RU105400U1

RU105400U1 - OFFLINE STREET LIGHT

Info

Publication number: RU105400U1
Application number: RU2011103794/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Носов; Сергей Анатольевич Павлов; Станислав Александрович Петренко; Андрей Владимирович Воробьёв; Ярослав Юрьевич Белкин
Original assignee: Владимир Сергеевич Носов
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2011-06-10

Abstract

Автономный уличный фонарь, содержащий светодиодную панель, накопитель электрической энергии, через блок управления освещением соединенный со светодиодной панелью, и столб, внутри которого расположен электрогенератор, электрически соединенный с накопителем энергии, наружная стенка столба выполнена в виде «теплых» остекленных ящиков с черной теплопроводной поверхностью для использования энергии солнца, в верхней части столба установлен дефлектор для использования энергии ветра, отличающийся тем, что в полости столба размещен ионный электрогенератор, выполненный в виде электрически соединенных с источником высокого напряжения электродов, при этом в нижней части полости столба установлен коронирующий электрод, генерирующий ионы, а в верхней части полости столба установлены сетчатые некоронирующие электроды, собирающие ионы. A stand-alone street lamp containing an LED panel, an electric energy storage device, connected through a lighting control unit to an LED panel, and a pole inside which an electric generator is located, electrically connected to an energy storage device, the outer wall of the column is made in the form of “warm” glazed boxes with a black heat-conducting surface for using solar energy, a deflector for using wind energy is installed in the upper part of the column, characterized in that an ion lektrogenerator configured as electrically connected with the source of high voltage electrodes, wherein the bottom of the discharge electrode, generates ions and non-corona electrodes mounted reticulated collecting ions in the column top of the column cavity of the cavity is set.

Description

Полезная модель относится к светотехнике, особенно к системам уличного освещения, в частности к электрическим осветительным устройствам со встроенными генераторами, использующим энергию солнца и ветра.The utility model relates to lighting engineering, especially to street lighting systems, in particular to electric lighting devices with built-in generators using the energy of the sun and wind.

Известно устройство для преобразования энергии ветра в электричество и беспроводного освещения объекта, содержащее опору, элементы-преобразователи механических воздействий в электрические сигналы (импульсы), выполненные на основе пьезоэлементов, и аккумулятор электрической энергии, отличающееся тем, что элементы-преобразователи механических воздействий в электрические сигналы (импульсы) вмонтированы в ткань полотнища, укрепленную на опоре устройства, и гибко подключены к пьезоконвертору - преобразователю импульсных электрических сигналов в постоянное напряжение, а пьезоконвертор соединен с приборами, преобразующими электрический ток в электромагнитное излучение, и аккумулятором электрической энергии, вмонтированных в ткань полотнища, при этом устройство дополнительно содержит сигнальные световые приборы, выполненные из эластичных светодиодных нитей, вплетенных в ткань полотнища (патент №2297710 MПK H03D 9/00 опубликован 2007.04.20). Недостатком такого осветительного устройства является низкая надежность работы связанная с быстрым износом полотнища ткани на ветру и солнце, а также слабая вандалоустойчивость от повреждения посторонними лицами.A device is known for converting wind energy into electricity and wireless illumination of an object, comprising a support, elements-converters of mechanical actions into electrical signals (pulses) made on the basis of piezoelectric elements, and an electric energy accumulator, characterized in that the elements-converters of mechanical actions into electrical signals (pulses) are mounted in the cloth of the panel, mounted on the support of the device, and are flexibly connected to a piezoelectric converter - a pulse electrical converter ignals in constant voltage, and the piezoelectric converter is connected to devices that convert electric current to electromagnetic radiation, and an electric energy accumulator mounted in the cloth of the cloth, the device further comprises signal lights made of elastic LED threads woven into the cloth of the cloth (patent No. 2297710 MPK H03D 9/00 published 2007.04.20). The disadvantage of such a lighting device is the low reliability associated with the rapid wear of the cloth panel in the wind and the sun, as well as poor vandal resistance from damage by unauthorized persons.

