專利名稱：利用上升氣流和飛輪電池發(fā)電的路燈及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于照明設(shè)備，尤其是涉及一種利用自然能源發(fā)電的路燈。
背景技術(shù)：
為了節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，目前已經(jīng)出現(xiàn)了幾種利用太陽能和風(fēng)能提供電力的路燈。太陽能發(fā)電主要是利用太陽能電池板，風(fēng)能發(fā)電主要是利用路燈頂部安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。上述發(fā)電裝置均暴露在外，日曬雨淋，使用壽命較低，維修幾率高，導(dǎo)致使用成本上升?，F(xiàn)有的太陽能和風(fēng)能路燈的另一個缺點(diǎn)是需配置化學(xué)電池，而化學(xué)電池要定期維護(hù)，且使用壽命有限，廢棄電池也會對環(huán)境造成污染，這種狀態(tài)也有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述自然能源發(fā)電的路燈，提出一種維修幾率較低的自然能源發(fā)電的路燈將發(fā)電裝置設(shè)置在能擋風(fēng)遮雨的路燈立柱內(nèi)部，利用路燈立柱內(nèi)的上升氣流發(fā)電，為路燈提供穩(wěn)定的電源；并且不使用化學(xué)電池蓄電。本發(fā)明的具體技術(shù)裝置是這樣實(shí)現(xiàn)的包括路燈立柱、路燈發(fā)光件，其特征是，在路燈立柱上部設(shè)置一弧面風(fēng)帽，路燈立柱內(nèi)設(shè)置多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)和一飛輪電池及控制電路，路燈立柱下部設(shè)有多個進(jìn)風(fēng)口 ；控制電路分別與多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)、飛輪電池及路燈發(fā)光件連接；
路燈立柱為透明材料，路燈立柱的朝北的部分，設(shè)有透明材料制作的半圓筒，半圓筒與路燈立柱等長，兩者之間設(shè)有鹽層；鹽層中鹽的表面設(shè)為黑色；
所述的控制電路包括單片機(jī)及鈕扣電池電源、整流電路、穩(wěn)壓電路、電力電子變換器、繼電器和光敏檢測單元；所述的多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)、整流電路、穩(wěn)壓電路、單片機(jī)、繼電器、路燈發(fā)光件順序連接，鈕扣電池電源、光敏檢測單元分別與單片機(jī)連接，單片機(jī)還與電力電子變換器、飛輪電池順序連接；
上述裝置的使用方法
氣流流過弧形風(fēng)帽，流速加快，壓強(qiáng)降低，路燈立柱下部壓強(qiáng)高的氣流流向上部，形成一股強(qiáng)上升氣流，流向外界；另一方面，路燈立柱內(nèi)的黑色的鹽層吸收太陽光的熱量，并將熱量儲存在鹽層中，吸收的太陽光的熱量加熱了路燈立柱內(nèi)的空氣，被加熱的空氣向上，形成另一股強(qiáng)上升氣流，流向外界；這樣，上述兩股強(qiáng)上升氣流，推動路燈立柱中多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)電；
多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電，通過控制電路，由電能變換成機(jī)械動能儲存在飛輪電池中；飛輪電池逐漸積累機(jī)械動能；
當(dāng)控制電路檢測到環(huán)境亮度不足時，接通飛輪電池與路燈發(fā)光件之間的電連接，飛輪電池將機(jī)械動能變換成電能，供電于路燈發(fā)光件照明；當(dāng)控制電路檢測到環(huán)境亮度充足時，斷開飛輪電池與路燈發(fā)光件之間的電連接，飛輪電池停止向路燈發(fā)光件供電，路燈發(fā)光件熄滅，飛輪電池繼續(xù)儲存機(jī)械動能；
如此周而復(fù)始，路燈發(fā)光件依靠自然能源發(fā)的電，在夜間照明，白天熄滅。本發(fā)明與現(xiàn)有的路燈相比有如下有益效果
