CN102588868B - 一种自感应风能灯笼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电发光装置，尤其是涉及一种自带风能发电、通过外部光照明暗程度自动感应控制发光的中国式灯笼。产品由挂座、风能、电控三个模块组成，包括挂架、滚柱底座、变速齿盘、祥云罩片、缨穗、缨络、风轮笼体、定位顶盘、反向锥轮、单相发电机、手动开关、光照感应器、光电控制器、环形灯座等二十七种零件，克服目前公知电发光设备需外部电源、无民族特色等缺陷，形成一种免外部电源、富有民族特色、灯光璀璨辉煌、可靠性强的自感应风能灯笼产品，可广泛适应于亭阁、房廊、屋檐、门坊等建筑悬挂使用，既可作为日常发光装置，也可作为小型发电设备，适合于酒店、机关、学校、企业使用需要，市场空间广阔，具有较高经济附加价值和社会使用价值。

Description

一种自感应风能灯笼

技术领域

本发明涉及一种电发光装置，尤其是涉及一种自带风能发电、通过外部光照明暗程度自动感应控制发光的中国式灯笼。

背景技术

发光装置，主要是指能够发出亮光的器皿或设备；电发光装置，是指通过使用电源而发出亮光的装置。目前公知绝大部分的公用发光装置，如街灯、射灯、壁灯、彩灯，均是电发光装置，它们虽然绚丽多彩，各具特色，但都有一个共有的缺陷，就是需要外来的电源；一旦断绝了外来电源，它们就会黯然无光；即使是太阳能街灯，它们的发光体与采光发电体也往往是独立放置，不能算是严格意义是的光电一体化，何况所有太阳能发光装置均受到日照强度强弱与太阳能发电板面积大小的影响，要是多云到阴天，或者是太阳能发电板面积大如龟甲，那么，其发光效果大家只能心照不宣了……。如此等等，影响到目前公知电发光装置所产生的应用范围和社会使用价值。

发明目的

本发明的目的，在于克服目前公知电发光设备的缺陷，设计出一种既无需外部电源消耗、且又全方位利用天然风能的电发光一体化装置，赋予电发光设备以更好的使用性能、更高的经济效益、更大的应用范围和更宽广的发展空间，推动富有中国民族特色的电发光装置更上一个层次。

发明内容

本发明实现目的所依据的科学原理有：空气负压效应原理、空气对流交换原理、流体动力原理、齿轮变速传动原理、光电感应原理等，这些原理主要内容是：

1，空气负压效应原理：负压，是指某一区域或局部的大气压力低于现存的大气压力（取作参考零点）。当某一区域出现大气负压时，周围较高气压的空气即流向该区域，对该区域予以补充；当流动的空气达到一定的速度时，即形成风速和风力。

2，空气对流原理：空气中较热的部分和较冷的部分，通过循环运动，使温度趋于均匀，这是空气传热的主要方式；空气对流的特点，是热空气上升，冷空气下降；空气对流的过程也会形成风速和风力。

3，流体动力原理：当流体流向物体时，如物体受到的作用力大于物体静止的惯力，物体被推动；如物体受到的作用力小于物体静止的惯力，物体保持静止；物体被推动运动状态变化的快慢（加速度的大小），跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

4，齿轮变速传动原理：利用两齿轮轮齿间的相互啮合，可传递运动机械的动力和速度，其中进行动力传递的齿轮称为“主动轮”，简称“主轮”，接受动力传递的齿轮称为“从动轮”，简称“从轮”；齿轮传动具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点，齿轮传动的转速比与齿轮之间的直径比（或周长比）成反比，即：主动轮直径越大、从动轮直径越小，则从动轮的转速越快；反之，主动轮直径越小、从动轮直径越大，则从动轮的转速越慢。

5，光电感应原理：光电感应，是指物质在暴露于特定光照条件下而产生的电流感应状况。光电感应的作用，可以是自动生成电流，或导通电流，或切断电流的导通。光电感应电路往往包括着光照感应器、光电控制器和手动开关三个部分。

