專利名稱：壓力發(fā)電裝置及自動發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種壓力發(fā)電裝置，并且特別地，本發(fā)明是關(guān)于一種接受外力以產(chǎn)生電能的壓力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)與經(jīng)濟的發(fā)展，夜間照明設(shè)備提供人類得以在夜間仍延續(xù)白天的活動，這也使得各家廠商不斷地開發(fā)出符合生活與提升生活的各種照明設(shè)備，例如家用的臺燈、裝飾燈或是各種交通號志燈。由于科技持續(xù)地進步，這些照明設(shè)備不僅可以提供傳統(tǒng)的照明功能之外，還能夠通過不同顏色的燈光點綴住家或街道以增添其色彩及節(jié)慶的氣氛，因此，這些照明設(shè)備與人們的生活有著密不可分的關(guān)系。再者，近年來，發(fā)光二極管已廣泛地應用于各種照明設(shè)備中，并且逐漸成為市場上的主流。由于發(fā)光二極管具有體積小、壽命長與耐碰撞等優(yōu)點，使得發(fā)光二極管受到國內(nèi)外眾多廠商的注目及廣泛使用。由于傳統(tǒng)的發(fā)光裝置或照明裝置通常包含有多個發(fā)光元件，例如燈泡、發(fā)光二極管或冷發(fā)光元件等。而這些發(fā)光元件大多會耦接至電路板及電源。其中，電源用以提供這些發(fā)光元件閃爍或發(fā)光時所需的能量，藉以使得發(fā)光裝置或照明裝置能夠發(fā)揮功能。對于許多安置在移動裝置上的發(fā)光裝置或照明裝置而言，電源同時也要具有可移動的要素。因此，方便攜帶的電池便成為這類發(fā)光裝置或照明裝置最常見的電源。然而，電池并不具備發(fā)電的功能，一旦其內(nèi)部儲存的電能用盡就必須進行更換，而使用過后的電池亦須經(jīng)過妥善的回收處理，否則會對環(huán)境造成負擔。對使用者而言，這類更換或是回收往往是相當困擾人的。同時，近年來人們的環(huán)保意識逐漸抬頭，除了重視起永續(xù)資源的利用，各種節(jié)能或是回收能源的技術(shù)也逐漸的受到人們的重視。如何從身邊的環(huán)境擷取所需的能量，減少對特定能源的依賴，亦成為如今人們所追求的目標之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種壓力發(fā)電裝置及自動發(fā)光裝置，其可以接受外力以產(chǎn)本發(fā)明的壓力發(fā)電裝置，用以接受一外力以產(chǎn)生一電能，其包含有:一彈性膠體，具有一第一彈性系數(shù)；以及一壓電元件組，設(shè)置于該彈性膠體內(nèi)，該壓電元件組由多個壓電元件串接而成并具有一第二彈性系數(shù)，每一壓電元件各自包含有一壓電材料以及一金屬薄板；其中，該第二彈性系數(shù)大于該第一彈性系數(shù)。其中，進一步包含有用以整流及儲存該電能的一電路，該電路設(shè)置于該彈性膠體內(nèi)，電性連接該壓電元件組。其中，該彈性膠體可以為一防水材料并完全包覆該壓電元件組以及該電路。其中，該電路另電性連接一電子裝置，并提供該電能給該電子裝置。該電子裝置可以為一發(fā)光二極管。其中，該壓力發(fā)電裝置可以設(shè)置于一鞋子的底部。
其中，該彈性膠體可以為一絕緣材料。其中，該壓電材料是一輸出正極,該金屬薄板是一輸出負極。本發(fā)明的自動發(fā)光裝置，包含有:一鞋子，具有一鞋底；以及一壓力發(fā)電裝置，設(shè)置于該鞋底，該壓力發(fā)電裝置包含有:一彈性膠體，具有一第一彈性系數(shù)；以及一壓電元件組，設(shè)置于該彈性膠體內(nèi)，該壓電元件組由多個壓電元件串接而成并具有一第二彈性系數(shù)，每一壓電元件各自包含有一壓電材料以及一金屬薄板；其中該第二彈性系數(shù)大于該第一彈性系數(shù)。其中，該自動發(fā)光裝置另包含有一鞋墊以及一電子裝置，該鞋墊接觸該彈性膠體，形成當一使用者腳踩該鞋墊時，藉由壓迫該彈性膠體進而壓迫該壓電元件組，藉以產(chǎn)生電能給該電子裝置的結(jié)構(gòu)。