CN109768613A - 能量收集系统及自供能可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

一种能量收集系统及自供能可穿戴设备，其中能量收集系统包括：n个独立的单元结构，n为正整数，每个独立的单元结构包含：发电系统和整流系统，发电系统包含微型发电机，其用于将人体运动产生的机械能转化为电能；整流系统包含整流电路，该整流电路的交流输入端与微型发电机的输出端相连，用于将微型发电机的电能形式由交流脉冲转化为直流脉冲；其中，在n个独立的单元结构的输出电路上设有降压装置，该降压装置为一火花间隙或放电管，将发电系统与整流系统相互隔离，并调控输出电路的输出电压和电流。能够降低输出电压，增大输出电流，有效提升输出电流的脉宽，起到脉宽调制作用，保证输出电压的稳定性，更适合给器件供电或收集能量。

Description

能量收集系统及自供能可穿戴设备

技术领域

本公开属于新能源与人体工程学技术领域，涉及一种能量收集系统及自供能可穿戴设备。

背景技术

在锂电池供电成为便携移动电器主流供能方式的今天，传统电池对充电环境的依赖无疑成为一大限制，此外，废弃的电池也会给环境带来危害。人体运动可以产生大量能量，人类的许多运动，比如行走、跳舞、穿衣等方式都与转化能量联系在了一起，一般人在通常情况下的连续功率是70W左右，训练有素的运动员、武警、公安、军人、保镖等的瞬时突发功率最高可达3kW。在比较剧烈的运动中，例如打篮球时，人消耗的功率约为700W。在更加剧烈的运动情况下，例如在百米赛跑中，一个优秀运动员消耗的功率可达到千瓦(kW)级别。如果可以把这些多余的能量收集起来给电子设备供电，是一个具有巨大发展前景的课题。正因为如此，设计一个利用人体运动产生的剩余能量给电子设备供电，无疑具有很大研究价值和运用前景。

近年来有很多科学家试图利用电荷感应和压电效应来制作可穿戴发电设备，用于收集人体振动产生的多余能量。但是目前的发电机普遍存在着功率低，工作环境要求高，输出电压电流不稳定且电压偏高等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种能量收集系统及自供能可穿戴设备，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种能量收集系统，包括：n个独立的单元结构，n为正整数，每个独立的单元结构包含：发电系统和整流系统，其中发电系统包含微型发电机，其用于将人体运动产生的机械能转化为电能；整流系统包含整流电路，该整流电路的交流输入端与微型发电机的输出端相连，用于将微型发电机的电能形式由交流脉冲转化为直流脉冲；其中，在n个独立的单元结构的输出电路上设有降压装置，该降压装置为一火花间隙或放电管，将发电系统与整流系统相互隔离，并调控输出电路的输出电压和电流。

在本公开的一些实施例中，能量收集系统，还包括：电子源，为一提供充足自由电子的载体；该电子源包括如下形式的一种或几种：人体、大地、电子器件以及导线；其中该能量收集系统中，整流电路的一个交流输入端与微型发电机的输出端相连，另一个交流输入端与电子源相连。

在本公开的一些实施例中，整流电路的两个交流输入端分别与微型发电机的两个输出端相连。

在本公开的一些实施例中，上述方案中，该能量收集电路为负载提供能量的方式包括：n个独立的单元结构分别单独为对应负载提供能量，每个独立的单元结构对应一个降压装置，每个负载与对应提供能量的单元结构中的降压装置串联；或者n个独立的单元结构通过串联和/或并联的方式进行组合之后作为整体为某一负载提供能量，n个独立的单元结构共用一个降压装置，该负载与该共用的降压装置串联；或者部分单元结构通过串联和/或并联的方式进行组合之后为某一负载提供能量，部分单元结构单独为其他对应负载提供能量。

在本公开的一些实施例中，负载以宏观电路、薄膜印刷电路或集成电路的方式附着在该能量收集系统的内部或外部，负载为用电器、储能器件、各类敏感元件及传感器中的一种或几种，包括如下元器件中的一种或其组合：电容、电感、二极管、三极管、led或lcd屏幕、微型电机、以及锂电池；

