法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-12-09
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):H02J 7/32 专利号:ZL2015110097277 申请日:20151229 授权公告日:20171017
专利权的终止
2017-10-17
授权
授权
2016-04-06
实质审查的生效 IPC(主分类):H02J7/32 申请日:20151229
实质审查的生效
2016-03-09
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种能源回收再利用的方法,属于环保领域。
背景技术
目前,噪音污染越来越严重,特别是KTV和酒吧等公众场所。这些场所的噪音大多 数都是大功率低音炮产生的,频率在70~125(dB)之间,低频声波穿透能力强,传播距离 远,衰减系数低。人们一般通过在墙面加减振阻尼层和隔声层来减弱噪音的危害,并没有 利用这些低频声波的能量,造成了能源浪费。
发明内容
本发明目的是为了解决现有室内噪声不能有效利用,造成能源浪费的问题,提供了一 种基于薄膜振动为LED灯提供电源的绿色方法。
本发明包括两个技术方案:
第一个技术方案:本发明所述基于薄膜振动为LED灯提供电源的绿色方法,该方法 为:将多个声转电单元排布成一层m×n阵列结构,每个声转电单元包括方形框固定支架、 压电薄膜片、金属硬片和泡沫外层;方形框固定支架为密闭空腔结构,方形框固定支架的 上表面镀有铜层,方形框固定支架的上表面设置有压电薄膜片,压电薄膜片的上表面中心 位置设置有金属硬片;在方形框固定支架的四周外侧壁设置有泡沫外层;
压电薄膜片的直径与方形框固定支架上表面的边长相等,压电薄膜片和方形框固定支 架之间采用导电银胶粘合,压电薄膜片的半径是金属硬片半径的2~5倍,压电薄膜片和 金属硬片之间采用导电银胶粘合,压电薄膜片上表面空白部分涂绝缘漆;在与方形框固定 支架的一个边长平行的压电薄膜片的直径方向、绝缘漆上表面刷银浆,金属硬片通过银浆 延伸至边缘作为压电薄膜片的一个电极,方形框固定支架上表面作为压电薄膜片的另一个 电极;
依次将所有声转电单元用导线串联,然后串联稳压二极管,将声波转成电能为LED 灯提供电源;
声转电单元接收低频声波,在某一频段引起压电薄膜片的反共振,设置在压电薄膜片 上表面中心位置的金属硬片因反共振产生大幅度位移,对压电薄膜片产生应力,压电薄膜 片在应力作用下产生应变,进而产生电压为LED灯供电。
第二个技术方案:本发明所述基于薄膜振动为LED灯提供电源的绿色方法,该方法 为:将多个声转电单元多层叠加,每层均为m×n阵列结构,每个声转电单元包括方形框 固定支架、压电薄膜片和金属硬片;方形框固定支架为密闭空腔结构,方形框固定支架的 上表面镀有铜层,方形框固定支架的上表面设置有压电薄膜片,压电薄膜片的上表面中心 位置设置有金属硬片;同一位置的多层声转电单元的四周外侧壁设置有泡沫外层;同一位 置的多层声转电单元的之间留有空隙;
压电薄膜片2的直径与方形框固定支架1上表面的边长相等,压电薄膜片2和方形框 固定支架1之间采用导电银胶粘合,压电薄膜片2的半径是金属硬片3半径的2~5倍, 压电薄膜片2和金属硬片3之间采用导电银胶粘合,压电薄膜片2上表面空白部分涂绝缘 漆;在与方形框固定支架1的一个边长平行的压电薄膜片2的直径方向、绝缘漆上表面刷 银浆,金属硬片3通过银浆延伸至边缘作为压电薄膜片2的一个电极,方形框固定支架1 上表面作为压电薄膜片2的另一个电极;
依次将每层所有声转电单元用导线串联,然后串联稳压二极管,将声波转成电能为 LED灯提供电源;