其中，該電子裝置可以為一發(fā)光二極管。本發(fā)明的一有益效果在于提供一種壓力發(fā)電裝置，用以接受外力以產(chǎn)生電能，其包含有一彈性膠體以及一壓電元件組。壓電元件組設(shè)置于彈性膠體內(nèi)，壓電元件組由多個壓電兀件串接而成，每一壓電兀件各自包含有一壓電材料以及一金屬薄板。壓電材料具有壓電效應，在受到物理壓力時能通過形變產(chǎn)生電壓。彈性膠體具有一第一彈性系數(shù)，壓電元件組具有一第二彈性系數(shù)。第二彈性系數(shù)大于該第一彈性系數(shù)，因此當彈性膠體與壓電元件組受到相同的外力而發(fā)生形變時，彈性膠體產(chǎn)生的形變將不會比壓電元件組產(chǎn)生的形變更小，使得彈性膠體在保護并固定壓電元件組的同時，不會限制住壓電元件組產(chǎn)生的形變大小，進而影響到壓電元件組產(chǎn)生的電壓大小。此外，壓電材料可以是一輸出正極，該金屬薄板可以是一輸出負極。通過壓電材料以及金屬薄板重復交互迭置，使得多個壓電元件能彼此串接而成壓電元件組進而輸出更高的電壓。另外為了避免壓電元件組產(chǎn)生的電能通過彈性膠體傳導出去，進而發(fā)生漏電或是短路等現(xiàn)象，彈性膠體為一絕緣材料所制成。再者，本發(fā)明的壓力發(fā)電裝置進一步包含有一電路，設(shè)置于彈性膠體內(nèi)，電性連接壓電元件組，用以整流及儲存壓電元件組所產(chǎn)生的電能。此外，為避免水分進入壓電元件組以及電路內(nèi)進而造成損壞，彈性膠體為一防水材料并完全包覆壓電元件組以及電路，以達到防水的功效。電路可以另電性連接一電子裝置，并提供電能給電子裝置，進而驅(qū)動電子裝置。綜上所述，本發(fā)明利用壓電材料的壓電效應，當有外力產(chǎn)生并作用在壓電元件組上時，能通過壓電元件組因受力所產(chǎn)生的形變而產(chǎn)生電能，電能通過電路整流并儲存在電路中，電路再持續(xù)將電能傳輸至電子裝置，進而驅(qū)動電子裝置。如此，電子裝置即可在沒有外接電源的情況下發(fā)揮其具備的功能，進而達到節(jié)能的功效。本發(fā)明的另一有益效果在于提供一種自動發(fā)光裝置，包含有:一鞋底以及一壓力發(fā)電裝置。壓力發(fā)電裝置設(shè)置于鞋底，包含有:一彈性膠體，具有一第一彈性系數(shù)；以及一壓電元件組，設(shè)置于彈性膠體內(nèi)，壓電元件組由多個壓電元件串接而成并具有一第二彈性系數(shù)，每一壓電元件各自包含有一壓電材料以及一金屬薄板；其中該第二彈性系數(shù)大于該第一彈性系數(shù)。同時，本發(fā)明的自動發(fā)光裝置另包含有一鞋墊以及一發(fā)光二極管，鞋墊接觸彈性膠體，當一使用者腳踩鞋墊時，藉由壓迫彈性膠體進而壓迫壓電元件組，藉以產(chǎn)生電能給發(fā)光二極管。
通過本發(fā)明的自動發(fā)光裝置，當穿著鞋子的使用者行走或跑步時，使用者的身體體重可作用在壓電元件組上，通過壓電元件組的壓電效應產(chǎn)生電能，進而驅(qū)動電子裝置發(fā)出光芒，而不需要外接電池或是任何其他外接電源，達到節(jié)能的功效。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以藉由以下的創(chuàng)作詳述及所附圖式得到進一步的了解。


圖1:繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的壓力發(fā)電裝置示意圖。圖2:繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的壓電元件組示意圖。圖3A:繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的自動發(fā)光裝置的示意圖。圖3B:繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的自動發(fā)光裝置的剖面示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明能更清楚的被說明，請參照以下本發(fā)明詳細說明及其中所包括的實例可更容易地理解本發(fā)明。