[发明专利]利用振动能量压电发电的照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种照明系统，特别涉及一种利用振动能量压电发电的照明系统，属于绿色照明、节能技术和辅助照明供电技术领域。

背景技术

随着全球经济的迅速发展，能源供给也成了一个亟待解决的问题。除了水力、火力、核能等常规能源外，越来越多的可再生环境能源被利用起来，包括微波、光照、热、气流和振动等产生的能量。其中，振动能的开发利用已成为各国研究的热点之一。

压电陶瓷具有良好的力-电转换特性，能实现振动能到电能的转换，被广泛地应用于测量、控制、智能结构和电子信息等领域，取得了很大的进展，并有一定的研究成果。

美国麻省理工学院媒体实验室成功地开发了压电发电鞋，在鞋跟和前地面安装了压电材料，使鞋子成为充电器，收集人行走过程中的机械能。

以色列、日本等国将压电装置铺设在路面，车辆通过时路面振动产生电能，所产生的电能经过电路调整充当灯具和其他设施的工作电源，或提供给储能装置加以储存和利用。在这方面，西安交通大学曹秉刚教授等人也有相关的研究，并于2005年公开了专利公开号为CN1633008A的“利用公路面振动能量压电发电的方法及其道路灯具系统”。

日本等国还将压电材料制成的地板，使用在人流密集较大的场所，如车站、步行街，行人经过时可使地板发生形变，从而获得电能，为灯具等供电。

汽车行进时车轮的运动频率相对比较稳定，法国Michelin公司设计了以特定频率为对象的压电发电装置，配合胎压计，制成了免电池式汽车轮胎监控系统，并获得了多项专利。发明专利号为ZL200510041603.7的专利“利用公路路面振动能量压电发电的方法及其道路灯具系统”针对为开发汽车新能源，发明了利用汽车振动能量压电发电的方法及系统，将压电装置铺设于路面内或直接用压电材料作为路面组成部分，利用振动能量产生电能，并作为电力采用一定的控制方法提供给道路灯具和其他路政设施作为工作能源，或者提供给储能装置或电网加以存储和利用。该系统包括：置于公路路面中的压电装置，电力变换装置，用于调整和转换压电装置产生的电能，并将电能用于储能装置；道路灯具或一个储能装置，上述压电装置与电力变换装置连接，电力变换装置与道路灯具或储能装置连接。可以有效解决山区及长途道路沿线道路灯具铺设不便的难题，达到节能环保的要求，具有显著的经济价值和社会价值。而发明专利号为ZL200410073241.5的专利公开了一种利用汽车振动能量压电发电的方法及其系统，将压电装置置于汽车悬挂系统中，利用振动能量产生电能，并作为一种电力供应加以存储和利用。该系统包括：至少一个置于汽车悬挂系统中的压电装置，用于将振动能量转换为电能；一个电力变换装置，用于调整和转换压电装置产生的电能，并将电能用于储能装置或最终用电负载；至少一个储能装置或最终用电负载；压电装置与电力变换装置连接，电力变换装置又分别与储能装置或最终用电负载相连。本发明为车辆提供了新的能量来源，尤其对于电动汽车和混合动力汽车，所获得的电能可直接供动力电源使用，从而有效增加车辆的续驶里程。采用适当的控制策略，本发明还具有半主动减振的作用。

美国新泽西州普林斯顿海洋动力技术公司正在研究从海洋获取洁净能源的方法，即把一种压电发电装置置于海浪和海流中，利用海浪和海流产生的压力和应力使压电发电装置发电。2009年杭州电子科技大学的王林翔等人也成功地授予了基于海浪能捕获的海上仪器仪表功能装置的发明专利权。

禇金奎等发明的压电鞋（CN101278768A）；在利用压电和无线网络结合应用方面，2007年杨涛等人发明了一种基于压电陶瓷振动发电的无线传感器网络节点供电装置（CN101017989A）。

2009年宁波一家电子公司公开了一种自行车LED压电发电照明装置（CN 101349391A）。自行车行驶过程中，安装在自行车的受压部位的压电发电装置受力发电，点亮安装在自行车上的LED灯即警示灯，以便夜间远方对自行车的辨识。

虽然目前已经存在很多通过压电效应将源于振动体的振动能量转化为电能的技术方案，但依然存在能量转化效率不高或压电发电装置结构复杂的技术问题。由于振动设备所处的环境空间有时较为复杂，对照明设备的工作稳定性和应急机动性也提出较高的要求，现有应急照明设备的不能很好地满足在线或离线两种方式的无源照明的需要，使用也不够便捷。

发明内容