CN104776386A - 一种楼梯台阶自发电照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种楼梯台阶自发电照明装置，所述楼梯台阶自发电照明装置包括发电装置及照明电路，所述发电装置装配在楼梯台阶上，用于将脚踩台阶时对压电陶瓷产生的压力，基于压电效应转换为电能，所述照明装置用于将所述电能直接用于照明或存储。本发明具有以下有益效果：本发明利用行人在走楼梯时对台阶的压力来发电，从而提供给安装在楼梯中的照明设备，该发明简单、成本低、便于安装、可标准化生产，并且无需外部电源，减少了设备对外部电源依赖，增加了楼梯内紧急状况下照明的可靠性，增强了安全性。

Description

一种楼梯台阶自发电照明装置
技术领域
本发明涉及能量转换领域，具体涉及一种利用无铅压电陶瓷作为能量转换核心元件，通过压电效应产生电能的楼梯台阶自发电照明装置。
背景技术
目前，建筑物中的照明设备多依赖外部电源，由于建筑物数量大楼梯使用率高，而使得楼梯内的照明设备消耗大量能源。另外，当外部电源故障停止供电时，楼梯内照明设备停止工作，人员通过时无固定照明，安全存在隐患。
压电陶瓷通过正压电效应可以将机械能转换为电能，通过逆压电效应可将电能转化为机械能。目前大量使用的压电材料是以氧化铅为原理的铅基压电陶瓷，考虑到环保和人类身体健康的因素，无铅压电陶瓷成为一种备受关注的新型能量收集和能量转换材料。人们在楼梯内通过时，必定会对楼梯台阶产生压力，因此，可以设计一种能量转换装置，将人们走楼梯时对台阶的压力转换成电能，给照明设备供电。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种楼梯台阶自发电照明装置，以实现一种能量转换装置，将人们走楼梯时对台阶的压力转换成电能，给照明设备供电。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种楼梯台阶自发电照明装置，所述楼梯台阶自发电照明装置包括发电装置及照明电路，所述发电装置装配在楼梯台阶上，用于将脚踩台阶时对压电陶瓷产生的压力，基于压电效应转换为电能，所述照明装置用于将所述电能直接用于照明或存储。
作为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的一种优选方案，所述发电装置包括底层结构及上层结构，其中：
所述底层结构包括：底板，所述底板上分布有若干凹槽，凹槽下半部分设置有开孔的套筒，套筒底部安装有金属弹簧，金属弹簧顶部连接有一金属板，金属板上面承载有压电陶瓷，并固定于套筒内，此时压电陶瓷中心电极部分单面受压，在保证压电陶瓷受到压力的同时，利用下面金属弹簧的缓冲作用避免陶瓷受到巨大冲击而被压碎；
所述上层结构包括：盖板，所述盖板下表面对应套筒开孔的位置有设置有柱体，所述盖板及柱体通过支撑弹簧连接于所述套筒上，当盖板不受力时，柱体与压电陶瓷分离，当盖板受力时，柱体接触压电陶瓷，并对压电陶瓷施加一定的压力，以产生电能。
进一步地，所述底板上分布有2排8列圆形凹槽。
作为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的一种优选方案，所述底板及盖板的侧面通过卡扣连接，以保证所述盖板能在一定幅度内移动但不脱离底板，并便于安装。
作为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的一种优选方案，所述发电装置的盖板上表面具有波浪形的凸起条纹，起到防滑的作用。
作为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的一种优选方案，所述发电装置设置于楼梯台阶台面靠外台阶台面处，且覆盖面积不大于整个台阶台面的一半，此处为行人走楼梯时必接触的部分，以节约成本并提高效率。
作为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的一种优选方案，所述压电陶瓷为无铅型压电陶瓷，包括钛酸钡基压电陶瓷、钛酸铋钠基压电陶瓷或铌酸钾钠基压电陶瓷中的一种。