本說明書僅對本發(fā)明的必要元件作出陳述，說明書的概要說明及詳細說明二部僅用于說明本發(fā)明其中一可能的實例，然而該說明書的記述應不限制本發(fā)明所主張的技術(shù)本質(zhì)的權(quán)利范圍。除非于說明書明確地排除其可能，否則本發(fā)明并不限于特定合成方法、成份或材料，其當然可以變化。亦應了解，目前所述僅是實例方法及材料，在本發(fā)明的實踐或測試中可使用與本文所述方法及材料相類似或等效的任何方法及材料。除非另外定義，否則本文所用的所有技術(shù)及科學術(shù)語皆具有與熟習本發(fā)明所屬技術(shù)者通常所了解意義相同的意義。盡管在本發(fā)明的實踐或測試中可使用與彼等本文所述方法及材料相類似或等效的任何方法及材料，但目前所述是實例方法及材料。請參閱圖1，圖1繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的壓力發(fā)電裝置示意圖。如圖1所示，本發(fā)明壓力發(fā)電裝置I用以接受外力以產(chǎn)生電能，其包含有一彈性膠體10以及一壓電元件組12。壓電元件組12設(shè)置于彈性膠體10內(nèi)，彈性膠體10用以保護并固定壓電元件組12，避免壓電元件組12因受力過大而破壞或是脫落。請參閱圖2，圖2繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的壓電元件組示意圖。如圖2所示，壓電元件組12由多個壓電元件120串接而成，每一壓電元件120各自包含有一壓電材料122以及一金屬薄板124。壓電材料122的晶格內(nèi)原子間具有特殊的排列，使得材料具有應力場與電場耦合的效應。當對壓電材料122施以物理壓力時，材料體內(nèi)的電偶極距會因材料的壓縮而變短，此時壓電材料122為抵抗電偶極距的變化會在材料相對的表面上產(chǎn)生等量正負電荷，以維持電偶極距的原狀，進而使得壓電材料122產(chǎn)生電場，亦即電壓。于實際應用中，壓電材料122可以為鈮酸鋰、鈮酸鉭、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、磷酸氫鉛等鐵電晶體或是其他具有壓電效應的材料所制成。于本具體實施例中，壓電材料122是一輸出正極，金屬薄板124是一輸出負極。壓電材料122與金屬薄板124相迭而形成壓電元件120，并通過壓電材料122以及金屬薄板124重復交互迭置，使得多個壓電元件120能彼此串接而成壓電元件組12。由于壓電元件組12由多個壓電元件120串接而成，因此壓電元件組12能輸出相較壓電元件120更高的電壓。此外，彈性膠體10具有一第一彈性系數(shù)，壓電元件組12具有一第二彈性系數(shù)。于本實施例中，由于第二彈性系數(shù)大于該第一彈性系數(shù)，因此當彈性膠體10與壓電元件組12受到相同的外力而發(fā)生形變時，彈性膠體10產(chǎn)生的形變將不會比壓電元件組12產(chǎn)生的形變更小，使得彈性膠體10在保護并固定壓電元件組12的同時，不會限制住壓電元件組12產(chǎn)生的形變大小，進而影響到壓電元件組12產(chǎn)生的電壓大小。另外，于本具體實施例中，由于壓電元件組12設(shè)置于彈性膠體10內(nèi)，為了避免壓電元件組12產(chǎn)生的電能通過彈性膠體10傳導出去，進而發(fā)生漏電或是短路等現(xiàn)象，彈性膠體10為一絕緣材料所制成。于實際應用中，彈性膠體10可以為硅膠、丁基橡膠、硅氧樹脂等高分子聚合物或是其他具有彈性及電性絕緣的材料所制成。請再次參閱圖1，本發(fā)明壓力發(fā)電裝置I進一步包含有一電路14，電路14設(shè)置于彈性膠體10內(nèi)并電性連接壓電元件組12。電路14包含有二極管、電容以及蓄電池，具有整流以及儲存的功能。當壓電元件組12受到外力進而產(chǎn)生電能后，能通過電性連接傳輸至電路14，使得壓電元件組12所產(chǎn)生的電能整流并儲存在電路14中。