根据上述原理，本发明所采用的技术方案是：

⑴ 将产品设置为挂座、风能、电控三个模块，其中，挂座模块是整个产品的基础，是其它模块依附的物理所在；风能模块用于采纳天然风力资源，同时又作为整个产品的主体外观；电控模块用于将风能模块所产生的机械能转换为电能，再将电能存储起来，当外界光照暗淡时，感应激活产品发光；当外界光照明亮时，则感应切断产品发光电源，使产品处于节能状态。

⑵ 在挂座模块中，以挂架零件为主体，在其外围设置一圆锥滚柱轴承与一滚动轴承，用以作为风能模块依附的物理所在，使风能模块主体能够绕着挂座模块轴心流畅无碍地旋转。

⑶ 将挂架零件的内部结构，设计成三层递进形态，最底层主要用于安装固定电控模块的单相发电机零件、用于连接固定风能模块中的缨穗、缨络零件；中层主要用于放置电控模块的光电控制器零件、用于安装同一模块所属的灯座零件；上层主要用于嵌套连接滚动轴承零件、用于连接固定祥云罩片零件、以及用于作为整个产品挂吊连接外界的物理所在。

⑷ 在风能模块与电控模块之间的交接处，设置一换向变速机构，以将风能模块产生的机械能转速提高6至8倍，形成足以推动发电机运转的动力转速。

⑸ 将电控模块灯泡零件环绕设置在挂架中层外围，形成环形灯光，使产品发出的灯光璀璨雄浑，没有阴影。

⑹ 将电控模块的光照感应器零件设置在挂架零件的底部背光处，以确保光照感应器零件不受自身产品灯光的影响，能够正常发挥作用。

⑺ 在光照感应器附近设置一手动开关，以便产品能够依照用户意愿和使用需要灵活地控制灯光的明暗。

⑻ 在产品上下两端设置祥云饰片，以及在产品下端设置缨络、缨穗，使产品在功能不减的前提下呈现中国民族特色。

与目前公知的发电设备相比，本发明所形成的电发光装置，可以取得下列有益效果：

1，富有民族特色──产品以大红灯笼为主体，附设祥云、缨络、缨穗等饰件，造型美观大方，极富中国民族特色。

2，免外部电源──产品的运行全部由风能模块所产生的机械能提供，无需外部的任何油料或电源，运行成本低廉，绿色环保。

3，灯光璀璨辉煌──产品所发出的光源璀璨辉煌，环形阵列中的各灯泡光线交相辉映，产品外观立面没有阴影，甚至在一定距离地面上可形成无影灯效果。

4，全风向运行──产品的运转不存在风向格禁问题，来自任何方向的天然风力，均可被产品完美采纳利用，一天中所产生的电能足够在夜间全额使用。。

5，可靠性强──本发明产品结构简单，各构件之间紧凑牢固，产品运行平稳，防护能力强，工作可靠，故障率低。

6，应用范围广──本发明产品适应亭阁、房廊、屋檐、门坊、旗杆等建筑物悬挂使用，既可应用于节日喜庆环境，也可应用于日常需要用光的场合，甚至可以作为小型发电设备使用，适合酒店、机关、学校、企业、营房的使用需要，应用范围广。