作为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的一种优选方案，所述照明电路包括二极管、充电电池、开关以及LED灯，其中，各压电陶瓷并联于所述充电电池，且各压电陶瓷与所述充电电池之间均连接有二极管，所述二极管在回路中防止电流倒充；所述LED灯通过所述开关连接于所述充电电池。
进一步地，所述开关为声光控开关，光线好时将压电陶瓷产生的电能给充电电池充电，光线差时，将压电陶瓷产生的电能直接提供给LED灯进行照明，当压电陶瓷没产生电能且所述声光控开关打开后，所述充电电池可为LED灯照明提供电能。
如上所述，本发明提供一种楼梯台阶自发电照明装置，所述楼梯台阶自发电照明装置包括发电装置及照明电路，所述发电装置装配在楼梯台阶上，用于将脚踩台阶时对压电陶瓷产生的压力，基于压电效应转换为电能，所述照明装置用于将所述电能直接用于照明或存储。本发明具有以下有益效果：本发明利用行人在走楼梯时对台阶的压力来发电，从而提供给安装在楼梯中的照明设备，该发明简单、成本低、便于安装、可标准化生产，并且无需外部电源，减少了设备对外部电源依赖，增加了楼梯内紧急状况下照明的可靠性，增强了安全性。
附图说明
图1显示为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的发电装置上层结构示意图。
图2显示为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的发电装置底层结构示意图。
图3显示为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的发电装置转配后的结构示意图。
图4显示为本发明的楼梯台阶自发电照明装置的照明电路结构示意图。
元件标号说明
101                    盖板
102                    柱体
201                    底板
202                    凹槽
203                    压电陶瓷
204                    金属弹簧
205                    套筒
206                    金属板
207                    支撑弹簧
D                      二极管
U                      充电电池
SW                     开关
P                      LED灯
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1～图4所示，本实施例提供一种楼梯台阶自发电照明装置，所述楼梯台阶自发电照明装置包括发电装置及照明电路，所述发电装置装配在楼梯台阶上，用于将脚踩台阶时对压电陶瓷203产生的压力，基于压电效应转换为电能，所述照明装置用于将所述电能直接用于照明或存储。
在本实施例中，所述发电装置包括底层结构及上层结构，其中：
如图1及图3所示，所述底层结构包括：底板201，所述底板201上分布有若干凹槽202，凹槽202下半部分设置有开孔的套筒205，套筒205底部安装有金属弹簧204，金属弹簧204顶部连接有一金属板206，金属板206上面承载有压电陶瓷203，并固定于套筒205内，此时压电陶瓷203中心电极部分单面受压，在保证压电陶瓷203受到压力的同时，利用下面金属弹簧204的缓冲作用避免陶瓷受到巨大冲击而被压碎。
作为示例，所述底板201上分布有2排8列圆形凹槽202，共16个，所述底板201的材质为钢制材料，所述金属弹簧204为钢制弹簧。如图1所示。
作为示例，所述压电陶瓷203为无铅型压电陶瓷，包括钛酸钡基压电陶瓷、钛酸铋钠基压电陶瓷或铌酸钾钠基压电陶瓷中的一种，以符合环保和健康要求。
如图2及图3所示，所述上层结构包括：盖板101，所述盖板101下表面对应套筒205开孔的位置有设置有柱体102，所述盖板101及柱体102通过支撑弹簧207连接于所述套筒205上，当盖板101不受力时，柱体102与压电陶瓷203分离，当盖板101受力时，柱体102接触压电陶瓷203，并对压电陶瓷203施加一定的压力，以产生电能。
作为示例，所述盖板101、柱体102及支撑弹簧207的材质为钢制材料。