此外，于本具體實施例中，由于電路14設(shè)置于彈性膠體10內(nèi)，使得當外力發(fā)生時，彈性膠體10能在保護并固定壓電元件組12的同時，亦能避免電路14因受力過大而破壞或是脫落。此外，于本具體實施例中，彈性膠體10為一防水材料并完全包覆壓電元件組12以及電路14。使得彈性膠體10能避免水分進入壓電元件組12以及電路14內(nèi)，進而避免壓電元件組12以及電路14因水分的滲入造成損壞，達到防水的功效。請再次參閱圖1，如圖1所示，電路14可以另電性連接一電子裝置16，利用電性連接將儲存在電路14的電能提供給電子裝置16，進而驅(qū)動電子裝置16，使得電子裝置16能發(fā)揮其具備的功能。因此，當有外力產(chǎn)生并作用在壓電元件組12上時，壓電元件組12受力而產(chǎn)生形變，進而通過壓電效應而產(chǎn)生電能，電能通過電路14整流并儲存在電路14中，電路14持續(xù)將電能傳輸至電子裝置16，進而驅(qū)動電子裝置16。如此，電子裝置16即可在沒有外接電源的情況下發(fā)揮其具備的功能，進而達到節(jié)能的目的。于實際應用中，本發(fā)明壓力發(fā)電裝置I可以設(shè)置在鞋子、衣著、手提包、背包、帽子或任何其他可供嵌入的物體上。例如將本發(fā)明壓力發(fā)電裝置設(shè)置于鞋子的底部，讓使用者穿著鞋子行走或跑步時，通過使用者的身體體重作用在壓電元件組上，再通過壓電元件組的壓電效應產(chǎn)生電能。綜上所述，本發(fā)明利用壓電材料的壓電效應，當有外力產(chǎn)生并作用在壓電元件組上時，能通過壓電元件組因受力所產(chǎn)生的形變而產(chǎn)生電能，電能通過電路整流并儲存在電路中，電路再持續(xù)將電能傳輸至電子裝置，進而驅(qū)動電子裝置。如此，電子裝置即可在沒有外接電源的情況下發(fā)揮其具備的功能，進而達到節(jié)能的目的。請參閱圖3A，圖3A繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的自動發(fā)光裝置的示意圖。如圖3A所示，本發(fā)明另提供一種自動發(fā)光裝置2，包含有:一鞋子20，具有一鞋底22 ；以及一壓力發(fā)電裝置I。壓力發(fā)電裝置I設(shè)置于鞋底22，包含有:一彈性膠體10，具有一第一彈性系數(shù)；以及一壓電元件組12，設(shè)置于彈性膠體10內(nèi)，壓電元件組12由多個壓電元件串接而成并具有一第二彈性系數(shù)，每一壓電元件各自包含有一壓電材料以及一金屬薄板；其中該第二彈性系數(shù)大于該第一彈性系數(shù)。
請參閱圖3B，圖3B繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例的自動發(fā)光裝置的剖面示意圖。本發(fā)明的自動發(fā)光裝置2另包含有一鞋墊26以及一電子裝置16，鞋墊26接觸彈性膠體10，當一使用者腳踩鞋墊26時，藉由壓迫彈性膠體10進而壓迫壓電元件組12，藉以產(chǎn)生電能給電子裝置16。請再次參閱圖3A以及圖3B，壓力發(fā)電裝置I被設(shè)置于鞋底22的鞋根部位222，鞋墊26設(shè)置于鞋底22上方并接觸壓力發(fā)電裝置I的觸彈性膠體10，而電子裝置16則設(shè)置于鞋子20的背面部位24。當使用者穿著鞋子20行走或跑步時，使用者通過腳踩鞋墊26進而產(chǎn)生一外力作用于鞋底22，進一步壓迫彈性膠體10進而壓迫壓電元件組12，受壓的壓電元件組12通過壓電效應產(chǎn)生電能，進而驅(qū)動電子裝置16。于本具體實施例中，電子裝置16為一發(fā)光二極管。亦即，當使用者行走或跑步時，本發(fā)明的自動發(fā)光裝置2通過壓力發(fā)電裝置I會產(chǎn)生電能并驅(qū)動電子裝置16發(fā)出光芒，而不需要外接電池或是任何其他外接電源，進而免去更換電池的困擾并符合節(jié)能環(huán)保的潮流。并且，當該使用者于夜間行走或跑步時，本發(fā)明的自動發(fā)光裝置2亦能提供強烈且安全的照明。