一種壓電自供能發光傘的製作方法

2023-05-26 05:52:01

本發明涉及一種發光傘，具體涉及一種壓電自供能發光傘。

背景技術：

一直以來，行人在雨夜中頻頻發生交通事故，司機看不見或看不清行人是其中的一個重要原因，該問題的一種解決思路就是讓行人能夠在雨夜中醒目的標識自己。針對行人在雨夜中需要打傘這一情況，能夠示警的雨傘將是一個較好的解決方案。目前市場可見發光傘這一產品。

但目前市場上的發光傘的作用以裝飾美觀為主，且供能方式大多為蓄電池供電。利用蓄電池供電存在的主要問題是電池拆裝麻煩：一、因為蓄電池在負載不工作的情況下也會耗電，長期裝在電池槽中存在浪費的問題；二、雨傘只有在雨夜時才需要供電，而天氣情況很難預測，持傘者將會不能及時地裝上電池。因此，發明設計一種自供能發光傘具有重要的意義。

公告號為CN102485089 A的中國專利文獻公開了一種自發電LED壓電雨傘，該自發電傘包括傘面、傘把、上傘柄和下傘柄，上傘柄和下傘柄之間有直線發電機，通過上傘柄和下傘柄之間的相對運動使直線發電機產生電流給蓄電池充電，到夜間或暗處時，蓄電池通過電源開關控制LED燈泡發光，起到照明、引路和示警的作用。

該自發電傘的不足在於，採用上下傘柄的設計會導致在行走過程中傘面的振動較大，造成持傘者持傘不穩的情況；另外上下傘柄的設計導致傘柄的強度不夠，使雨傘的使用壽命變短。

公告號為CN 20425365 U的中國專利文獻公開了一種自發電傘，該發電傘，包括磁力發電裝置，該磁力發電裝置中設有萬向球，當傘具處於使用狀態時，金屬線圈會不定向地自由搖擺，金屬線圈擺動切割磁力線產生電能為可充電電池供電，從而燈具可以發光照明或起到警示的作用。

該發電傘的不足在於，其使用的線圈尺寸較小，且金屬線圈擺動速率不大，將導致發電量較小，不一定能滿足蓄電池發電所需電壓。

技術實現要素：

本發明提供了一種壓電自供能發光傘，該發光傘能實現有效地持續供電。

一種壓電自供能發光傘，包括傘把和傘面，傘把內設有電源模塊和控制模塊，傘面上置有發光裝置，所述電源模塊包括壓電發電單元以及相連接的儲能單元，所述傘把兩側設有擠壓形變區，所述壓電發電單元包括：與該擠壓變形區接觸配合的壓電體和控制發電單元形變方向的限位體。

所述傘把包括傘把外殼和傘把內芯；所述傘把外殼兩側內部設有固定槽和導向臺，所述壓電體背部與該固定槽相嚙合，所述導向臺用於限制壓電體的形變方向。

在持傘過程中，持傘者可以通過擠壓傘把兩側的形變區來使壓電體發生形變，壓電體在變形過程中產生不同的電荷，形成電勢差，並輸出至儲能單元中存儲起來。如此，在雨天裡，持傘者就可以通過間斷地擠壓傘把來將產生的電能儲存於儲能單元中，如果是雨夜，持傘者可以通過閉合位於傘把中上端的開關來打開發光裝置，儲能單元向負載端放電，經過整流電路整流後驅動發光裝置發光。

在本發明中，壓電發電單元在傘把兩側的安裝方式為：所述傘把內芯兩端設有容置槽，該容置槽兩端各有一凹槽，兩凹槽的一端面上各有兩個固定孔，所述壓電體兩端各有一限位體，限位體端面也各有兩個固定孔，凹槽端面與限位體端面的固定孔一一對應，用於放置壓縮彈簧。

在本發明中，所述壓電體為拱形橋結構，該壓電體中間段為變形體，該壓電體兩端為二級階梯結構，內薄外厚，初始時變形體的彎曲與壓縮彈簧的變形處於臨界平衡狀態。

作為優選，所述壓電體包括彈性片，所述彈性片的內側粘附有壓電材料層。如此不僅能節約壓電材料，還可提高壓電體的使用壽命。所述彈性片的背部有一凸臺，該凸臺與傘把外殼內側的固定槽接觸配合，用於控制壓電發電單元的位置以及驅動壓電體變形。