Известна солнечно-вакуумная электростанция, включающая парник и высокую трубу с турбогенератором, отличающаяся тем, что парник выполнен в виде теплицы и заполнен материалом, аккумулирующим солнечную энергию, а труба выполнена в виде башни из помещенных друг в друга трубок Вентури, каждая из которых состоит из двух полых усеченных конусов, соединенных меньшими основаниями, и установлена вертикально так, что верхнее, широкое основание внутренней трубки помещено с зазором в узком сечении наружной, причем наружные стены башни выполнены в виде "теплых" остекленных ящиков с черной теплопроводной поверхностью - для использования энергии солнца, и в верхней части башня оснащена дефлектором - для использования энергии ветра, а в нижней - вакуумной трубой в виде полого усеченного конуса, широкое основание которого помещено с зазором в узком сечении внутренней трубки, а меньшее основание соединено с одним или несколькими турбогенераторами, которые помещены в зале у основания электростанции (патент №2265163, МПК F24J 2/42 опубликован 2005.11.27)A solar-vacuum power plant is known, including a greenhouse and a tall pipe with a turbogenerator, characterized in that the greenhouse is made in the form of a greenhouse and filled with material that accumulates solar energy, and the pipe is made in the form of a tower of Venturi tubes placed in each other, each of which consists of two hollow truncated cones connected by smaller bases, and mounted vertically so that the upper, wide base of the inner tube is placed with a gap in a narrow section of the outer, and the outer walls of the tower are made in de “warm” glazed boxes with a black heat-conducting surface - for using solar energy, and in the upper part the tower is equipped with a deflector - for using wind energy, and in the lower part - a vacuum tube in the form of a hollow truncated cone, the wide base of which is placed with a gap in a narrow section the inner tube, and the smaller base is connected to one or more turbogenerators, which are placed in the hall at the base of the power plant (patent No. 2265163, IPC F24J 2/42 published 2005.11.27)

Недостатком такого устройства является невозможность его установки в пределах улицы поселений для организации освещения.The disadvantage of this device is the impossibility of its installation within the streets of settlements for the organization of lighting.

Известно изобретение, предназначенным для создания воздушного потока, его очистки от взвешенных в нем частиц и может быть применено для вентиляции и очистки воздуха в различных помещениях. Ионный вентилятор-фильтр содержит установленный на входе коронирующий отрицательный электрод и расположенные за ним некоронирующий и осадительные электроды, заключенные в корпус и электрически соединенные с источником высокого напряжения, коронирующий отрицательный электрод выполнен в виде сетки, в узлах которой перпендикулярно ее плоскости расположены иглы, направленные к некоронирующему электроду, выполненному в виде сетки из металлической проволоки с размером ячеек 20 мм и установленному на расстоянии 35 мм от игл, за ним расположены осадительные электроды, выполненные в виде пластин длиной 170 мм, расположенных перпендикулярно некоронирующему электроду и параллельно друг другу на расстоянии 18 мм, при этом четные и нечетные пластины электрически соединены между собой. Техническим результатом является повышение степени очистки выходящего воздуха от взвешенных в нем частиц (патент РФ №2181466, МПК 7 F24F 3/16, В03С 3/09 опубликован 20.04.2002).Known invention, designed to create an air stream, its cleaning from particles suspended in it and can be used for ventilation and air purification in various rooms. The ion filter fan contains a corona negative electrode installed at the input and a non-corona and precipitation electrodes located behind it, enclosed in a housing and electrically connected to a high voltage source, the corona negative electrode is made in the form of a grid, in the nodes of which there are needles directed perpendicular to its plane non-corona electrode, made in the form of a mesh of metal wire with a mesh size of 20 mm and installed at a distance of 35 mm from the needles, located behind it us collecting electrodes made as plates 170 mm long, non-corona electrode arranged perpendicularly and parallel to each other at a distance of 18 mm, the even and odd plates are electrically interconnected. The technical result is to increase the degree of purification of the exhaust air from particles suspended in it (RF patent No. 2181466, IPC 7 F24F 3/16, B03C 3/09 published 04/20/2002).

Недостатком описанного изобретения является невозможность выработки им электроэнергии.The disadvantage of the described invention is the inability to generate electricity.