另外，本发明产品还有操作简单、工作环境安静、无噪声、无污染等绿色环保优点，市场空间广阔，具有极高的经济附加价值和社会使用价值。

下面，结合一实施例及其附图，对本发明作进一步说明。

附图说明

图1，是本发明一实施例产品组织结构示例图。

图2，是本发明一实施例挂座模块零件示例图。

图3，是本发明一实施例挂架零件结构全剖图。

图4，是本发明一实施例滚柱顶座零件结构示例图。

图5，是本发明一实施例变速齿盘零件结构全剖图。

图6，是本发明一实施例风能模块零件示例图。

图7，是本发明一实施例风轮零件结构全剖图。

图8，是本发明一实施例电控模块零件示例图。

图9，是本发明一实施例反向锥轮零件结构全剖图。

图10，是本发明一实施例产品装配示例图。

具体实施方式

本发明作为一项产品技术方案，通过相应模块、零件的有机组合，可得到具体实施。本发明产品各模块、零件之间的组织结构，如图1所示。

图1中，实施例产品由挂座、风能、电控三个模块组成，每个模块各自又由若干种不同零件组成，其中：挂座模块由挂架、滚柱底座、滚柱、滚柱顶座、变速齿盘、齿盘螺钉、滚动轴承、祥云罩片八种零件组成，风能模块由缨穗、缨络、风轮紧定螺钉、风轮笼体、定位顶盘、风轮定位螺钉六种零件组成，电控模块由反向锥轮、锥轮轴销、电机紧定垫圈、电机紧定螺钉、单相发电机、手动开关、光照感应器、手动开关导线、光感器导线、电机电源导线、光电控制器、环形灯座、低压灯泡十三种零件组成。

在实施过程中，每个零件均有各自不同的形态，其中，挂座模块所属各零件的形态如图2所示。

图2中，按照标号顺序排列的零件依次是：挂架零件（1）、滚柱底座零件（2）、滚柱零件（3）、滚柱顶座零件（4）、变速齿盘零件（5）、齿盘螺钉零件（6）、滚动轴承零件（7）、祥云罩片零件（8）；其中，滚柱零件（3）的数量为20，齿盘螺钉零件（6）的数量为6，其它零件的数量各自为1。

在成型产品中，每个零件均有各自独特的结构特征，为实现各自不同的功能。在挂座模块中，挂架零件（1）的结构特征最为特殊，该零件结构如图3所示。

图3中，挂架零件（1）结构包括缨穗吊环（9）、底盘底面（10）、底盘环壁（11）、祥云饰片（12）、底盘挂柱（13）、中盘（14）、中盘挂柱（15）、上盘（16）、上盘环壁（17）、上盘挂环（18）、中心通孔（19）、电机底座螺孔（20）、电机底座（21）、底盘饰孔（22）十四个组成部分，其中，底盘饰孔（22）的数量为6，底盘挂柱（13）、中盘挂柱（15）、电机底座螺孔（20）的数量均各自为4，中心通孔（19）的数量为3，其它组成部分的数量各自为1。

在实施过程中，挂架零件（1）既可使用高强度、耐腐蚀的不锈钢材料制造，也可使用合金结构钢材料、铝合金材料、工程塑料制造；祥云饰片（12）组成部分外接圆的直径值与整个零件最大高度值之间的比例，在1:2到1:3之间。

在挂座模块中，滚柱顶座零件（4）与变速齿盘零件（5）的结构也别树一帜，其中，滚柱顶座零件（4）结构如图4所示。

图4中，滚柱顶座零件（4）结构包括托突（23）、内壁斜面（24）、外壁（25）、中阶顶面（26）、内壁（27）、齿盘螺孔（28）、风轮螺孔（29）七个组成部分，其中，风轮螺孔（29）的数量在30至50之间，齿盘螺孔（28）的数量为6，其它组成部分的数量为1。

在实施过程中，滚柱顶座零件（4），使用合金结构钢材料制造，整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:3到1:4之间。

变速齿盘零件（5）结构如图5所示。

图5中，变速齿盘零件（5）结构包括轮盘（30）、端面齿键（31）、紧定螺孔（32）三个组成部分，其中，端面齿键（31）的数量在72至96之间，紧定螺孔（32）的数量为6，轮盘（29）的数量为1。

在实施过程中，变速齿盘零件（5）使用合金结构钢材料制造，整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:15到1:19之间。

实施例中，风能模块主要作用在于将天然风能转化为机械能，该模块所属各零件的形态如图6所示。

图6中，按照标号顺序排列的零件依次是：缨穗零件（33）、缨络零件（34）、风轮紧定螺钉零件（35）、风轮笼体零件（36）、定位顶盘零件（37）、风轮定位螺钉零件（38）；其中，风轮紧定螺钉零件（35）的数量为40，风轮定位螺钉零件（38）的数量为20，其它零件的数量各自为1。

在风能模块中，形态结构比较特殊的有风轮笼体零件（36），该零件的结构如图7所示。

图7中，风轮笼体零件（36）结构包括嵌套环壁（39）、紧定螺孔（40）、斜置风叶（41）、定位螺孔（42）四个组成部分；其中，紧定螺孔（40）的数量在在30至50之间，斜置风叶（41）、定位螺孔（42）的数量各自在在15至25之间。