可选的，负载为一电容，该电容的两端串联有二极管；

可选的，负载为一可调电阻和包含n个LED灯的LED阵列，可调电阻与LED阵列串联于电路中，通过调节可调电阻的阻值大小，使LED阵列进入持续闪烁状态，且闪烁频率大于25Hz，n为正整数。

在本公开的一些实施例中，微型发电机为如下发电机形式的一种或几种：基于电磁感应的发电机、基于静电感应的发电机或者基于压电效应的发电机，包括：电磁感应发电机、驻极体发电机、摩擦纳米发电机和压电发电机；和/或，微型发电机产生交流脉冲或直流脉冲，脉冲电压介于1V-10kV之间，电流介于0.1μA到100A之间。

在本公开的一些实施例中，整流电路为如下整流电路的一种或几种：半波整流电路、全波整流电流以及桥式整流电路；和/或，构建该整流电路的电子元件包括如下具有单向导电性的元器件的一种或几种：交流变压器、直流变压器、整流二极管、开关二极管以及晶闸管；和/或，该整流电路的正向平均电流在1μA到100A之间，最高反向工作电压在1V到10000V之间，击穿电压在1V到10000V之间，最高工作频率在100HZ到10kHZ之间。

在本公开的一些实施例中，火花间隙或放电管的外部由绝缘材料密闭封装，内部为真空环境或由干燥的空气、氧气、氮气、氢气、二氧化碳、六氟化硫、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气之中的一种或几种混合进行填充，火花间隙或放电管内部的放电针包含两个贴近的金属电极，金属电极在击穿时对应产生电弧进行放电；和/或，降压装置包含如下放电管中的一种或其组合：玻璃放电管、气体放电管以及半导体放电管，组合连接的方式包括串联和并联；和/或，降压装置的放电范围介于50V-3500V之间。

在本公开的一些实施例中，绝缘材料包含如下材料的一种或几种：玻璃、陶瓷以及有机高分子材料；和/或，金属电极的形状包含如下形状的一种或几种：圆锥形、圆柱形、圆台形；和/或，两个金属电极的间隙介于1nm到1cm之间。

根据本公开的另一个方面，提供了一种自供能可穿戴设备，包含本公开提及的任一种能量收集系统。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的能量收集系统及自供能可穿戴设备，具有以下有益效果：

通过在每个独立的单元结构中设置整流系统，将发电系统中产生的电能由交流脉冲形式转化为直流脉冲形式，并在n个独立的单元结构的输出电路上设有降压装置，利用火花间隙或放电管这类降压装置能够降低输出电压，增大输出电流，有效提升输出电流的脉宽，起到一定的脉宽调制作用，在一定范围内保证输出电压的稳定性，更适合给器件供电或者收集能量；同时，降压装置可以将发电系统和整流电路(整流系统)相互隔离，从而降低整个能量收集系统作为电源的内阻，该结构对应的材料成本低廉、制造工艺简单且可集成度高，收集利用人体运动产生的多余能量转化成电能给器件供电，是一种清洁的生物能源，在自供能可穿戴设备或器件领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为根据本公开一实施例所示的能量收集系统的结构示意图。

图2为根据本公开一实施例所示的应用于驻极体发电机组的能量收集系统的结构示意图。

图3为根据本公开一实施例所示的应用于压电发电机的能量收集系统的结构示意图。

图4为根据本公开一实施例所示的基于RC振荡的驻极体发电照明系统的结构示意图。

【符号说明】

101-整流电路； 102-微型发电机；

103-电子源； 104-降压装置/放电管/火花间隙；

105-负载；

115-电容； 125-二极管；

135-可调电阻； 145-LED阵列。

具体实施方式

针对于目前的驻极体发电机、压电发电机等用于将人体运动机械能转换为电脉冲设备存在电压输出高、平均脉冲时间短的问题，目的在于提升这类发电机的输出脉冲时间和脉冲宽度，降低并将输出电压稳定在一定的范围之内，提出一种能量收集系统及可穿戴设备。

本公开的能量收集系统，包括：n个独立的单元结构，n为正整数，每个独立的单元结构包含：发电系统和整流系统，其中发电系统包含微型发电机，其用于将人体运动产生的机械能转化为电能；整流系统包含整流电路，该整流电路的交流输入端与微型发电机的输出端相连，用于将微型发电机的电能形式由交流脉冲转化为直流脉冲；其中，在n个独立的单元结构的输出电路上设有降压装置，该降压装置为一火花间隙或放电管，将发电系统与整流系统相互隔离，并调控输出电路的输出电压和电流。