声转电单元接收低频声波,在某一频段引起压电薄膜片的反共振,设置在压电薄膜片 上表面中心位置的金属硬片因反共振产生大幅度位移,对压电薄膜片产生应力,压电薄膜 片在应力作用下产生应变,进而产生电压为LED灯供电。
本发明的优点:声波具有能量,能让薄膜结构产生共振,薄膜巨大的振幅能够产生一 定的电能。本发明在墙面上添加一种或多层薄膜超结构层,既可以吸收低频声波,又可以 将声波能量转化为电能,为功率较小的LED提供电源,达到一举两得的目的。
附图说明
图1是一层薄膜结构中一个声转电单元的结构示意图;
图2是电极连接原理图;
图3是图1的A-A剖视图;
图4是多层薄膜结构的结构示意图;
图5是图4的B-B剖视图;
图6是多层薄膜结构同一位置的多层声转电单元的剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一:下面结合图1至图3说明本实施方式,本实施方式所述基于薄膜振 动为LED灯提供电源的绿色方法,该方法为:将多个声转电单元排布成一层m×n阵列 结构,每个声转电单元包括方形框固定支架1、压电薄膜片2、金属硬片3和泡沫外层4; 方形框固定支架1为密闭空腔结构,方形框固定支架1的上表面镀有铜层,方形框固定支 架1的上表面设置有压电薄膜片2,压电薄膜片2的上表面中心位置设置有金属硬片3; 在方形框固定支架1的四周外侧壁设置有泡沫外层4;
压电薄膜片2的直径与方形框固定支架1上表面的边长相等,压电薄膜片2和方形框 固定支架1之间采用导电银胶粘合,压电薄膜片2的半径是金属硬片3半径的2~5倍, 压电薄膜片2和金属硬片3之间采用导电银胶粘合,压电薄膜片2上表面空白部分涂绝缘 漆;在与方形框固定支架1的一个边长平行的压电薄膜片2的直径方向、绝缘漆上表面刷 银浆,金属硬片3通过银浆延伸至边缘作为压电薄膜片2的一个电极,方形框固定支架1 上表面作为压电薄膜片2的另一个电极;
依次将所有声转电单元用导线串联,然后串联稳压二极管,将声波转成电能为LED 灯提供电源;
声转电单元接收低频声波,在某一频段引起压电薄膜片2的反共振,设置在压电薄膜 片2上表面中心位置的金属硬片3因反共振产生大幅度位移,对压电薄膜片2产生应力, 压电薄膜片2在应力作用下产生应变,进而产生电压为LED灯供电。
金属硬片3采用铜片来实现。
压电薄膜片2引起反共振的频段由方形框固定支架1的空腔厚度D决定。
当低频声波作用于压电薄膜片2时,会引起压电薄膜片2的共振和反共振。薄膜振动 是基于局域共振的,跟薄膜结构单元的形状没有关系,当然采用圆形时有效利用面积最大。 利用薄膜共振可以达到对噪声的超吸收效果(也就是某一频段的声音可以近乎完美的吸 收,达到百分之九十以上),这个声音吸收频率范围也在20-200Hz左右,且吸收噪声的频 率可以通过调整空腔的厚度来调节;同时,更为重要的是,本实施方式利用薄膜反共振进 行发电,因为反共振的振幅是共振振幅的20倍左右,变形应力大,产生大量的电荷,将 压电薄膜片2极化,压电薄膜片2的正极和负极分别连接金属硬片3和镀铜的方形框固定 支架1的上表面,即压电薄膜片2的正负极被导线引出,将电量输出。
采用本实施方式的结构,相邻两个声转电单元之间电连接部分距离为泡沫外层4厚度 的两倍,引出导线最大程度的缩短,则在需要大量声转电单元的情况下,也不会因为导线 过长过乱而影响结构稳定性、或产生电干扰等问题。
压电薄膜片2中心粘附着金属硬片3,此种单元结构对低频声波的某一频段有着强烈 的吸收,达到吸收噪音的效果。反共振的振幅比共振的振幅大得多,利用反共振,压电薄 膜片2中心粘附的金属硬片3运动的位移很大,压电薄膜片2在应力作用下应变很大,会 产生比较可观的电压。在金属硬片3和方形框固定支架1之间连接两根导线,两个导线的 输出端就会有微弱的电压输出。
Qi=dijFj