在本發明中，所述傘把內芯內部開設有導線通道和電路腔，該導線通道的入口位於傘把內芯兩側的容置槽中，電路腔分為上下兩個，分別用於放置整流電路板和儲能電路版。

作為優選，所述傘把外殼材料使用剛度小的橡膠結構。

作為優選，工作方式可分為以超級電容為儲能單元的即時充放電式或以充電蓄電池為儲能單元的預先充電式，本實例採用預先充電式。

作為優選，所述傘把和傘柄，傘柄和傘面都採用螺紋連接。

作為優選，所述發光裝置可採用LED燈帶或冷光片。

本發明壓電自供能發光傘的工作方式為：

在下雨的時候，持傘者可以通過間斷地擠壓傘把兩側的工作區來驅動壓電體發生形變，從而壓電體發生彎曲並在兩彎曲面上產生不同的電荷，形成電勢差，產生的電能傳輸到儲能單元中存儲起來。如此，持傘者在雨天中行走時，可以有意識通過擠壓傘把來儲存電能。到了雨夜，持傘者就可以打開發光裝置來示警以及照明。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

(1)本發明的電源模塊中設有壓電發電單元，在持傘者擠壓的過程中將產生電能，在下雨的時候都能存儲電能，只有到雨夜時才需要釋放電能，存儲的電能可以輕易滿足實際工作的需求；

(2)本發明採用彈性片和壓縮彈簧組合作用的方式，可以減少擠壓所需要的力以及能夠產生擠壓一次振動多次的效果，從而減小持傘者所需要提供的能量以及提高壓電體的發電效率和發電能力。

附圖說明

圖1為本發明壓電自供能發光傘的結構示意圖；

圖2為本發明壓電自供能發光傘中電路結構圖；

圖3為圖1中傘把內部的結構示意圖；

圖4為圖3中傘把內芯的結構示意圖；

圖5為圖1中傘把外殼的結構示意圖；

圖6為圖4中壓電發電單元的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本實施例一種壓電自供能發光傘，包括傘面1、發光裝置2、傘柄3和傘把4，傘把4與傘柄3以及傘柄3與傘面1都採用螺紋聯接的方式。

傘面1上安置有發光裝置2，發光裝置2為冷光片，由圖1可見，發光裝置2在傘面1上的安裝方法為膠接。

傘把4內安裝有電源模塊，如圖2所示，該電源模塊包括壓電發電單元，儲能單元和穩壓整流電路，電源模塊向發光裝置供電。

由圖3、圖4和圖6可見，傘把內芯為橢圓柱狀，傘把內芯兩側開設有工作區11，工作區11用於壓電發電單元進行發電工作。工作區11上有凹槽12和容置槽13，凹槽12與壓電發電單元的階梯狀限位體7的較厚一段相配合，容置槽13用於放置壓電體9。限位體7兩端設有兩個固定孔26，分別與凹槽12兩端的兩個孔15一一對應配合，用於放置壓縮彈簧6。

由圖3和圖4可見，容置槽13上有導線通道入口14，從壓電體上引出的導線從入口14導入傘把內芯的內部，經導線通道17與位於下電路腔19的儲能單元、位於上電路腔18的穩壓整流電路相連以及與位於傘把內芯一圓柱面上的開關10相連。

由圖5可見，傘把外殼兩側上有限位臺23和固定槽24，其中限位臺23與限位體7的較薄一段相對應，用於控制壓電發電單元的形變方向，固定槽24與彈性片8背部的凸臺接觸配合，用於固定壓電發電單元。傘把外殼端面設有空腔20，與圖3中傘把內芯的空腔5配合放置傘柄，傘把外殼側面設有開關放置孔22，與圖4中傘把內芯的開關放置孔16配合放置開關10。

由圖6可見，壓電材料層25位於彈性片8的內側，兩者的連接方式為膠接；壓電發電單元初始狀態為拱形橋狀，此時，彈性片8與壓縮彈簧6的變形長度處於臨界平衡狀態。

本實施例壓電自供能發光傘的工作方式為：

當持傘者擠壓傘把4兩側時，傘把外殼21驅動與其接觸配合的彈性片8發生彎曲形變，同時膠接於彈性片內側的壓電材料25發生形變，從而產生不同的電荷，產生電勢差，經導線傳輸給儲能單元供其充電。在人釋放壓力的過程中，由於壓縮彈簧6和彈性片8會發生振動，在振動過程中，壓電材料會持續不斷地向蓄電池輸出電流，從而提高了發電效率。當需要開啟發光裝置時，持傘者可以閉合開關10，蓄電池開始向發光裝置2放電，釋放出的電流經穩壓整流電路整流後，給發光裝置2提供穩定額定的電流。