專利名稱：一種利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下led燈陣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通過(guò)海浪發(fā)電來(lái)驅(qū)動(dòng)的水下LED燈陣，屬于新能源光源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著傳統(tǒng)礦石能源的枯竭和全球環(huán)境的不斷惡化，綠色、環(huán)保、安全已成為能源發(fā)展的趨勢(shì)?，F(xiàn)有水下燈大多數(shù)采用交流高壓供電，不僅容易導(dǎo)致觸電安全事故，而且能源消耗較大。LED作為光源具有節(jié)能和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，用于水下照明和燈光美化具有廣闊前景， 但目前使用的水下LED采用交流供電，需要消耗電網(wǎng)電能，既不安全，也不利于節(jié)約能源。 利用海浪發(fā)電和供電的LED水下燈陣還未見(jiàn)報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種節(jié)能、環(huán)保、安全，利用海浪發(fā)電和供電的水下LED燈陣。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣，包括壓電材料固定桿I、利用海浪發(fā)電的壓電發(fā)電裝置2、連接壓電材料輸出端與蓄電池的輸電導(dǎo)線3、 密封箱6、以及置于密封箱6中的蓄電池5和LED燈7。固定桿I的一端固定在岸邊、另一端經(jīng)固定圈9與壓電發(fā)電裝置2 —端相連，保證壓電材料塊2在水中被沖刷、但不會(huì)被沖走；輸電導(dǎo)線3穿過(guò)壓電發(fā)電裝置2的合成橡膠外殼10、以及密封箱6的相應(yīng)部位處，設(shè)有防水的導(dǎo)線密封圈4 (可以由具有彈性的軟質(zhì)材料制成，如軟橡膠、膠皮等)，以保證海水不會(huì)滲透進(jìn)入壓電材料塊2和密封箱6內(nèi)部，導(dǎo)致短路或腐蝕器件；蓄電池5和LED燈7均為普通市售產(chǎn)品。所述壓電發(fā)電裝置2包括多塊上下表面鍍有金屬薄膜、相互間通過(guò)金屬絕緣導(dǎo)線并聯(lián)或串聯(lián)連接在一起的壓電材料塊8，以及將它們硫化封裝的普通合成橡膠外殼10。壓電材料塊8表面的金屬薄膜可以是Cu、Sn、Al等導(dǎo)電性較好的金屬薄膜，多塊壓電材料塊8 按照并聯(lián)或串聯(lián)方式，在上下面分別用絕緣導(dǎo)線焊接連接起來(lái)，而后進(jìn)行硫化處理，封裝于合成橡膠中，正、負(fù)極絕緣導(dǎo)線也硫化封裝于合成橡膠中，形成壓電發(fā)電裝置2。壓電發(fā)電裝置2的橡膠外殼的四角開(kāi)有安裝孔，以方便對(duì)其進(jìn)行固定與安裝(如，與壓電材料固定桿 I的連接)。在合成橡膠外殼10中，多塊壓電材料塊8呈單層平面布置，每塊壓電材料塊8的厚度為40-90mm，橡膠外殼10的厚度為5_10mm。壓電材料塊8的厚度和橡膠外殼10的厚度根據(jù)實(shí)際需要確定，壓電材料8的數(shù)量根據(jù)其材料種類和具體尺寸、以及實(shí)際需要發(fā)電或供電的功率確定，保證能夠向LED燈負(fù)載通過(guò)足夠的電力即可。所述封裝蓄電池5與LED燈7的密封箱6為橡膠箱與有機(jī)玻璃的組合結(jié)構(gòu)，橡膠箱6在LED燈7的上方或前方相應(yīng)部位為透光板結(jié)構(gòu)11，以保證箱內(nèi)LED燈光向外透射。 透光板結(jié)構(gòu)11由上下兩層膠合密封，上層是玻璃蓋層，下層是透明塑料層(有機(jī)玻璃)，中間有密封圈，以保證防水效果。LED燈陣采用混聯(lián)方式連接，蓄電池采用穩(wěn)壓式輸出。根據(jù)壓電材料表面電荷的密度與所受的壓力成正比的基本原理，當(dāng)潮汝、海浪、作用于按照上述處理的內(nèi)含多塊壓電材料塊的壓電發(fā)電裝置時(shí)，即刻對(duì)壓電材料塊產(chǎn)生壓力，從而引起壓電材料內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對(duì)位移而發(fā)生極化，使壓電材料兩端表面出現(xiàn)極性相反的束縛電荷，經(jīng)正負(fù)電荷匯集后產(chǎn)生一定的電壓與電流，電流經(jīng)導(dǎo)線傳送到蓄電池，然后經(jīng)由蓄電池經(jīng)導(dǎo)線連接LED燈陣，使光源通過(guò)透光板投射出去達(dá)到照明效果。若燈陣是將所有LED串聯(lián)，將需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較高的電壓，如果將所以LED并聯(lián)，則需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流。