Прототипом предлагаемой полезной модели является автономный уличный светильник, содержащий светодиодную панель, электрогенератор, датчик освещенности и столб, внутри которого расположены электрогенератор и аккумулятор, отличающийся тем, что на валу электрогенератора установлена аэровакуумная турбина, наружная стенка столба выполнена в виде «теплых» остекленных ящиков с черной теплопроводной поверхностью для использования энергии солнца, а в верхней части столба установлен дефлектор для использования энергии ветра, причем светильник снабжен блоком управления освещения, содержащим датчик движения и акустический датчик (Патент РФ №92 936, МПК F21K 99/00, опубликован 10.04.2010, Бюл. №10)The prototype of the proposed utility model is an autonomous street lamp containing an LED panel, an electric generator, an ambient light sensor and a pole, inside which an electric generator and a battery are located, characterized in that an aero-vacuum turbine is installed on the electric generator shaft, the outer wall of the column is made in the form of “warm” glazed boxes with black heat-conducting surface for the use of solar energy, and in the upper part of the column there is a deflector for using wind energy, IR light is provided with a control unit comprising a motion sensor and an acoustic sensor (RF Patent №92 936, IPC F21K 99/00, published 10.04.2010, Bul. №10)

Недостатком прототипа является наличие вращающейся аэровакуумной турбины, что приводит к ее быстрому износу и требует периодического технического обслуживания узла электрогенератора и аэровакуумной турбины.The disadvantage of the prototype is the presence of a rotating aero-vacuum turbine, which leads to its rapid wear and requires periodic maintenance of the generator unit and the aero-vacuum turbine.

Задачей, на решении которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание конструкции надежного автономного уличного фонаря, преобразующего солнечную и ветровую энергию в электрическую, накапливаемую в накопителе электрической энергии используемую для электропитания источника света. Это позволяет исключить использование покупной сетевой электроэнергии для целей освещения и снизить эксплуатационные затраты на уличное освещение за счет отсутствия затрат на покупку электроэнергии и увеличения межремонтных сроков периодического технического обслуживания фонаря.The task to which the proposed utility model is directed is the creation of a reliable autonomous street lamp design that converts solar and wind energy into electrical energy stored in an electric energy storage device used to power a light source. This eliminates the use of purchased network electricity for lighting purposes and reduces operating costs for street lighting due to the absence of costs for the purchase of electricity and the increase in the overhaul period of periodic maintenance of the lamp.

Сущность полезной модели заключается в том, что предлагаемой полезной моделью является автономный уличный фонарь, содержащий светодиодную панель, накопитель электрической энергии, через блок управления освещением соединенный со светодиодной панелью и столб, внутри которого расположены электрогенератор электрически соединенный с накопителем энергии, наружная стенка столба выполнена в виде «теплых» остекленных ящиков с черной теплопроводной поверхностью для использования энергии солнца, в верхней части столба установлен дефлектор для использования энергии ветра, в полости столба размещен ионный электрогенератор выполненный в виде электрически соединенных с источником высокого напряжения электродов, при этом в нижней части полости столба установлен коронирующий электрод, генерирующий ионы, а в верхней части полости столба установлены сетчатые некоронирующие электроды, собирающие ионы.The essence of the utility model is that the proposed utility model is an autonomous street lamp containing an LED panel, an electric energy storage device, through a lighting control unit connected to an LED panel and a pole, inside which an electric generator is located, electrically connected to an energy storage device, the outer wall of the column is made in in the form of “warm” glazed boxes with a black heat-conducting surface for using solar energy, a deflector is installed in the upper part of the column A wind energy in the column cavities arranged ion generator configured as electrically connected with the source of high voltage electrodes, wherein the bottom of the cavity column set the discharge electrode that generates ions, and installed reticulated non-corona electrodes that collect the ions in the column top of the cavity.

Сущность полезной модели поясняется рисунками, где на фигуре 1 представлена конструкция предлагаемого автономного уличного фонаря, а на фигуре 2 его принципиальная электрическая схема.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows the design of the proposed autonomous street lamp, and figure 2 its circuit diagram.

