[发明专利]利用声波能量压电发电的道路灯具系统

说明书

技术领域

    本发明涉及一种利用声波能量的道路灯具系统，特别是一种利用声波能量压电发电的道路灯具系统。

技术背景

    节能环保是当今时代的主题，城市的道路灯具系统，包括路灯、交通信号控制灯和其它道路灯具负载，每天都要耗费大量的电能。利用太阳能发电的路灯已经得到了应用，但是利用太阳能发电受天气、时间的限制，阴雨天气和夜晚无法利用太阳能发电。

随着机动车辆向快速和大功率方面的发展，道路交通噪声已成为一些大城市的主要噪声源，特别是车辆产生的噪声，几乎可以占交通噪声的80%左右。车辆噪声的噪声源主要包括：发动机的机械噪声、燃烧噪声、进排气噪声和风扇噪声，底盘的机械噪声、制动噪声和轮胎噪声、车厢振动噪声、货物撞击噪声、喇叭噪声和转向、倒车时的嗡鸣声等。这些噪声源中，所发出的噪声程度绝大多数都与车辆的使用情况有关。当车辆加速行驶、减速制动、超速、超载和路面不平时，噪声明显增加。车辆噪声一般为中等强度的噪声，大约为60~90分贝。如公共汽车的噪声为80分贝左右，摩托车的噪声比一般汽车高10分贝左右。     这些噪音无时不在，然而这些噪音除了对我们产生不良影响外，并没有得到利用。因此如果能使这些噪音变废为宝，利用噪音的声波来发电，供路灯照明、交通信号控制灯和其它道路灯具负载之用，则不仅可以降低噪音污染，更是节能环保的一大举措。 发明内容     针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用声波能量压电发电的道路灯具系统，将声能压电发电装置置于道路旁边，利用道路上的各种噪音能量来产生电能，并将电能储存起来，以供路灯、交通信号控制灯和其它道路灯具负载之用。此种方案具有变废为宝，节约电能的目的。

 另外，由于这种声能压电发电装置能吸收一部分噪音，又具有降低城市噪音污染的作用。      

 为了实现上述目的，本发明采取如下技术措施：     一种利用声波能量压电发电的道路灯具系统，包括多个压电发电装置，电能变换装置，蓄电池,路灯和/或交通信号控制灯。压电发电装置安装在道路两旁的路灯的灯杆、交通信号控制灯的灯杆、道路指示牌的支架杆或电线杆上。压电发电装置与电能变换装置之间、电能变换装置与蓄电池之间、蓄电池与路灯和交通信号控制灯之间都通过电线相连。压电发电装置利用道路上的各种噪音能量产生电能。压电发电装置所产生的交流电经电能变换装置转化为直流电存储在蓄电池中。当道路灯具负载需要用电的时候，电能变换装置将蓄电池中存储的直流电逆变为220V的交流电以供路灯或交通信号控制灯或其它道路灯具负载使用。声能压电发电装置壳体内固定有振动膜片和压电材料。声能压电发电装置壳体的外侧有开口，压电材料在壳体的内侧，振动膜片在压电材料的外侧；振动膜片和压电材料叠放在一起；震动膜片为合金震动膜片；压电材料是压电晶体或压电陶瓷或压电聚合物。振动膜片将声波的压力转化为振动膜片的震动，震动膜片的震动对压电材料进行挤压，从而产生电能。

    电能变换装置包括控制模块、整流模块和逆变模块。控制模块和整流模块之间，控制模块和逆变模块之间都通过线路相连。控制模块发出控制指令对整流模块和逆变模块进行控制；整流模块由变压器、整流主电路和滤波器等组成，整流模块将声能压电发电装置内的压电材料产生的交流电整流为直流电存储在蓄电池中；逆变模块由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，逆变模块将蓄电池中的低压直流电逆变为220V的交流电以供路灯和交通信号控制灯使用。

      蓄电池是镍镉电池或镍氢电池或锂离子电池或锂聚合物电池或铅酸电池。

    道路灯具系统，包括路灯、交通信号控制灯及其控制系统或其它道路灯具负载中的一种或几种的组合。

  安装在道路两旁路灯的灯杆、交通信号控制灯的灯杆、道路指示牌的支架杆或电线杆上的声能压电发电装置利用道路上的各种噪音驱动振动膜片震动，振动膜片的震动对压电材料进行挤压，从而产生交流电。电能变换装置中的整流模块将声能压电发电装置中压电材料产生的交流电整流为直流电存储在蓄电池中。当路灯或交通信号控制灯或其它道路灯具负载需要用电时，逆变模块将存储在蓄电池中的直流电逆变为220V交流电以供路灯或交通信号控制灯或其它道路灯具负载负载使用。     该方法包括以下步骤：

1.    在道路两旁的路灯灯杆上、交通信号控制灯的灯杆上、道路指示牌的支杆上或电线杆上设置多个声能压电发电装置，将道路上产生的噪声收集，以所述装置的振动膜片和压电材料作为工作介质，利用压电效应将声能转化为电能；