一、由于利用自然能源的發(fā)電設(shè)施均在路燈立柱內(nèi)部，維修的幾率較低，從而使用成本較低。二、本發(fā)明利用黑色鹽層作為太陽能發(fā)電的設(shè)施，與太陽能電池板相比較，具有成本低，壽命長的優(yōu)點(diǎn)。三、利用飛輪電池代替化學(xué)電池儲存電力，避免了化學(xué)電池的環(huán)境污染，也避免了化學(xué)電池壽命短，須經(jīng)常維護(hù)的缺點(diǎn)。


下面結(jié)合圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的總體示意圖。
圖2是圖1的剖視圖。
圖3是圖2中的路燈立柱I的橫截面示意圖。
圖4是飛輪電池的示意圖。
圖5是本發(fā)明的電路框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是在路燈立柱I內(nèi)設(shè)置了多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)2 (見圖2)。在路燈立柱上部設(shè)置一弧面風(fēng)帽12。路燈立柱中設(shè)置飛輪電池3和控制電路5 (實(shí)物未畫出)。其中的連接關(guān)系參見圖5的電路框圖。這樣，發(fā)電的裝置均在路燈立柱I內(nèi)部，以防止在風(fēng)吹雨淋狀態(tài)下迅速的損耗。飛輪電池3可以代替化學(xué)電池作為電源供電于路燈發(fā)光件4。公知典型的飛輪電池3參見圖4，其由飛輪電池的飛輪311、軸承312、飛輪電池的電動/發(fā)電機(jī)313和真空室314四個主要組件構(gòu)成。飛輪電池的電機(jī)和飛輪電池的飛輪都使用磁軸承，使其懸浮，以減少機(jī)械摩擦，同時將飛輪電池的飛輪和飛輪電池的電機(jī)放置在真空容器中，以減少空氣摩擦。這樣的飛輪電池的輸入輸出凈效率可達(dá)95%左右。所述飛輪電池的電動/發(fā)電機(jī)313是電動發(fā)電互逆式雙向電機(jī)。電力電子變換器55從外部輸入電能,驅(qū)動飛輪電池的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，飛輪電池的電動機(jī)帶動飛輪電池的飛輪旋轉(zhuǎn)，飛輪電池的飛輪儲存機(jī)械動能。當(dāng)外部負(fù)載需要能量時，飛輪電池的飛輪帶動飛輪電池的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械動能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電力電子變換器55變成負(fù)載所需要的各種頻率、電壓等級的電能以滿足不同的需求。電力電子變換器55通常是應(yīng)用M0SFETT和IGBT組成的雙向逆變器?？刂齐娐?參見圖5，其包括單片機(jī)51及鈕扣電池電源52、整流電路53、穩(wěn)壓電路54、電力電子變換器55、繼電器56和光敏檢測單元57 ;所述的多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)2、整流電路53、穩(wěn)壓電路54、單片機(jī)51、繼電器56、路燈發(fā)光件4順序連接，鈕扣電池電源52、光敏檢測單元57分別與單片機(jī)51連接，單片機(jī)51還通過電力電子變換器55與飛輪電池3連接。多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)2發(fā)出的電，經(jīng)整流電路53的整流，再經(jīng)穩(wěn)壓電路54的穩(wěn)壓，通過單片機(jī)51的控制，通過電力電子變換器55驅(qū)動飛輪電池的電動機(jī)313轉(zhuǎn)動，飛輪電池的電動機(jī)313帶動飛輪電池的飛輪311旋轉(zhuǎn)，飛輪電池的飛輪311儲存機(jī)械動能；當(dāng)單片機(jī)51從光敏檢測單元57中的光敏傳感器的獲得開燈訊號，則單片機(jī)51控制導(dǎo)通電力電子變換器55和飛輪電池3，單片機(jī)同時也控制導(dǎo)通繼電器56，飛輪電池3發(fā)出的電經(jīng)電力子變換器55、單片機(jī)51和繼電器56供電于路燈發(fā)光件4照明。