利用火花间隙或放电管这类降压装置能够降低输出电压，增大输出电流，有效提升输出电流的脉宽，起到一定的脉宽调制作用，在一定范围内保证输出电压的稳定性，更适合给器件供电或者收集能量；同时，降压装置可以将发电系统和整流电路(整流系统)相互隔离，从而降低整个能量收集系统作为电源的内阻，该系统作为电源对应的材料成本低廉、制造工艺简单且可集成度高，收集利用人体运动产生的多余能量转化成电能给器件供电，是一种清洁的生物能源，具有较好的稳定性。

在本公开的一些实施例中，该能量收集系统还包括：电子源，为一提供充足自由电子的载体；该电子源包括如下形式的一种或几种：人体、大地、电子器件以及导线；其中该能量收集系统中，整流电路的一个交流输入端与微型发电机的输出端相连，另一个交流输入端与电子源相连。例如第一个实施例中，该能量收集系统中的微型发电机为驻极体发电机，电子源为大地，整流电路的一个交流输入端与驻极体发电机的输出端相连，另一个交流输入端接地。产生的脉冲电压介于1V-10kV之间，电流介于0.1μA到100A之间。

在本公开的一些实施例中，能量收集系统中不含电子源，整流电路的两个交流输入端分别与微型发电机的两个输出端相连。例如第二实施例中，该能量收集系统中的微型发电机为压电发电机，其上下两个电极的输出端与整流电路的两个交流输入端进行连接。

在本公开的一些实施例中，上述方案中，该能量收集电路为负载提供能量的方式包括：n个独立的单元结构分别单独为对应负载提供能量，每个独立的单元结构对应一个降压装置，每个负载与对应提供能量的单元结构中的降压装置串联；或者n个独立的单元结构通过串联和/或并联的方式进行组合之后作为整体为某一负载提供能量，n个独立的单元结构共用一个降压装置，该负载与该共用的降压装置串联；或者部分单元结构通过串联和/或并联的方式进行组合之后为某一负载提供能量，部分单元结构单独为其他对应负载提供能量。例如第一个实施例中，如图1所示，n个独立的单元结构通过并联的方式进行组合之后作为整体为负载105提供能量，n个独立的单元结构共用一个降压装置104，该负载与该共用的降压装置串联。

在本公开的一些实施例中，负载以宏观电路、薄膜印刷电路或集成电路的方式附着在该能量收集系统的内部或外部，负载为用电器、储能器件、各类敏感元件及传感器中的一种或几种，包括如下元器件中的一种或其组合：电容、电感、二极管、三极管、led或lcd屏幕、微型电机、以及锂电池。例如，第二个实施例中，参照图3所示，负载为一储能元件，比如为电容115，该电容的两端串联有二极管125，以防止电流泄漏。例如，第三个实施例中，参照图4所示，负载为一可调电阻135和LED阵列145，该可调电阻135与包含n个LED指示灯的LED阵列145串联于电路中，通过调节可调电阻135的阻值大小，能够使LED阵列145进入持续闪烁状态，且闪烁频率大于25Hz，可用于稳定的照明需求。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

第一实施例

在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种能量收集系统。

图1为根据本公开一实施例所示的能量收集系统的结构示意图。图2为根据本公开一实施例所示的应用于驻极体发电机组的能量收集系统的结构示意图。

本实施例中，参照图1所示，该能量收集系统包括：n个独立的单元结构，n为正整数，每个独立的单元结构包含：发电系统和整流系统，其中发电系统包含微型发电机102，其用于将人体运动产生的机械能转化为电能；整流系统包含整流电路101，该整流电路的交流输入端与微型发电机的输出端相连，用于将微型发电机的电能形式由交流脉冲转化为直流脉冲；其中，在n个独立的单元结构的输出电路上设有降压装置104，该降压装置104为一火花间隙或放电管，将发电系统与整流系统相互隔离，并调控输出电路的输出电压和电流。