在实施过程中，风轮笼体零件（36）使用半透明红色工程塑料材料制造，整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:1到1:3之间。

实施例中，电控模块所属各零件的形态如图8所示。

图8中，按照标号顺序排列的零件依次是：反向锥轮零件（43）、锥轮轴销零件（44）、电机紧定垫圈零件（45）、电机紧定螺钉零件（46）、单相发电机零件（47）、手动开关零件（48）、光照感应器零件（49）、手动开关导线零件（50）、光感器导线零件（51）、电机电源导线零件（52）、光电控制器零件（53）、环形灯座零件（54）、低压灯泡零件（55）；其中，低压灯泡零件（55）的数量为6，电机紧定垫圈零件（45）、电机紧定螺钉零件（46）的数量各自为4，手动开关导线零件（48）的数量为3，光感器导线零件（51）、电机电源导线零件（52）的数量各自为2，其它零件的数量各自为1。

在电控模块中，形态结构较为特殊的是反向锥轮零件（43），该零件的结构如图9所示。

图9中，反向锥轮零件（43）使用合金结构钢材料制造，结构包括齿键、轴伸、锥底面、轴孔、轴销槽、锥顶面六个组成部分；其中，锥顶面外接圆与锥底面外接圆之间的直径值比例，在1:1.1至1:1.2之间；两者之间所形成的锥度，在6°至10°之间。

在实施过程中，反向锥轮零件（43）以反向形式固定于单相发电机零件（47）的转子轴上，即：反向锥轮零件（43）的锥顶面（61）一侧靠近单相发电机零件（47），反向锥轮零件（43）的锥底面（58）一侧远离单相发电机零件（47）。另外，在成型产品中，反向锥轮零件（43）与挂座模块中的变速齿盘零件（5）互相配合，可形成一套换向变速机构，所产生的变速比在1:6至1:8之间，即：变速齿盘零件（5）每旋转1周，反向锥轮零件（43）即旋转6周到8周。

在实施过程中，当各个零件均已制造完毕后，即可以以模块为单位，按照一定的方位关系进行组装配合，形成完整的产品。成型产品中各零件之间装配关系如图10所示。

图10中，滚柱底座零件（2）、滚柱零件（3）、滚柱顶座零件（4）三个零件互相配合，组成一个完整的圆锥滚柱轴承部件；该部件置于挂架零件（1）的底盘之上；变速齿盘零件（5）通过齿盘螺钉零件（6）的固定，置于滚柱顶座零件（4）之上；滚动轴承零件（7）嵌套置于挂架零件（1）的上盘外围，祥云罩片零件（8）置于滚动轴承零件（7）的上方；上述零件相互配合，共同组成了挂座模块的主体。

同样在图10中，缨络零件（34）通过风轮紧定螺钉（35）的固定，悬挂置于风轮笼体零件（36）的下方，且置于缨穗零件（33）的外围；定位顶盘零件（37）通过风轮定位螺钉（38）的配合，固定在风轮笼体零件（36）上方，缨穗零件（33）系挂置于风轮笼体零件（36）的正中下方；上述零件相互配合，共同组成了风能模块的主体。

还是在图10中，低压灯泡零件（55）置于环形灯座零件（54）上方，光电控制器零件（53）置于环形灯座零件（54）的中央，单相发电机零件（47）、手动开关零件（48）、光照感应器零件（49）分别通过电机电源导线零件（52）、手动开关导线零件（50）、光感器导线零件（51）与光电控制器零件（53）连接；反向锥轮零件（43）通过锥轮轴销零件（44）与单机发电机零件（45）连接；上述零件相互配合，共同组成了电控模块的主体。

在成型产品中，风能模块通过风轮紧定螺钉（35）的固定，与挂座模块的滚柱顶座零件（4）连接，置于挂座模块的外围；电控模块通过电机紧定垫圈零件（45）、电机紧定螺钉零件（46）的配合，置于挂座模块挂架零件（1）的中间；挂座、风能、电控三个模块互相配合，共同形成产品的整体，实现产品风能发电自感应发光的功能。

