬間將牙膏分解成細微泡沫，深入清潔牙縫，與此同時，刷毛的顫動能促進口腔的血液循環(huán)，對牙齦組織有按摩效果。然而電動牙刷需定時充電，且充電時間較長，較為麻煩，降低了用戶使用體驗，也限制了電動牙刷的使用范圍，如無供電條件的戶外運動愛好者，且電動牙刷日常使用環(huán)境較為潮濕，有線充電存在一定的安全隱患。

太陽能電池市場廣闊，潛力巨大。而制約太陽能薄膜電池發(fā)展的主要原因是光電轉(zhuǎn)換效率較低、實際發(fā)電能力較差，所以任何可細微提高光電轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)進步都將帶來巨大的市場效益。高精度的微結(jié)構(gòu)表面可附加出更高價值的功能特性，隨著加工工藝及加工設備的快速發(fā)展，如激光、光刻、化學刻蝕、微磨削可以實現(xiàn)單晶硅和光學玻璃等硬脆性材料的微結(jié)構(gòu)加工，使微結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展和廣泛應用成為可能。

因此，如何利用光能蓄電，減少有線充電座給電動牙刷的充電次數(shù)，甚至無需充電，已經(jīng)成為電動牙刷領域亟待解決的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、設計合理有效減少電動牙刷充電次數(shù)的載有微棱鏡層的太陽能電動牙刷。本發(fā)明的另一目的在于提供一種微棱鏡層的模擬方法。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：載有微棱鏡層的太陽能電動牙刷，包括刷桿和太陽能電池，所述太陽能電池包括太陽能電池基板、太陽能電池薄膜層和微棱鏡層，所述太陽能電池基板套接于刷桿的外壁，所述太陽能電池薄膜層套接于太陽能電池基板，所述微棱鏡層套接于太陽能電池隔膜，所述刷桿的容納腔中設有電能轉(zhuǎn)換模塊、充電管理模塊、儲能模塊、判斷模塊、穩(wěn)壓模塊和充電保護電路，所述太陽能電池基板的輸出端與穩(wěn)壓模塊的輸入端連接，所述穩(wěn)壓模塊的輸出端與電能轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述電能轉(zhuǎn)換模塊的輸出端和判斷模塊的輸出端與充電管理模塊的輸入端連接，所述充電管理模塊的輸出端和充電保護電路的輸出端均與儲能模塊的輸入端連接。

進一步地，所述太陽能電池薄膜層由玻璃制成。

進一步地，所述太陽能電池薄膜層與微棱鏡層之間套接有防水層。

進一步地，所述微棱鏡層開有多個V型溝槽。

進一步地，所述V型溝槽的深度為550μm-750μm。

進一步地，所述V型溝槽的溝槽角為52°-115.2°。

一種微棱鏡層的模擬方法，包括如下步驟：

利用光學仿真軟件模擬光的路徑：將太陽能電池設置成圓環(huán)狀導入到仿真軟件中，設置好光源功率、光源波長、光源方向、太陽能電池基板的材料和太陽能電池薄膜層的材質(zhì)后，進行光學模擬；

光學模擬時，根據(jù)初步結(jié)果確定V型溝槽在不同光照角度下的透光率，考慮V型溝槽的不同深度和相鄰V型溝槽間距的變化對透光率的影響；

優(yōu)化模型，得出V型溝槽參數(shù)。