作为示例，所述底板201及盖板101的侧面通过卡扣连接，以保证所述盖板101能在一定幅度内移动但不脱离底板201，并便于安装。
作为示例，所述发电装置的盖板101上表面具有波浪形的凸起条纹，起到防滑的作用。
所述发电装置装配后的结构如图3所示。
在本实施例中，所述发电装置设置于楼梯台阶台面靠外台阶台面处，且覆盖面积不大于整个台阶台面的一半，此处为行人走楼梯时必接触的部分，以节约成本并提高效率。
如图4所示，所述照明电路包括二极管D、充电电池U、开关SW以及LED灯P，其中，各压电陶瓷203并联于所述充电电池U，且各压电陶瓷203与所述充电电池U之间均连接有二极管D，所述二极管D在回路中防止电流倒充；所述LED灯P通过所述开关SW连接于所述充电电池U。
进一步地，所述开关SW为声光控开关，光线好时将压电陶瓷203产生的电能给充电电池U充电，光线差时，将压电陶瓷203产生的电能直接提供给LED灯P进行照明，当压电陶瓷203没产生电能且所述声光控开关打开后，所述充电电池U可为LED灯P照明提供电能。
如上所述，本发明提供一种楼梯台阶自发电照明装置，所述楼梯台阶自发电照明装置包括发电装置及照明电路，所述发电装置装配在楼梯台阶上，用于将脚踩台阶时对压电陶瓷203产生的压力，基于压电效应转换为电能，所述照明装置用于将所述电能直接用于照明或存储。本发明具有以下有益效果：本发明利用行人在走楼梯时对台阶的压力来发电，从而提供给安装在楼梯中的照明设备，该发明简单、成本低、便于安装、可标准化生产，并且无需外部电源，减少了设备对外部电源依赖，增加了楼梯内紧急状况下照明的可靠性，增强了安全性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种楼梯台阶自发电照明装置，其特征在于，所述楼梯台阶自发电照明装置包括发电装置及照明电路，所述发电装置装配在楼梯台阶上，用于将脚踩台阶时对压电陶瓷产生的压力，基于压电效应转换为电能，所述照明装置用于将所述电能直接用于照明或存储。
2.根据权利要求1所述的楼梯台阶自发电照明装置，其特征在于：所述发电装置包括底层结构及上层结构，其中：
所述底层结构包括：底板，所述底板上分布有若干凹槽，凹槽下半部分设置有开孔的套筒，套筒底部安装有金属弹簧，金属弹簧顶部连接有一金属板，金属板上面承载有压电陶瓷，并固定于套筒内，此时压电陶瓷中心电极部分单面受压，在保证压电陶瓷受到压力的同时，利用下面金属弹簧的缓冲作用避免陶瓷受到巨大冲击而被压碎；
所述上层结构包括：盖板，所述盖板下表面对应套筒开孔的位置有设置有柱体，所述盖板及柱体通过支撑弹簧连接于所述套筒上，当盖板不受力时，柱体与压电陶瓷分离，当盖板受力时，柱体接触压电陶瓷，并对压电陶瓷施加一定的压力，以产生电能。
3.根据权利要求2所述的楼梯台阶自发电照明装置，其特征在于：所述底板上分布有2排8列圆形凹槽。
4.根据权利要求2所述的楼梯台阶自发电照明装置，其特征在于：所述底板及盖板的侧面通过卡扣连接，以保证所述盖板能在一定幅度内移动但不脱离底板，并便于安装。
5.根据权利要求2所述的楼梯台阶自发电照明装置，其特征在于：所述发电装置的盖板上表面具有波浪形的凸起条纹，起到防滑的作用。
6.根据权利要求1所述的楼梯台阶自发电照明装置，其特征在于：所述发电装置设置于楼梯台阶台面靠外台阶台面处，且覆盖面积不大于整个台阶台面的一半，此处为行人走楼梯时必接触的部分，以节约成本并提高效率。
7.根据权利要求1所述的楼梯台阶自发电照明装置，其特征在于：所述压电陶瓷为无铅型压电陶瓷，包括钛酸钡基压电陶瓷、钛酸铋钠基压电陶瓷或铌酸钾钠基压电陶瓷中的一种。
8.根据权利要求1所述的楼梯台阶自发电照明装置，其特征在于：所述照明电路包括二极管、充电电池、开关以及LED灯，其中，各压电陶瓷并联于所述充电电池，且各压电陶瓷与所述充电电池之间均连接有二极管，所述二极管在回路中防止电流倒充；所述LED灯通过所述开关连接于所述充电电池。
9.根据权利要求8所述的楼梯台阶自发电照明装置，其特征在于：所述开关为声光控开关，光线好时将压电陶瓷产生的电能给充电电池充电，光线差时，将压电陶瓷产生的电能直接提供给LED灯进行照明，当压电陶瓷没产生电能且所述声光控开关打开后，所述充电电池可为LED灯照明提供电能。
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