在使用过程 ，发明所形成的成型产品能够在天然风力作用下，自动感应外界光照的明暗程度，有选择地实现发光功能；在产品使用过程中，外部天然气流流经产品周围，推动风轮笼体零件（36）发生绕轴旋转；风轮笼体零件（36）绕轴旋转所产生的机械能，通过换向变速机构的传递，形成足以驱动单相发电机零件（47）顺利运转的动力；单相发电机零件（47）运转所产生的电能，又通过电机电源导线零件（52）进入光电控制器零件（53）存储起来；当光照感应器零件（49）感知外部光线变暗时，即自动激活、接通光电控制器零件（53）内部存储的电源，使置于环形灯座零件之上低压电泡（55）发光；当光照感应器零件（49）感知外部光线变亮时，又自动切断通往低压灯泡（55）的电源，使低压灯泡（55）熄灭；另外，用户也可以通过操作手动开关零件（48）的方法，强制接通或切断低压灯泡的电源，使产品的使用符合用户的意愿，从而形成产品安全高效，且无需燃料、无需外部电源的实际应用效果。

本发明在实施过程中，可以根据实际情况灵活设计出各个零件的具体形状和不同规格，并通过各种相应规格零件的有机组合，形成多种实施方案，开拓出千姿百态产品。

Claims (10)

1.一种自感应风能灯笼，由挂座、风能、电控三个模块组成，其特征是：

⑴ 所述的挂座模块，由挂架、滚柱底座、滚柱、滚柱顶座、变速齿盘、齿盘螺钉、滚动轴承、祥云罩片八种零件组成；其中，滚柱零件的数量为20，齿盘螺钉零件的数量为6，其它零件的数量各自为1；

⑵ 所述的风能模块，由缨穗、缨络、风轮紧定螺钉、风轮笼体、定位顶盘、风轮定位螺钉六种零件组成；其中，风轮紧定螺钉零件的数量为40，风轮定位螺钉零件的数量为20，其它零件的数量各自为1；

⑶ 所述的电控模块，由反向锥轮、锥轮轴销、电机紧定垫圈、电机紧定螺钉、单相发电机、手动开关、光照感应器、手动开关导线、光感器导线、电机电源导线、光电控制器、环形灯座、低压灯泡十三种零件组成；其中，低压灯泡零件的数量为6，电机紧定垫圈零件、电机紧定螺钉零件的数量各自为4，手动开关导线零件的数量为3，光感器导线零件、电机电源导线零件的数量各自为2，其它零件的数量各自为1；

⑷ 在成型产品中，滚柱底座零件、滚柱零件、滚柱顶座零件三个零件互相配合，组成一个完整的圆锥滚柱轴承部件，该部件置于挂架零件的底盘之上；变速齿盘零件通过齿盘螺钉的固定，置于滚柱顶座零件之上；滚动轴承零件嵌套置于挂架零件的上盘外围，祥云罩片零件置于滚动轴承零件的上方；上述零件相互配合，共同组成了挂座模块的主体；

⑸ 在成型产品中，缨络零件通过风轮紧定螺钉的固定，悬挂置于风轮笼体零件的下方，且置于缨穗零件的外围；定位顶盘零件通过风轮定位螺钉的配合，固定在风轮笼体零件上方，缨穗零件系挂置于风轮笼体零件的正中下方；上述零件相互配合，共同组成了风能模块的主体；

⑹ 在成型产品中，低压灯泡零件置于环形灯座零件上方，光电控制器零件置于环形灯座零件的中央，单相发电机零件、手动开关零件、光照感应器零件分别通过电机电源导线零件、手动开关导线零件、光感器导线零件与光电控制器零件连接；反向锥轮零件通过锥轮轴销零件与单机发电机零件连接；上述零件相互配合，共同组成了电控模块的主体；

⑺ 在成型产品中，风能模块通过风轮紧定螺钉的固定，与挂座模块的滚柱顶座零件连接，置于挂座模块的外围；电控模块通过电机紧定垫圈零件、电机紧定螺钉零件的配合，置于挂座模块挂架零件的中间；挂座、风能、电控三个模块互相配合，共同形成产品的整体，实现产品风能发电自感应发光的功能。