本实施例的该能量收集系统还包括：电子源103，为一提供充足自由电子的载体，其中该能量收集系统中，整流电路的一个交流输入端与微型发电机的输出端相连，另一个交流输入端与电子源相连。

该电子源103包括但不限于如下形式的一种或几种：人体、大地、电子器件以及导线等。

例如图1和图2所示，该能量收集系统中的微型发电机为驻极体发电机，电子源为大地，整流电路的一个交流输入端与驻极体发电机的输出端相连，另一个交流输入端接地。

参照图1所示，本实施例中，n个独立的单元结构通过并联的方式进行组合之后作为整体为负载105提供能量，n个独立的单元结构共用一个降压装置104，该负载105与该共用的降压装置104串联。当然，组合方式不局限于并联，还可以是串联或者串并联结合的方式实现多根独立单元结构的组合，整体作为电源进行对外供电。

在其它实施例中，还可以是n个独立的单元结构分别单独为对应负载提供能量，每个独立的单元结构对应一个降压装置，每个负载与对应提供能量的单元结构中的降压装置串联。例如图2中所示情形，每个独立的单元结构对应一个降压装置和负载。

当然，也可以是上述两种情形的组合方案，部分单元结构通过串联和/或并联的方式进行组合之后为某一负载提供能量，部分单元结构单独为其他对应负载提供能量。任何类似的变形或者组合方式均在本公开的保护范围之内，本公开不限定降压装置的个数以及是降压装置设置于各个单元结构共同的路径还是内部的路径，上述方案均在本公开的保护范围之内。

本实施例中，整流电路101为一种将交流电转换为直流电的装置，利用各种具有单向导电性的器件和线圈变压器，将交流脉冲整合为直流脉冲。整流电路为如下整流电路的一种或几种：半波整流电路、全波整流电流以及桥式整流电路；和/或，构建该整流电路的电子元件包括如下具有单向导电性的元器件的一种或几种：交流变压器、直流变压器、整流二极管、开关二极管以及晶闸管；和/或，该整流电路的正向平均电流在1μA到100A之间，最高反向工作电压在1V到10000V之间，击穿电压在1V到10000V之间，最高工作频率在100HZ到10kHZ之间。这里的整流电路101采用桥式整流电路搭建，利用桥式整流电路为微型发电机的输出整流。

本公开中，微型发电机102为如下发电机形式的一种或几种：基于电磁感应的发电机、基于静电感应的发电机或者基于压电效应的发电机，包括：电磁感应发电机、驻极体发电机、摩擦纳米发电机和压电发电机；和/或，微型发电机产生交流脉冲或直流脉冲，脉冲电压介于1V-10kV之间，电流介于0.1μA到100A之间。本实施例中微型发电机102优选为驻极体发电机102，参照图2所示，当然在其它实施例中可以是其他类型的微型发电机。同时对应的，驻极体发电机相比其他发电机，输出电压较高，使用气体放电管或火花间隙等结构作为降压装置，具有更好的效果和适用性。

参照图2所示，本实施例中，火花间隙104或放电管104的外部由绝缘材料密闭封装，内部为真空环境或由干燥的空气、氧气、氮气、氢气、二氧化碳、六氟化硫、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等之中的一种或几种混合进行填充，火花间隙104或放电管104内部的放电针包含两个贴近的金属电极，金属电极在击穿时对应产生电弧进行放电。

在本公开的一些实施例中，绝缘材料包含如下材料的一种或几种：玻璃、陶瓷以及有机高分子材料；和/或，金属电极的形状包含如下形状的一种或几种：圆锥形、圆柱形、圆台形；和/或，两个金属电极的间隙介于1nm到1cm之间。

当然，降压装置包含如下放电管中的一种或其组合：玻璃放电管、气体放电管以及半导体放电管，组合连接的方式包括串联和并联。

本实施例中，降压装置104的放电范围介于50V-3500V之间。

本实施例中，负载105以宏观电路、薄膜印刷电路或集成电路的方式附着在该能量收集系统的内部或外部，负载为用电器、储能器件、各类敏感元件及传感器中的一种或几种，包括如下元器件中的一种或其组合：电容、电感、二极管、三极管、led或lcd屏幕、微型电机、以及锂电池。