將所有的LED串聯(lián)或并聯(lián)不但限制著LED的使用量,而且并聯(lián)LED負(fù)載電流較大，驅(qū)動(dòng)器的成本也會(huì)大增。本實(shí)用新型采用混聯(lián)方式，串聯(lián)的LED數(shù)量平均分配，分配在一串LED上的電壓相同，通過(guò)同一串每顆LED上的電流也基本相同；同時(shí)，通過(guò)每串LED的電流也相近。從而使得每顆LED的亮度保持一致。當(dāng)某一串聯(lián)LED上有一顆質(zhì)量不良短路時(shí)，不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)還是恒流式驅(qū)動(dòng)，這串LED相當(dāng)于少了一顆LED，通過(guò)這串LED的電流將大增，很容易就會(huì)損壞這串LED。 大電流通過(guò)損壞的這串LED后，由于通過(guò)的電流較大，多表現(xiàn)為斷路。斷開(kāi)一串LED后，如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將減小，而不影響余下所有LED正常工作。本實(shí)用新型采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)，避免了采用恒流式LED驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，分配在余下LED電流將增大，容易導(dǎo)致所有LED損壞的問(wèn)題。本實(shí)用新型具有以下的有益效果I、利用壓電材料在和海浪或潮汐發(fā)電屬于綠色無(wú)污染能源；2、采用蓄電池把多余能量?jī)?chǔ)存，節(jié)約能源；3、采取LED燈陣照明增加了光源的聚光效果。

圖I為本實(shí)用新型示意圖；圖2為本實(shí)用新型壓電材料塊被硫化封裝于合成橡膠中的壓電發(fā)電裝置示意圖；圖3為本實(shí)用新型上、下面鍍有金屬薄膜的壓電材料塊剖面示意圖；圖4為本實(shí)用新型上、下面鍍有金屬薄膜的壓電材料塊并聯(lián)焊接連接示意圖；圖5為本實(shí)用新型LED燈陣的混聯(lián)示意圖；圖6為本實(shí)用新型密封有蓄電池與燈陣的密封箱的前側(cè)示意圖；圖7為本實(shí)用新型系統(tǒng)工作原理示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)依次表示1_壓電發(fā)電裝置固定桿，2-壓電發(fā)電裝置，3-導(dǎo)線，4-導(dǎo)線密封圈，5-蓄電池，6-密封箱，7-LED燈，8-壓電材料塊，9-固定圈，10-壓電發(fā)電裝置橡膠外殼，11-透光板。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。實(shí)施例I :如圖1-7所示，本利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣，包括壓電材料固定桿I、利用海浪發(fā)電的壓電發(fā)電裝置2、連接壓電材料輸出端與蓄電池的輸電導(dǎo)線3、密封箱6、以及置于密封箱6中的蓄電池5和LED燈7。固定桿I的一端固定在岸邊、另一端經(jīng)固定圈9與壓電發(fā)電裝置2 —端相連，保證壓電材料塊2在水中被沖刷、但不會(huì)被沖走；輸電導(dǎo)線3穿過(guò)壓電發(fā)電裝置2的合成橡膠外殼10、以及密封箱6的相應(yīng)部位處，設(shè)有防水的軟橡膠導(dǎo)線密封圈4 ;蓄電池5和LED燈7均為普通市售產(chǎn)品。壓電發(fā)電裝置2包括六塊上下表面鍍有金屬薄膜、相互間通過(guò)金屬絕緣導(dǎo)線并聯(lián)連接在一起的普通鍺酸鋰壓電材料塊8，以及將它們硫化封裝的普通合成橡膠外殼10。壓電材料8表面的金屬薄膜是Cu薄膜，六塊壓電材料塊8呈單層、兩排平面布置，并按照并聯(lián)方式在上、下面分別用絕緣導(dǎo)線焊接連接起來(lái)，而后通過(guò)硫化處理封裝于合成橡膠中，正、 負(fù)極絕緣導(dǎo)線也硫化封裝于合成橡膠中，形成壓電發(fā)電裝置2。每塊壓電材料塊8的厚度為40mm,橡膠外殼10的厚度為5mm。壓電發(fā)電裝置2的橡膠外殼的四角開(kāi)有安裝孔,與壓電材料固定桿I的連接。封裝蓄電池5與LED燈7的密封箱6為橡膠箱與有機(jī)玻璃的組合結(jié)構(gòu)，橡膠箱6 在LED燈7的上方或前方相應(yīng)部位為透光板結(jié)構(gòu)11，以保證箱內(nèi)LED燈光向外透射。透光板結(jié)構(gòu)11由上下兩層膠合密封，上層是玻璃蓋層，下層是有機(jī)玻璃板層，中間有密封圈，以保證防水效果。LED燈陣采用混聯(lián)方式連接，蓄電池采用穩(wěn)壓式輸出。本裝置固定懸掛在海水中的壓電材料塊，在收到通過(guò)海水或潮汐的沖刷作用時(shí)， 由于壓電材料表面電荷的密度和所受的壓力成正比這一原理，從而把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能， 達(dá)到發(fā)電的目的，通過(guò)導(dǎo)線將電流傳輸?shù)叫铍姵?