專利名稱：一種可自供電的建筑物樓梯照明裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及可再生能源領域，具體涉及一種完全自供電的、無需外部額外供電的建筑物樓梯照明裝置及其方法，同時也具體涉及一種收集人體動能并轉化為電能的裝置及方法。
背景技術：
隨著社會經濟的發展，現代化的都市擁有越來越多的高樓大廈，同時由于電梯的普及，這些高樓大廈也普遍安裝電梯供人們使用。另一方面，由于消防的要求，所有建筑物必須有消防樓梯，同時配備照明、應急照明等設備。由于一般情況下人們不會使用消防樓梯，因此，上述這些照明設備長期出于空置狀態，但又必須配置且需要經常維護，這是一筆很大的開支。考慮到人們在應急狀況下才會使用消防樓梯，而往往在這種情況下，外部的電源是中斷的，例如火災的情況，又如911事件中的帝國大廈，在緊急情況下依賴外部電源成為一種負擔。考慮上述的問題，有必要尋求一種可以不依賴外部電源、同時可以在應急情況下進行照明的方法，同時減少必要的設備支出的新技術。眾所周知，人在步行過程中腳底與地面存在很大的壓力(至少是等于人體的重量， 如果加上步行的加速度，就遠不止人體的重量)，如果給予這個壓力很小的位移，那么就可以做很大的功，而這個很小的位移并不會明顯影響人體的步行。因此，可以設計一個特殊的裝置，來捕獲人體步行中的壓力動能，并將這捕獲的這部分壓力動能轉換為電能，用來驅動建筑物樓梯的照明燈(例如低功耗LED燈)。
發明內容
為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種可自供電的建筑物樓梯照明裝置， 該裝置利用人體的走動過程中的壓力動能，對這部分人體壓力動能進行捕獲，將其轉換為電能，并供給樓梯的照明設備使用，從而避免了常規樓梯照明以及應急照明設備的大量使用，既可以保證人們在使用樓梯時候的安全性，同時減少大量照明設備的經濟投入。本發明的目的通過如下技術方案實現一種可自供電的建筑物樓梯照明裝置，包括安裝在樓梯臺階上的發電裝置、調壓整流電路、儲能裝置以及LED燈組，所述發電裝置包括可動蓋板、安裝在可動蓋板下方的若干永磁磁鐵、中間蓋板、若干動能捕獲機構和固定底座；動能捕獲機構封裝在固定底座里；可動蓋板上設有定位軸和復位彈簧，通過中間蓋板安裝在固定底座上，并可上下移動。所述動能捕獲機構包括圓筒，圓筒內部裝有依次串聯的第一螺旋彈簧、第一永磁磁鐵、隔板、第二永磁磁鐵和第二螺旋彈簧，第一螺旋彈簧安裝在圓筒頂端，第二螺旋彈簧安裝在圓筒底端，構成振動系統；圓筒的外面纏繞有線圈。所述可動蓋板下方的永磁磁鐵與圓筒中的第一永磁磁鐵極性相同，通過踩踏可動蓋板來驅動圓筒內的振動系統。所述發電裝置為矩形或者其他形狀。
所述LED燈組安裝在樓梯兩側墻壁和臺階上，并可根據LED燈的數量安裝多個串聯連接的發電裝置。所述線圈通過調壓整流電路與儲能裝置連接。所述儲能裝置包括超級電容或其他儲能單元元件。本發明的另一目的還在于提供一種可自供電的建筑物樓梯照明方法，其技術方案包括以下步驟
(1)踩踏發電裝置，可動蓋板向下運動，安裝在可動蓋板下方的永磁磁鐵驅動圓筒中的第一永磁磁鐵，同時帶動第一螺旋彈簧拉伸以及第二螺旋彈簧壓縮；
(2)第一永磁磁鐵和第二永磁磁鐵隨著彈簧運動形成震蕩，在磁鐵周圍生成了不斷變化的磁場；
(3)位于磁場中的線圈生成感應電流，經過調壓整流電路存儲在儲能裝置中；
(4)儲能裝置驅動LED燈組，實現了建筑物樓梯的照明。本發明相對于現有技術，具有以下優點
本發明是利用人體在步行中的壓力動能來發電，從而提供給安裝在樓梯中的LED燈組進行照明使用，該發明簡單、容易制造及安裝，并且無需外部電源，減少了設備對外部電源依賴，增加了建筑物樓梯在緊急狀況下照明的可靠性，增強了安全性。
圖I是本發明發電裝置的結構圖。圖2是本發明的動能捕獲機構的結構圖。圖2不出:1、線圈；2、第一螺旋彈簧；3、第一永磁磁鐵；4、第二永磁磁鐵；6、第二螺旋彈簧；7、隔板；8、圓筒；9、可動蓋板；10、永磁磁鐵；11、定位軸；12、復位彈簧；13、中間固定蓋板。
