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余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的設計論文
摘 要：本設計為一種余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)，它在原有普通照明燈的基礎之上增加的一種節(jié)能設備，利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片，把照明燈釋放的熱能在重新收集起來轉換成電能，配合升壓裝置給手機、充電寶等小型移動設備進行充電，其主要目的是讓照明燈發(fā)光時所產(chǎn)生的熱量能夠盡可能被充分回收利用。本作品具有自動切換功能，當普通照明燈開啟時，自動切換到儲存電源模式，利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片配合升壓裝置進行儲存電源;當普通照明燈亮度較低時，自動切換到釋放電源模式，給普通照明燈供電，達到一定的亮度后自動切換到儲存電源模式;當普通照明燈關閉時，自動關閉開關并把產(chǎn)生的電能儲存到蓄電池中，當要給手機、充電寶等小型移動設備進行充電時，用手打開開關連接USB接口給其充電即可;本照明燈系統(tǒng)還配有自動調光模式，隨著所處空間亮度的變化而改變照明燈的亮度，實現(xiàn)保護視力、減少能源浪費的功能。該作品可應用于家庭、商場、辦公室等場所，安裝方便，經(jīng)濟實用，真正達到節(jié)約能源的目的。
關鍵詞：儲存電源模塊 釋放電源模塊 亮度感應模塊 自動切換功能
1 研制背景及意義
目前，市場上的節(jié)能照明燈層出不窮，但大多數(shù)都是針對照明燈的節(jié)能而設計生產(chǎn)的，雖然其使用壽命長、功耗低，但是照明燈還有它自身的余熱始終沒有被人們開發(fā)利用。據(jù)資料顯示，目前，市場上的普通照明燈亮著的時候溫度可以高達90℃，節(jié)能照明燈的溫度也在40~60℃，并且許多公共場所每天使用的普通照明燈的時間高達16個小時，因此，每天照明燈散發(fā)出來的熱量十分可觀。由于這些普通照明燈的發(fā)光和發(fā)熱是并存的，而且照明燈發(fā)光越亮，散發(fā)的熱量就越多，這樣長年累積下來，照明燈的熱量消耗也是一筆很大的浪費。結合社會所需，所以，就利用燈泡發(fā)光所產(chǎn)生的“余熱”，設計制作了這一種余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)。
2 設計方案
2.1 核心控制處理器的選擇
由于余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的結構和功能比較簡單，因此，選用型號為STC89C52的單片機模塊作為核心控制處理器，配合儲電和釋電轉換模塊、儲存電源模塊、釋放電源模塊、亮度感應模塊、照明燈亮度、USB接口等執(zhí)行系統(tǒng)控制其運行。本作品總體結構和功能系統(tǒng)框架圖，如圖1所示。
圖1 總體結構和功能系統(tǒng)框架圖
2.2 各種執(zhí)行模塊的選擇
2.2.1 儲電和釋電轉換模塊
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的儲電和釋電轉換模塊采用STC89C52單片機模塊控制處理器控制繼電器進行儲存電源模塊、釋放電源模塊兩部分電路實現(xiàn)平穩(wěn)的轉換。它在余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)中起著自動調節(jié)、轉換電路、安全保護的作用。
2.2.2 儲存電源模塊
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的儲存電源模塊是由溫差發(fā)電裝置和升壓裝置組成，它采用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片進行發(fā)電。其中，溫差發(fā)電片一側貼近照明燈底部，對照明燈發(fā)光時散發(fā)出來的熱量進行收集，并將收集到的熱量集中到溫差發(fā)電片的這一側，溫差發(fā)電片另一側安裝散熱片。利用溫差發(fā)電片兩側的溫差，可以產(chǎn)生2~3V的電壓，通過利用升壓裝置將電壓升至穩(wěn)定的5V電壓，然后將穩(wěn)定的5V電壓儲存到蓄電池中。
2.2.3 釋放電源模塊
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的釋放電源模塊是由5V穩(wěn)壓電路和輸出控制電路組成。當余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的USB接口被連接時，儲存在蓄電池中穩(wěn)定的5V電壓由輸出控制電路控制輸出給手機、充電寶等小型移動設備進行充電。
2.2.4 亮度感應模塊
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的亮度感應模塊采用光敏電阻傳感器配合輔助電路組成。亮度感應模塊具有兩個模式，其配合自動切換功能當普通照明燈亮度較低或者所處空間亮度變化時，亮度感應模塊自動感應到這些信息，然后產(chǎn)生信號傳遞給STC89C52單片機模塊控制處理器，經(jīng)STC89C52單片機模塊控制處理器處理后傳給亮度控制器來控制照明燈的亮度，達到亮度狀態(tài)標準后不在改變，從而實現(xiàn)保護視力、減少能源浪費的功能。
3 主要功能及性能分析
本設計為一種創(chuàng)新、實用、節(jié)能、智能、便捷的余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)，它在原有普通照明燈的基礎之上增加的一種節(jié)能設備，利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片進行發(fā)電，把照明燈釋放的熱能在重新收集起來轉換成電能，配合升壓裝置產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓給手機、充電寶等小型移動設備進行充電，其主要目的是讓照明燈發(fā)光時所產(chǎn)生的熱量能夠盡可能被充分回收利用。本作品具有自動切換功能，當普通照明燈開啟時，自動切換到儲存電源模式，利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片配合升壓裝置進行儲存電源;當普通照明燈亮度較低時，自動切換到釋放電源模式，給普通照明燈供電，達到一定的亮度后自動切換到儲存電源模式;當普通照明燈關閉時，自動關閉開關并把產(chǎn)生的電能儲存到蓄電池中，當給手機、充電寶等小型移動設備進行充電，用手打開開關連接USB接口給其充電即可;本照明燈系統(tǒng)還有自動調光模式，隨著所處空間亮度的變化而改變照明燈的亮度，從而實現(xiàn)保護視力、減少能源浪費的功能。
4 創(chuàng)新點及應用前景
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片進行發(fā)電，擁有自動切換儲存和釋放電源的功能，安裝在普通照明燈的外部，適用于各種類型的節(jié)能燈，不影響整個照明燈的外觀，充滿的電源能夠讓人們隨時連接USB接口給自己的手機、充電寶等小型移動設備進行充電，并且作品外形設計的輕巧、時尚、靚麗，價格便宜、安裝方便，經(jīng)濟實用，更能吸引消費者的眼球。本作品如果不工作了，無需重新購置照明燈，只需在原有照明燈基礎上安裝即可，可應用于家庭、辦公室、商場、咖啡廳、旅游景點等
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