[发明专利]基于汽车噪声能量收集的城市道路照明系统

说明书

技术领域

本发明属于清洁能源技术领域，涉及一种利用压电薄膜将道路上达到一定强 度的噪声振动能量转换成电能并存储，在晚间点亮路灯为城市道路进行照明的装 置。

背景技术

城市道路两旁的灯光有着悠久的历史文化，显示出一个城市的文明与兴盛。 路灯不仅点亮了整座城市，更塑造出一座城市的艺术。城市道路照明是人们生活 不可或缺的一部分，对于完善城市功能以及提高人民生活质量都具有重大意义。

随着城市日新月异的现代化建设，城市路灯照明建设显得越来越不可忽视。 如今，在路灯的建设发展中，不仅要实现照明的最大化，还要求做到节能、环保、 以及高效率。

科学技术的不断进步，也使得公路照明种类的多样化，其中包括照明能量来 源的多样化，如太阳能、风能、潮汐能等。但是每种能量形式又具有各自的局限 性，当能量来源减少时，无法保证城市照明的正常使用。本发明从节能环保的角 度出发，收集城市汽车发出的噪声能量，并将其转化为电能，为城市道路两旁的 LED灯提供电能。

发明内容

本发明的目的是，为了克服背景技术中存在的问题，提供一种新型的路灯照 明系统，使用压电薄膜获取空气中的噪声资源，利用压电薄膜的对振动敏感的特 性，将微弱的噪声能量转换成电能量。收集到不稳定的噪声电压后，通过整流将 噪声交流电压变为直流电压，再利用稳压芯片将电压调节到一定限值之下，给超 级电容器充电。最后用超级电容器到的收集这些噪声能量给负载供电。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于汽车噪声能量收集的城市道路照明系统，其结构有声电转换电路 1、整流电路2、储能电路3、稳压及照明电路4；

所述的声电转换电路1的结构为：按照前一个基本声电转换单元的输出端接 后一个基本声电转换单元的输入端的方式，将N个基本声电转换单元依次串联 连接，其中第一个基本声电转换单元的输入端作为声电转换电路1的一个输出 端，记为端口M1_OUT1，最后一个基本声电转换单元的输出端作为声电转换电 路1的另一个输出端，记为端口M1_OUT2，所述的N个基本声电转换单元结构 相同，每个基本声电转换单元由M个相同的压电薄膜和M个相同的电阻构成， 每个压电薄膜的正极与一个电阻的一端相连，M个压电薄膜的负极接在一起作 为所述的基本声电转换单元的输入端，M个电阻的另一端接在一起作为所述的 基本声电转换单元的输出端；所述的N和M均为大于等于15且小于等于30的 正整数；

所述的整流电路2的结构为：二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连， 作为整流电路2的一个输入端，记为端口M2_IN1，二极管D3的阳极与二极管 D4的阴极相连，作为整流电路2的另一个输入端，记为端口M2_IN2，其中端 口M2_IN1、端口M2_IN2分别与声电转换电路1的端口M1_OUT1、端口 M1_OUT2相连，二极管D1的阴极与二极管D3的阴极相连，作为整流电路2 的输出端，记为端口M2_OUT，与储能电路3中的开关K1的1脚相连，二极管 D2的阳极与二极管D4的阳极相连，且与电感L1的一端相连，电感L1的另一 端与储能电路3中的超级电容C1的负极相连，并接地；

所述的储能电路3的结构为：超级电容C1的负极接地，正极与开关K1的 3脚相连，开关K1的2脚与稳压及照明电路4的输入端，即端口M4_IN相连， 所述的开关K1是一个光控单刀双掷开关，其3个引脚的关系是：当光照强度超 过开关K1的阈值时，3脚与1脚接通，当光照强度小于开关K1的阈值时，3脚 与2脚接通；

稳压及照明电路4的结构为：芯片LM317的3脚与二极管D5的阴极相连， 作为稳压及照明电路4的输入端，记为端口M4_IN，接储能电路3中的开关K1 的2脚，芯片LM317的2脚与二极管D5的阳极相连，还与电感L2的一端、二 极管D6的阴极、电阻R5M的一端相连，芯片LM317的1脚与二极管D6的阳 极、电阻R5M的另一端及滑动变阻器R4M的一端相连，滑动变阻器R4M的另 一端接地，滑线端与电容C2的一端及发光二极管LED1的阴极相连，电容C2 的另一端与发光二极管LED1的阳极相连，并与电感L2的另一端相连。

在本发明的一种基于汽车噪声能量收集的城市道路照明系统中，所述的声电 转换电路1中的N和M的取值优选20。