，然后通過(guò)蓄電池再到LED燈陣，形成電流回路而達(dá)到照明的目的。實(shí)施例2 :如圖1-7所示，本利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣與實(shí)施例一致。不同之處是壓電發(fā)電裝置2包括八塊上下表面鍍有Al金屬薄膜、相互間通過(guò)金屬絕緣導(dǎo)線串聯(lián)連接在一起的普通石英壓電材料塊8，以及將它們硫化封裝的普通合成橡膠外殼10。八塊壓電材料塊8呈單層、兩排平面布置(每排4塊)，并按照串聯(lián)方式在上、下面分別用絕緣導(dǎo)線焊接連接起來(lái)，而后通過(guò)硫化處理封裝于合成橡膠中。每塊壓電材料塊8的厚度為90mm，橡膠外殼10的厚度為8mm。實(shí)施例3 :如圖1-7所示，本利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣與實(shí)施例一致。不同之處是壓電發(fā)電裝置2包括九塊上下表面鍍有Sn金屬薄膜、相互間通過(guò)金屬絕緣導(dǎo)線串聯(lián)連接在一起的普通陶瓷壓電材料塊8，以及將它們硫化封裝的普通合成橡膠外殼10。九塊壓電材料塊8呈單層、三排平面布置(每排3塊)，并按照串聯(lián)方式在上、下面分別用絕緣導(dǎo)線焊接連接起來(lái)，而后通過(guò)硫化處理封裝于合成橡膠中。每塊壓電材料塊8的厚度為60mm,橡膠外殼10的厚度為10mm。
權(quán)利要求1.一種利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣，其特征是包括壓電材料固定桿(I)、 利用海浪發(fā)電的壓電發(fā)電裝置(2)、連接壓電材料輸出端與蓄電池的輸電導(dǎo)線(3)、密封箱(6)、以及置于密封箱(6)中的蓄電池(5)和LED燈(7),固定桿(I) 一端固定在岸邊、另一端經(jīng)固定圈(9)與壓電發(fā)電裝置(2)相連，輸電導(dǎo)線(3)穿過(guò)壓電發(fā)電裝置(2)的合成橡膠外殼(10 )、以及密封箱(6 )的相應(yīng)部位處，設(shè)有防水的導(dǎo)線密封圈(4 )。
2.按權(quán)利要求I所述的利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣，其特征是壓電發(fā)電裝置(2)包括多塊上下表面鍍有金屬薄膜、相互間通過(guò)金屬絕緣導(dǎo)線并聯(lián)或串聯(lián)連接在一起的壓電材料塊(8)，以及將它們硫化封裝的合成橡膠外殼(10)。
3.按權(quán)利要求2所述的利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣，其特征是在合成橡膠外殼(10)中，多塊壓電材料塊(8)呈單層平面布置，每塊壓電材料塊(8)的厚度為 40_90mm,橡膠外殼(10)的厚度為5_10mm。
4.按權(quán)利要求I所述的利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣，其特征是封裝蓄電池(5 )與LED燈(7 )的密封箱(6 )為橡膠箱與有機(jī)玻璃的組合結(jié)構(gòu)，橡膠箱在LED燈(7 )的上方或前方相應(yīng)部位為透光板結(jié)構(gòu)(11)。
5.按權(quán)利要求書I所述的利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣，其特征是LED燈陣采用混聯(lián)方式連接，蓄電池采用穩(wěn)壓式輸出。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種利用海浪潮汐供電儲(chǔ)能的水下LED燈陣，包括壓電材料固定桿、利用海浪發(fā)電的壓電發(fā)電裝置、連接壓電材料輸出端與蓄電池的輸電導(dǎo)線、密封箱、以及置于密封箱中的蓄電池和LED燈，固定桿一端固定在岸邊、另一端經(jīng)固定圈與壓電發(fā)電裝置相連，輸電導(dǎo)線穿過(guò)壓電發(fā)電裝置的合成橡膠外殼、以及密封箱的相應(yīng)部位處，設(shè)有防水的導(dǎo)線密封圈。用壓電材料制成發(fā)電裝置，利用海浪和潮汐進(jìn)行發(fā)電，為L(zhǎng)ED燈陣提供電能。具有節(jié)約能源、光源聚光效果好等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于港口、海島、湖濱等的景觀照明和商業(yè)廣告等。
文檔編號(hào)F21S9/02GK202349839SQ20112036776
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉增力, 馬天璐 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)