Автономный уличный фонарь содержит полый столб 1, на котором закреплена светодиодная панель 6, через блок управления 5 соединенная с накопителем электрической энергии 4. В качестве накопителя энергии используется электрохимический суперконденсатор или электрохимический аккумулятор, разделенные на два одинаковых блока. Накопитель электрической энергии 4 электрически соединен с электродами ионного электрогенератора 2 и 3. На верхнем срезе опоры установлен дефлектор 7. Нижняя часть столба установлена в грунт и имеет перфорационные отверстия для забора воздуха. Выше перфорационных отверстий установлен коронирующий электрод 2, испускающий ионы, а верхней части полости столба установлены сетчатые некоронирующие электроды 3, собирающие ионы.An autonomous street lamp contains a hollow pole 1, on which an LED panel 6 is fixed, through a control unit 5 connected to an electric energy storage device 4. An electrochemical supercapacitor or an electrochemical battery divided into two identical units is used as an energy storage device. The electric energy storage device 4 is electrically connected to the electrodes of the ionic generator 2 and 3. A deflector 7 is installed on the upper section of the support. The lower part of the column is installed in the ground and has perforations for air intake. A corona electrode 2 emitting ions is installed above the perforation holes, and mesh non-corona electrodes 3 collecting ions are installed on the upper part of the column cavity.

Принципиальная электрическая схема автономного уличного фонаря представлена на фигуре 2. Она состоит из светодиодной панели (6), блока управления освещением (5), содержащим датчик освещенности ФД, датчик движении ДД, акустический датчик АД. Электрогенерирующая часть схемы выполнена в виде ионного электрогенератора, имеющего коронирующий электрод 2 и некоронирующие сетчатые электроды 3, собирающие ионы. Электроды электрически соединенные с источником высокого напряжения (8). Накопление выработанной ионным электрогенератором электрической энергии осуществляется накопителем энергии 4а и 4б. Накопитель энергии через блок управления освещением 5 электрически соединен светодиодной панелью 6.The circuit diagram of an autonomous street lamp is shown in Figure 2. It consists of an LED panel (6), a lighting control unit (5), which contains a PD light sensor, a DD motion sensor, and an acoustic BP sensor. The electric generating part of the circuit is made in the form of an ionic electric generator having a corona electrode 2 and non-corona mesh electrodes 3 collecting ions. Electrodes are electrically connected to a high voltage source (8). The accumulation of electrical energy generated by the ionic generator is carried out by the energy storage device 4a and 4b. The energy storage device through the lighting control unit 5 is electrically connected by an LED panel 6.

Работает автономный уличный фонарь следующим образом. При нагреве солнечным излучением стенок столба из-за разной температуры воздуха по высоте столба возникает разная плотность воздуха по высоте и возникает вертикальная тяга, приводящая в движение воздух во внутренней полости столба 1. В рабочем состоянии коронирующий электрод 2 генерирует ионы атомов газов, входящих в состав воздуха. Движущийся внутри полости столба воздух переносит образованные коронным разрядом ионы вверх. Переносимые восходящим воздушным потоком ионы улавливаются некоронирующими сетчатыми электродами 3, расположенными в верхней части полости столба. При переносе электрического заряда с одного электрода на другой, вырабатывается электроэнергия, которая накапливается в накопителе электрической энергии 4, состоящей из двух периодически переключаемых блоков 4а и 4б. Первый блок (4а) накапливает в себе энергию, полученную ионным генератором. Другой блок (4б) питает энергией светодиодную матрицу и катушку Тесла. Когда блок (4б) разряжается до определенного значения, то система накопителя энергии переключается, в результате чего заряжается блок (4б), а заряженный блок (4а) питает светодиоды и генератор высокого напряжения (8). При ветре в дефлекторе (7) возникает разряжение воздуха, которое приводит к вытягиванию воздушного потока из внутренней полости столба. Восходящий воздушный поток и переносит ионы с нижнего электрода 2 на верхний электрод (3), преобразуя энергию воздушного потока в электрическую, накапливаемую, а в накопителе электрической энергии 4.An autonomous street lamp works as follows. When the column walls are heated by solar radiation due to different air temperatures along the column heights, different air densities arise along the heights and a vertical draft arises, which moves air in the inner cavity of column 1. In working condition, the corona electrode 2 generates ions of gas atoms that are part of air. The air moving inside the cavity of the column carries the ions formed by the corona discharge upward. Ions transported by the ascending air stream are captured by non-corona mesh electrodes 3 located in the upper part of the column cavity. When transferring an electric charge from one electrode to another, electricity is generated, which accumulates in the electric energy storage device 4, consisting of two periodically switched blocks 4a and 4b. The first block (4a) accumulates in itself the energy received by the ion generator. Another block (4b) energizes the LED matrix and Tesla coil. When the unit (4b) is discharged to a certain value, the energy storage system switches, resulting in the charging of the unit (4b), and the charged unit (4a) powers the LEDs and the high voltage generator (8). When the wind in the deflector (7) there is a vacuum of air, which leads to the drawing of the air flow from the inner cavity of the column. The ascending air flow transfers ions from the lower electrode 2 to the upper electrode (3), converting the energy of the air flow into electrical energy that is accumulated, and in the electric energy storage device 4.