本实施例中，由驻极体发电机为整个能量收集系统提供电脉冲。参照图2所示，驻极体发电机102包含两块金属极板和驻极体材料，一块金属极板(比如图2中的上极板)将人体的复杂振动转化为方向单一的振动，另一块金属极板(图2中的下极板)和驻极体材料相贴附，在贴附面感生出大量异种电荷。当上极板产生振动时，下极板贴附面间的感应电荷会随着该金属极板的位移而不断增减，形成交流脉冲信号。交流脉冲信号经过桥式整流电路101，被转换为直流脉冲信号，经过气体放电管104或火花间隙104放电后，电压降低、电流升高、以及脉宽展宽，得到稳定的输出。同时气体放电管可以将发电体系和整流体系相互隔离，起到降低电源内阻的作用，更适合给器件供电或者收集能量。

第二实施例

在本公开的第二个示例性实施例中，提供了一种能量收集系统。

图3为根据本公开一实施例所示的应用于压电发电机的能量收集系统的结构示意图。

参照图3所示，本实施例与第一个实施例的能量收集系统相比，区别之处在于：本实施例中的微型发电机为压电发电机，该能量收集系统不含电子源，该压电发电机的两个输出端与整流电路的两个交流输入端分别相连。另外，还对负载的具体形式进行了一种示意。本实施例中，参照图3所示，负载105为一储能元件，比如为电容115，该电容的两端串联有二极管125，以防止电流泄漏。

第三实施例

在本公开的第三个示例性实施例中，提供了一种能量收集系统，该能量收集系统为一基于RC振荡的驻极体发电照明系统。

图4为根据本公开一实施例所示的基于RC振荡的驻极体发电照明系统的结构示意图。

参照图4所示，本实施例与第一个实施例的能量收集系统相比，本实施例中的负载进行了具体化设置，本实施例中，负载为一可调电阻135和LED阵列145，该可调电阻135与包含n个LED指示灯的LED阵列145串联于电路中，n≥2，通过调节可调电阻135的阻值大小，能够使LED阵列145进入持续闪烁状态，且闪烁频率大于25Hz，可用于稳定的照明需求。特殊的，负载中仅含有一个LED指示灯，此时该LED指示灯可作为电流指示灯。

第四实施例

在本公开的第四个示例性实施例中，提供了一种自供能可穿戴设备。该自供能可穿戴设备包含能量收集系统。

基于上述能量收集系统，该可穿戴设备将人体运动的机械能转化为符合需求、安全且稳定的直流低压电输出给负载，实现自供能，具有良好且广泛的应用前景。

综上所述，本公开提供了一种能量收集系统及自供能可穿戴设备，针对于目前的驻极体发电机、压电发电机等用于将人体运动机械能转换为电脉冲设备存在电压输出高、平均脉冲时间短的问题，通过在每个独立的单元结构中设置整流系统，将发电系统中产生的电能由交流脉冲形式转化为直流脉冲形式，并在n个独立的单元结构的输出电路上设有降压装置，利用火花间隙或放电管这类降压装置能够降低输出电压，增大输出电流，有效提升输出电流的脉宽，起到一定的脉宽调制作用，在一定范围内保证输出电压的稳定性，更适合给器件供电或者收集能量；同时，降压装置可以将发电系统和整流电路(整流系统)相互隔离，从而降低整个能量收集系统作为电源的内阻，该结构对应的材料成本低廉、制造工艺简单且可集成度高，收集利用人体运动产生的多余能量转化成电能给器件供电，是一种清洁的生物能源，在自供能可穿戴设备或器件领域具有广泛的应用前景。

贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且，为实现图面整洁的目的，一些习知惯用的结构与组件在附图可能会以简单示意的方式绘示之。另外，本案的附图中部分的特征可能会略为放大或改变其比例或尺寸，以达到便于理解与观看本公开的技术特征的目的，但这并非用于限定本公开。依照本公开的内容所制造的产品的实际尺寸与规格应是可依据生产时的需求、产品本身的特性、及搭配本公开的内容据以调整，于此进行声明。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能量收集系统，其特征在于，包括：n个独立的单元结构，n为正整数，每个独立的单元结构包含：发电系统和整流系统，其中发电系统包含微型发电机，其用于将人体运动产生的机械能转化为电能；整流系统包含整流电路，该整流电路的交流输入端与微型发电机的输出端相连，用于将微型发电机的电能形式由交流脉冲转化为直流脉冲；