Qi为声转电单元总的输出电荷,Fj为声转电单元承受的外力,dij为压电薄膜片2的 压电应变系数。
一个声转电单元的面积很小,可以做一个周期性阵列,大大增加声波作用面积。由于 单元结构简单,可以借助于3D打印,快速的制备。本单元的金属硬片3通过延伸出来的 银浆与相邻下一个单元的方形框固定支架1镀铜的上表面用一根导线依次串联连接,相当 于有一个串联电路,由于声音的不稳定性,可以在电路上添加稳压二极管起到一个保护作 用,单层结构所有声转电单元的电压之和足以供给低功率LED灯的工作电源。
改变声转电单元的空腔的厚度D,低频声音高吸收的频段会发生变化,而共振和反共 振的频率也会有所改变。
具体实施方式二:下面结合图4至图6说明本实施方式,本实施方式所述基于薄膜振 动为LED灯提供电源的绿色方法,该方法为:将多个声转电单元多层叠加,每层均为m ×n阵列结构,每个声转电单元包括方形框固定支架1、压电薄膜片2和金属硬片3;方 形框固定支架1为密闭空腔结构,方形框固定支架1的上表面镀有铜层,方形框固定支架 1的上表面设置有压电薄膜片2,压电薄膜片2的上表面中心位置设置有金属硬片3;同 一位置的多层声转电单元的四周外侧壁设置有泡沫外层4;同一位置的多层声转电单元的 之间留有空隙;
压电薄膜片2的直径与方形框固定支架1上表面的边长相等,压电薄膜片2和方形框 固定支架1之间采用导电银胶粘合,压电薄膜片2的半径是金属硬片3半径的2~5倍, 压电薄膜片2和金属硬片3之间采用导电银胶粘合,压电薄膜片2上表面空白部分涂绝缘 漆;在与方形框固定支架1的一个边长平行的压电薄膜片2的直径方向、绝缘漆上表面刷 银浆,金属硬片3通过银浆延伸至边缘作为压电薄膜片2的一个电极,方形框固定支架1 上表面作为压电薄膜片2的另一个电极;
依次将每层所有声转电单元用导线串联,然后串联稳压二极管,将声波转成电能为 LED灯提供电源;
声转电单元接收低频声波,在某一频段引起压电薄膜片2的反共振,设置在压电薄膜 片2上表面中心位置的金属硬片3因反共振产生大幅度位移,对压电薄膜片2产生应力, 压电薄膜片2在应力作用下产生应变,进而产生电压为LED灯供电。
金属硬片3采用铜片来实现。
压电薄膜片2引起反共振的频段由方形框固定支架1的空腔厚度决定。
每层结构的方形框固定支架1的空腔厚度相同或不同。
将薄膜结构层进行多层叠加,每一层吸收的低频声音频段有所不同,就会扩大噪音的 吸收范围,同时压电薄膜片2的反共振振幅大小不同,每一层薄膜结构层产生的电压是不 同的,可以供给不同功率的LED灯照明。
给出一个具体实施例:参见图4至图6,在KTV和酒吧等存在低频噪声的场所,墙 壁和地板粘附三层薄膜结构,每层为6×6阵列结构,压电薄膜片2的预应力为5×105Pa, 半径45mm,厚度0.2mm;方形框固定支架1为硬塑性绝缘材料,上表面镀有铜,金属硬 片3材料为铜,半径10mm,厚度2mm。
薄膜结构单元边缘填充5mm厚的泡沫塑料吸音材料,既可以让每个单元之间绝缘, 又可以吸收一定的噪音。
每个声转电单元依次首尾相连,形成一个串联电路。由于声波的不稳定性,在电路上 添加一个稳压二极管,再在两端连接上LED灯,当声音使得压电薄膜片2发生振动时, 低功率LED灯就会发光。
叠加不同厚度的空气腔,以D1=20mm,D2=25mm,D3=30mm为例,在电路两端加 上不同低功率的LED灯,就会达到很好的吸声效果,并且让不同功率的LED灯发光。在 制备方法上,由于薄膜振动单元结构简单,可以借助于3D打印进行快速生产。
机译: 基于振动的自充电薄膜型电源装置及具有该电源的微系统
机译: 基于真实高尔夫球绿色高度测量的绿色信息提供系统处理方法
机译: 1.干粉吸入器,包括振动装置,干粉供给源,电源,用于测量振动装置的振动的传感器,反馈控制和频率扫描发生器;提供反馈控制的方法。