Запасенная в накопителе электрическая энергия при включении блока управления освещением 5 питает светодиодную панель 6, которая вспыхивает, освещая окружающее пространство. Блок управления освещением имеют фотореле «день»-«ночь» (ФД) и датчик движения (ДД) с радиусом действия 30 м для фиксации движения пешеходов, а также акустический (реагирующий на шум) датчик (АД) радиусом действия 150 м для фиксации движения автотранспорта. Днем светодиодная панель отключена от накопителя энергии 4 блокирующими фотореле «день»- «ночь» (ФД). С наступлением сумерек, в темное время суток и до рассвета ФД деблокируется и, при приближении пешехода или автомобиля к освещаемой зоне, датчик движения (ДД) и акустический датчик (АД) блока управления освещением подают импульсы на включение питания светодиодной панели 6, фонарь вспыхивает на полную мощность, обеспечивая нормативную освещенность на тротуаре или дороге. Это позволяет настолько экономно расходовать энергию, запасенную в накопителе электрической энергии, что автономный уличный фонарь может работать до 15 суток без его подзарядки, т.е. без солнца и ветра.The electric energy stored in the drive when the lighting control unit 5 is turned on powers the LED panel 6, which flashes to illuminate the surrounding area. The lighting control unit has a day-night photo relay (PD) and a motion sensor (DD) with a range of 30 m for detecting pedestrian traffic, as well as an acoustic (noise-responsive) sensor (AD) with a radius of 150 m for motion detection motor transport. During the day, the LED panel is disconnected from the energy storage unit by 4 blocking photo-switches “day” - “night” (PD). At dusk, in the dark and before dawn, the PD is released and, when a pedestrian or car approaches the illuminated area, the motion sensor (DD) and the acoustic sensor (AD) of the lighting control unit provide pulses to turn on the power of LED panel 6, the lamp flashes on full power, providing regulatory lighting on the sidewalk or road. This allows you to use energy stored in the electric energy storage device so economically that an autonomous street lamp can work up to 15 days without recharging it, i.e. without sun and wind.

Техническим результатом, достигнутым в предлагаемой модели, является отсутствие движущихся и вращающихся деталей, что обеспечивает высокую надежность работы.The technical result achieved in the proposed model is the absence of moving and rotating parts, which ensures high reliability.

Поэтому, предложенный автономный уличный фонарь, является практически необслуживаемым осветительным устройством с минимальными эксплуатационными затратами на уличное освещение.Therefore, the proposed autonomous street lamp is a virtually maintenance-free lighting device with minimal operating costs for street lighting.

Claims

A stand-alone street lamp containing an LED panel, an electric energy storage device, connected through a lighting control unit to an LED panel, and a pole inside which an electric generator is located, electrically connected to an energy storage device, the outer wall of the column is made in the form of “warm” glazed boxes with a black heat-conducting surface for using solar energy, a deflector for using wind energy is installed in the upper part of the column, characterized in that an ion lektrogenerator configured as electrically connected with the source of high voltage electrodes, wherein the bottom of the discharge electrode, generates ions and non-corona electrodes mounted reticulated collecting ions in the column top of the column cavity of the cavity is set.