具體實施例方式下面將結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明的實施不限于此。如圖I所示是本發明中發電裝置的結構圖。發電裝置制作成矩形狀，其包括了多個具有相同結構和尺寸的動能捕獲機構，所有這些動能捕獲機構都封裝在一個固定底座中，并用一個中間蓋板將這些動能捕獲機構封裝固定，驅動裝置是一個可動蓋板，其下方固定了多個永磁磁鐵，用于驅動捕獲機構，可動蓋板安裝有定位軸，通過中間蓋板安裝在固定底座上，并可上下移動。可動蓋板的定位軸上布置有彈簧，可以使可動蓋板復位。如圖2所示的動能捕獲機構，主要包括了由隔板7連接的第一永磁磁鐵3和第二永磁磁鐵4，第一永磁磁鐵3通過第一螺旋彈簧2與圓筒8的頂端連接，第二永磁磁鐵4通過第二螺旋彈簧6與圓筒8的底端連接，構成振動系統。并將整個振動系統放置在塑料制的薄壁圓筒8中，圓筒8外側饒有線圈1，用于生成感應電流。所述線圈通過調壓整流電路與儲能裝置連接，將經整流升壓后的感應電流存儲在超級電容中。也可將多個發電裝置串聯起來，從而可以驅動更多的LED燈組，并延長LED燈組的照明時間。
根據上述說明書的揭示，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式
，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護范圍內。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發明構成任何限制。
權利要求
1.一種可自供電的建筑物樓梯照明裝置，包括安裝在樓梯臺階上的發電裝置、調壓整流電路、儲能裝置以及LED燈組，所述發電裝置包括可動蓋板、安裝在可動蓋板下方的若干永磁磁鐵、中間蓋板、若干動能捕獲機構和固定底座；動能捕獲機構封裝在固定底座里；可動蓋板上設有定位軸和復位彈簧，通過中間蓋板安裝在固定底座上，并可上下移動；其特征在于所述動能捕獲機構包括圓筒，圓筒內部裝有依次串聯的第一螺旋彈簧、第一永磁磁鐵、 隔板、第二永磁磁鐵和第二螺旋彈簧，第一螺旋彈簧安裝在圓筒頂端，第二螺旋彈簧安裝在圓筒底端，構成振動系統；圓筒的外面纏繞有線圈。
2.根據權利要求I所述的照明裝置，其特征在于所述可動蓋板下方的永磁磁鐵與圓筒中的第一永磁磁鐵極性相同。
3.根據權利要求I所述的照明裝置，其特征在于所述儲能裝置包括超級電容。
4.根據權利要求I所述的照明裝置，其特征在于所述LED燈組安裝在樓梯兩側墻壁和臺階上。
5.根據權利要求I所述的照明裝置，其特征在于所述線圈通過調壓整流電路與儲能裝置連接。
6.根據權利要求I所述裝置用于建筑物樓梯照明的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)踩踏發電裝置，可動蓋板向下運動，安裝在可動蓋板下方的永磁磁鐵驅動圓筒中的第一永磁磁鐵，同時帶動第一螺旋彈簧拉伸以及第二螺旋彈簧壓縮；(2)第一永磁磁鐵和第二永磁磁鐵隨著彈簧運動形成震蕩，在磁鐵周圍生成了不斷變化的磁場；(3)位于磁場中的線圈生成感應電流，經過調壓整流電路存儲在儲能裝置中；(4)儲能裝置驅動LED燈組，實現了建筑物樓梯的照明。
全文摘要
本發明公開了一種可自供電的建筑物樓梯照明裝置，其包括安裝在樓梯臺階上的發電裝置、調壓整流電路、儲能裝置以及LED燈組，當人走過樓梯并踩踏上述裝置時，裝置吸收人體的壓力動能，并將所吸收的動能轉換為電能；所產生的電能經過整流調壓存儲在儲能裝置中，并利用所產生的電能驅動布置在樓梯兩側墻壁的低功率LED照明燈，從而實現了樓梯的照明。相對于現有的樓梯應急照明技術，本發明在不需要接入外部供電電源的情況下實現了樓梯的照明，特別是在應急狀況下具有可靠性高、安全性能好的特點，同時也減少了樓梯應急照明的設備投入及維護費用，大大減少了經濟投入。
文檔編號F21Y101/02GK102588867SQ20121000344
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者謝龍漢 申請人:華南理工大學