2.根据权利要求1所述的自感应风能灯笼，其特征是：所述挂座模块中的挂架零件，其结构包括缨穗吊环、底盘底面、底盘环壁、祥云饰片、底盘挂柱、中盘、中盘挂柱、上盘、上盘环壁、上盘挂环、中心通孔、电机底座螺孔、电机底座、底盘饰孔十四个组成部分，其中，底盘饰孔的数量为6，底盘挂柱、中盘挂柱、电机底座螺孔的数量均各自为4，中心通孔的数量为3，其它组成部分的数量各自为1。

3.根据权利要求2所述的自感应风能灯笼，其特征是：所述挂座模块中的挂架零件，使用不锈钢、铝合金、工程塑料中的任一种材料制造；祥云饰片组成部分外接圆的直径值与整个挂架零件最大高度值之间的比例，在1:2到1:3之间。

4.根据权利要求1所述的自感应风能灯笼，其特征是：所述挂座模块中的滚柱顶座零件，使用合金结构钢材料制造，其结构包括托突、内壁斜面、外壁、中阶顶面、内壁、齿盘螺孔、风轮螺孔七个组成部分，其中，风轮螺孔的数量在30至50之间，齿盘螺孔的数量为6，其它组成部分的数量为1；整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:3到1:4之间。

5.根据权利要求1所述的自感应风能灯笼，其特征是：所述挂座模块中的变速齿盘零件，使用合金结构钢材料制造，其结构包括轮盘、端面齿键、紧定螺孔三个组成部分，其中，端面齿键的数量在72至96之间，紧定螺孔的数量为6，轮盘的数量为1；整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:15到1:19之间。

6.根据权利要求1所述的自感应风能灯笼，其特征是：所述风能模块中的风轮笼体零件，其结构包括嵌套环壁、紧定螺孔、斜置风叶、定位螺孔四个组成部分；其中，紧定螺孔的数量在在30至50之间，斜置风叶、定位螺孔的数量各自在15至25之间。

7.根据权利要求6所述的自感应风能灯笼，其特征是：所述风能模块中的风轮笼体零件，

使用半透明红色工程塑料材料制造，整个零件最大高度值与最大直径值之间的比例，在1:1到1:3之间。

8.根据权利要求1所述的自感应风能灯笼，其特征是：所述电控模块中的反向锥轮零件，

使用合金结构钢材料制造，结构包括齿键、轴伸、锥底面、轴孔、轴销槽、锥顶面六个组成部分；其中，锥顶面外接圆与锥底面外接圆之间的直径值比例，在1:1.1至1:1.2之间；两者之间所形成的锥度，在6°至10°之间。

9.根据权利要求8所述的自感应风能灯笼，其特征是：在成型产品中，所述电控模块中的反向锥轮零件与挂座模块中的变速齿盘零件互相配合，可形成一套换向变速机构，变速比在1:6至1:8之间，即：变速齿盘零件每旋转1周，反向锥轮零件即旋转6周到8周。

10.根据权利要求1-9任一项所述的自感应风能灯笼，其特征是：所形成的成型产品，能够在天然风力作用下，自动感应外界光照的明暗程度，有选择地实现发光功能；在产品使用过程中，外部天然气流流经产品周围，推动风轮笼体零件发生绕轴旋转；风轮笼体零件绕轴旋转所产生的机械能，通过换向变速机构的传递，形成足以驱动单相发电机顺利运转的动力；单相发电机运转所产生的电能，通过电机电源导线进入光电控制器零件存储起来；当光照感应器零件感知外部光线变暗时，即自动激活光电控制器零件内部存储的电源，使置于环形灯座零件之上低压电泡发光；当光照感应器零件感知外部光线变亮时，又自动切断通往低压灯泡的电源，使低压灯泡熄灭；另外，用户也可以通过操作手动开关零件的方法，强制接通或切断低压灯泡的电源，使产品的使用符合用户的意愿，从而形成产品安全高效，且无需燃料、无需外部电源的实际应用效果。

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