另外于實際應用中，電子裝置并不設(shè)限于設(shè)置于鞋子的背面部位，亦可設(shè)置于鞋子的鞋根部位、鞋尖部位，鞋面部位或鞋子上任何其他可供嵌入的部位。綜上所述，本發(fā)明的自動發(fā)光裝置，利用使用者的身體體重作用在壓電元件組上，通過壓電元件組的壓電效應產(chǎn)生電能，進而驅(qū)動電子裝置發(fā)出光芒，而不需要外接電池或是任何其他外接電源，達到節(jié)能的目的。藉由以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的專利范圍的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓力發(fā)電裝置，用以接受一外力以產(chǎn)生一電能，其特征在于，包含有: 一彈性膠體，具有一第一彈性系數(shù)；以及 一壓電元件組，設(shè)置于該彈性膠體內(nèi)，該壓電元件組由多個壓電元件串接而成并具有一第二彈性系數(shù)，每一壓電元件各自包含有一壓電材料以及一金屬薄板； 其中，該第二彈性系數(shù)大于該第一彈性系數(shù)。
2.按權(quán)利要求1的壓力發(fā)電裝置，其特征在于，進一步包含有用以整流及儲存該電能的一電路，該電路設(shè)置于該彈性膠體內(nèi)，電性連接該壓電元件組。
3.按權(quán)利要求2的壓力發(fā)電裝置，其特征在于，該彈性膠體為一防水材料并完全包覆該壓電元件組以及該電路。
4.按權(quán)利要求2的壓力發(fā)電裝置，其特征在于，該電路另電性連接一電子裝置，并提供該電能給該電子裝置。
5.按權(quán)利要求4的壓力發(fā)電裝置，其特征在于，該電子裝置為一發(fā)光二極管。
6.按權(quán)利要求1的壓力發(fā)電裝置，其特征在于，該壓力發(fā)電裝置設(shè)置于一鞋子的底部。
7.按權(quán)利要求1的壓力發(fā)電裝置，其特征在于，該彈性膠體為一絕緣材料。
8.按權(quán)利要求1的壓力發(fā)電裝置，其特征在于，該壓電材料是一輸出正極，該金屬薄板是一輸出負極。
9.一種自動發(fā)光裝置，包含有: 一鞋子，具有一鞋底；以及 一壓力發(fā)電裝置，設(shè)置于該鞋底，該壓力發(fā)電裝置包含有: 一彈性膠體，具有一第一彈性系數(shù)；以及 一壓電元件組，設(shè)置于該彈性膠體內(nèi)，該壓電元件組由多個壓電元件串接而成并具有一第二彈性系數(shù)，每一壓電元件各自包含有一壓電材料以及一金屬薄板；其中該第二彈性系數(shù)大于該第一彈性系數(shù)。
10.按權(quán)利要求9的自動發(fā)光裝置，其特征在于，該自動發(fā)光裝置另包含有一鞋墊以及一電子裝置，該鞋墊接觸該彈性膠體，形成當一使用者腳踩該鞋墊時，藉由壓迫該彈性膠體進而壓迫該壓電元件組，藉以產(chǎn)生電能給該電子裝置的結(jié)構(gòu)。
11.按權(quán)利要求10的自動發(fā)光裝置，其特征在于，該電子裝置為一發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓力發(fā)電裝置及自動發(fā)光裝置，包含有一彈性膠體以及一壓電元件組。壓電元件組設(shè)置于彈性膠體內(nèi)，壓電元件組由多個壓電元件串接而成，每一壓電元件各自包含有一壓電材料以及一金屬薄板。壓電材料具有壓電效應，在受到物理壓力時能通過形變產(chǎn)生電壓，彈性膠體具有一第一彈性系數(shù)，壓電元件組具有一第二彈性系數(shù)，其中第二彈性系數(shù)大于該第一彈性系數(shù)，使得彈性膠體在保護并固定壓電元件組的同時，不會限制住壓電元件組產(chǎn)生的形變大小，進而影響到壓電元件組產(chǎn)生的電壓大小。所述壓力發(fā)電裝置及自動發(fā)光裝置，可以接受外力以產(chǎn)生電能。
文檔編號H02N2/18GK103095175SQ20111034723
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者曾勝克, 廖峻慶 申請人:曾勝克