當(dāng)單片機(jī)51從光敏檢測單元57中的光敏傳感器的獲得閉燈訊號，則單片機(jī)51控制飛輪電池3停止發(fā)電，同時也閉合繼電器56，路燈發(fā)光件4熄滅。如果由時間設(shè)定單元代替光敏檢測單元，也可以實(shí)現(xiàn)路燈的自動啟閉。光敏檢測單元或時間設(shè)定單元這類控制電路，均是公知的電路。上述飛輪電池3和控制電路5均是所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟識的，不再詳細(xì)累述。路燈立柱I下部設(shè)有多個進(jìn)風(fēng)口 11。當(dāng)自然氣流流過弧形風(fēng)帽12，流速會加快，根據(jù)伯努利原理，路燈立柱I上部的壓強(qiáng)降低，路燈立柱I下部壓強(qiáng)高的氣流流向上部，形成一股強(qiáng)上升氣流，從風(fēng)帽下出去，流向外界。氣流越快(或者說風(fēng)越大)，上升氣流強(qiáng)度越大。該強(qiáng)上升氣流是推動風(fēng)力發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)動的第一股動力源。根據(jù)煙筒效應(yīng)，路燈立柱I越高，該上升氣流強(qiáng)度也越大。推動風(fēng)力發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)動的還有另一股上升的氣流本發(fā)明的路燈立柱I為透明材料，可以透過太陽光線。太陽光加熱路燈立柱I中的空氣，根據(jù)熱空氣上升的原理，推動風(fēng)力發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)動發(fā)電。為了在晚上沒有太陽時，路燈立柱I內(nèi)仍有上升的熱氣流，在路燈立柱I的朝北的部分，設(shè)有透明材料制作的半圓筒8 (見圖3)，半圓筒8與路燈立柱I等長。在半圓筒8與路燈立柱I之間設(shè)有鹽層9 (鹽具有良好的儲熱性能，在晚間能夠放出熱量，加熱路燈立柱I內(nèi)的空氣)；鹽層9中鹽的表面設(shè)為吸收太陽光熱良好的黑色，該黑色可以用涂黑色顏料的方法加以實(shí)現(xiàn)。該黑色有利于吸收太陽光的熱量，加熱路燈立柱I內(nèi)的空氣。如果在鹽層9中的儲熱不足，熱氣流會減弱或消失。但前面提到的由壓強(qiáng)差形成的強(qiáng)上升氣流依然存在，即第一股動力源依然存在，仍舊會推動多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)動發(fā)電。綜上所述，本發(fā)明使用的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的
當(dāng)氣流流過弧形風(fēng)帽12，流速會加快，根據(jù)伯努利原理，路燈立柱I上部的壓強(qiáng)降低，路燈立柱I下部壓強(qiáng)高的氣流流向上部，形成一股強(qiáng)上升氣流，流向外界；另一方面，路燈立柱I內(nèi)的黑色的鹽層9吸收太陽光的熱量，并將熱量儲存在鹽層9中，吸收的太陽光的熱量加熱了路燈立柱I內(nèi)的空氣，被加熱的空氣向上，形成另一股強(qiáng)上升氣流，流向外界；這樣，上述兩股強(qiáng)上升氣流，推動路燈立柱I中多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)動發(fā)電。多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)2發(fā)出的電，通過控制電路5，由電能變換成機(jī)械動能儲存在飛輪電池3中；飛輪電池3逐漸積累機(jī)械動能；
當(dāng)控制電路5中的光敏傳感器檢測到環(huán)境亮度不足時，控制電路5接通飛輪電池3與路燈發(fā)光件4之間的電連接，飛輪電池3通過控制電路5將機(jī)械動能變換成電能，供電于路燈發(fā)光件4照明；當(dāng)控制電路5中的光敏傳感器檢測到環(huán)境亮度充足時，控制電路5斷開飛輪電池3與路燈發(fā)光件4之間的電連接，飛輪電池3停止向路燈發(fā)光件4供電，路燈發(fā)光件4熄滅，飛輪電池3繼續(xù)儲存機(jī)械動能；
如此周而復(fù)始，路燈發(fā)光件4依靠自然能源發(fā)的電，在夜間照明，白天熄滅。