其中，在n个独立的单元结构的输出电路上设有降压装置，该降压装置为一火花间隙或放电管，将所述发电系统与整流系统相互隔离，并调控输出电路的输出电压和电流。

2.根据权利要求1所述的能量收集系统，其特征在于，还包括：电子源，为一提供充足自由电子的载体；该电子源包括如下形式的一种或几种：人体、大地、电子器件以及导线；

其中该能量收集系统中，整流电路的一个交流输入端与微型发电机的输出端相连，另一个交流输入端与电子源相连。

3.根据权利要求1所述的能量收集系统，其特征在于，所述整流电路的两个交流输入端分别与微型发电机的两个输出端相连。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的能量收集系统，其特征在于，该能量收集电路为负载提供能量的方式包括：

n个独立的单元结构分别单独为对应负载提供能量，每个独立的单元结构对应一个降压装置，每个负载与对应提供能量的单元结构中的降压装置串联；或者

n个独立的单元结构通过串联和/或并联的方式进行组合之后作为整体为某一负载提供能量，n个独立的单元结构共用一个降压装置，该负载与该共用的降压装置串联；或者

部分单元结构通过串联和/或并联的方式进行组合之后为某一负载提供能量，部分单元结构单独为其他对应负载提供能量。

5.根据权利要求4所述的能量收集系统，其特征在于，所述负载以宏观电路、薄膜印刷电路或集成电路的方式附着在该能量收集系统的内部或外部，负载为用电器、储能器件、各类敏感元件及传感器中的一种或几种，包括如下元器件中的一种或其组合：

电容、电感、二极管、三极管、led或lcd屏幕、微型电机、以及锂电池；

可选的，负载为一电容，该电容的两端串联有二极管；

可选的，负载为一可调电阻和包含n个LED灯的LED阵列，可调电阻与LED阵列串联于电路中，通过调节可调电阻的阻值大小，使LED阵列进入持续闪烁状态，且闪烁频率大于25Hz，n为正整数。

6.根据权利要求1所述的能量收集系统，其特征在于，

所述微型发电机为如下发电机形式的一种或几种：基于电磁感应的发电机、基于静电感应的发电机或者基于压电效应的发电机，包括：电磁感应发电机、驻极体发电机、摩擦纳米发电机和压电发电机；和/或，

所述微型发电机产生交流脉冲或直流脉冲，脉冲电压介于1V-10kV之间，电流介于0.1μA到100A之间。

7.根据权利要求1所述的能量收集系统，其特征在于，

所述整流电路为如下整流电路的一种或几种：半波整流电路、全波整流电流以及桥式整流电路；和/或，

构建该整流电路的电子元件包括如下具有单向导电性的元器件的一种或几种：交流变压器、直流变压器、整流二极管、开关二极管以及晶闸管；和/或，

该整流电路的正向平均电流在1μA到100A之间，最高反向工作电压在1V到10000V之间，击穿电压在1V到10000V之间，最高工作频率在100HZ到10kHZ之间。

8.根据权利要求1所述的能量收集系统，其特征在于，

所述火花间隙或放电管的外部由绝缘材料密闭封装，内部为真空环境或由干燥的空气、氧气、氮气、氢气、二氧化碳、六氟化硫、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气之中的一种或几种混合进行填充，所述火花间隙或放电管内部的放电针包含两个贴近的金属电极，所述金属电极在击穿时对应产生电弧进行放电；和/或，

所述降压装置包含如下放电管中的一种或其组合：玻璃放电管、气体放电管以及半导体放电管，组合连接的方式包括串联和并联；和/或，

所述降压装置的放电范围介于50V-3500V之间。

9.根据权利要求8所述的能量收集系统，其特征在于，

所述绝缘材料包含如下材料的一种或几种：玻璃、陶瓷以及有机高分子材料；和/或，

所述金属电极的形状包含如下形状的一种或几种：圆锥形、圆柱形、圆台形；和/或，

所述两个金属电极的间隙介于1nm到1cm之间。

10.一种自供能可穿戴设备，包含权利要求1至9中任一项所述的能量收集系统。