權(quán)利要求
1.一種利用上升氣流和飛輪電池發(fā)電的路燈的使用方法，包括路燈立柱、路燈發(fā)光件，其特征是，在路燈立柱上部設(shè)置一弧面風(fēng)帽，路燈立柱內(nèi)設(shè)置多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)和一飛輪電池及控制電路，路燈立柱下部設(shè)有多個進(jìn)風(fēng)口 ；控制電路分別與多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)、飛輪電池及路燈發(fā)光件連接； 路燈立柱為透明材料，路燈立柱的朝北的部分，設(shè)有透明材料制作的半圓筒，半圓筒與路燈立柱等長，兩者之間設(shè)有鹽層；鹽層中鹽的表面設(shè)為黑色； 上述裝置的使用方法 氣流流過弧形風(fēng)帽，流速加快，壓強(qiáng)降低，路燈立柱下部壓強(qiáng)高的氣流流向上部，形成一股強(qiáng)上升氣流，流向外界；另一方面，路燈立柱內(nèi)的黑色的鹽層吸收太陽光的熱量，并將熱量儲存在鹽層中，吸收的太陽光的熱量加熱了路燈立柱內(nèi)的空氣，被加熱的空氣向上，形成另一股強(qiáng)上升氣流，流向外界；這樣，上述兩股強(qiáng)上升氣流，推動路燈立柱中多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)電； 多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電，通過控制電路，由電能變換成機(jī)械動能儲存在飛輪電池中；飛輪電池逐漸積累機(jī)械動能； 當(dāng)控制電路檢測到環(huán)境亮度不足時，接通飛輪電池與路燈發(fā)光件之間的電連接，飛輪電池將機(jī)械動能變換成電能，供電于路燈發(fā)光件照明；當(dāng)控制電路檢測到環(huán)境亮度充足時，斷開飛輪電池與路燈發(fā)光件之間的電連接，飛輪電池停止向路燈發(fā)光件供電，路燈發(fā)光件熄滅，飛輪電池繼續(xù)儲存機(jī)械動能； 如此周而復(fù)始，路燈發(fā)光件依靠自然能源發(fā)的電，在夜間照明，白天熄滅。
2.如權(quán)利要求1所述的利用上升氣流和飛輪電池發(fā)電的路燈的使用方法，其特征是，其中所述的控制電路包括單片機(jī)及鈕扣電池電源、整流電路、穩(wěn)壓電路、電力電子變換器、繼電器和光敏檢測單元；所述的多只風(fēng)力發(fā)電機(jī)、整流電路、穩(wěn)壓電路、單片機(jī)、繼電器、路燈發(fā)光件順序連接，鈕扣電池電源、光敏檢測單元分別與單片機(jī)連接，單片機(jī)還與電力電子變換器、飛輪電池順序連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用上升氣流和飛輪電池發(fā)電的路燈及其使用方法，其特點(diǎn)是路燈的立柱內(nèi)設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)，立柱上部設(shè)置弧面風(fēng)帽，立柱中設(shè)置飛輪電池和控制電路，立柱為透明材料，且設(shè)有鹽層。使用方法氣流流過弧形風(fēng)帽，流速加快，壓強(qiáng)降低，壓強(qiáng)高的氣流從下而上，形成一股強(qiáng)上升氣流；另一方面，立柱內(nèi)的黑色的鹽層吸收太陽光的熱量，被加熱的空氣向上，形成另一股強(qiáng)上升氣流；上述兩股強(qiáng)上升氣流，推動立柱中風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)電，供路燈照明。有益效果由于發(fā)電設(shè)施均在路燈立柱內(nèi)部，維修的幾率低。利用鹽層作為太陽能發(fā)電的設(shè)施，比太陽能電池板，具有成本低，壽命長的優(yōu)點(diǎn)。利用飛輪電池代替化學(xué)蓄電池，避免了化學(xué)電池的環(huán)境污染。
文檔編號F21V23/00GK102997169SQ201210550810
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者馮靜 申請人:馮靜