余热自发电节能照明灯系统的设计论文
摘 要：本设计为一种余热自发电节能照明灯系统，它在原有普通照明灯的基础之上增加的一种节能设备，利用温差发电装置中的温差发电片，把照明灯释放的热能在重新收集起来转换成电能，配合升压装置给手机、充电宝等小型移动设备进行充电，其主要目的是让照明灯发光时所产生的热量能够尽可能被充分回收利用。本作品具有自动切换功能，当普通照明灯开启时，自动切换到储存电源模式，利用温差发电装置中的温差发电片配合升压装置进行储存电源;当普通照明灯亮度较低时，自动切换到释放电源模式，给普通照明灯供电，达到一定的亮度后自动切换到储存电源模式;当普通照明灯关闭时，自动关闭开关并把产生的电能储存到蓄电池中，当要给手机、充电宝等小型移动设备进行充电时，用手打开开关连接USB接口给其充电即可;本照明灯系统还配有自动调光模式，随着所处空间亮度的变化而改变照明灯的亮度，实现保护视力、减少能源浪费的功能。该作品可应用于家庭、商场、办公室等场所，安装方便，经济实用，真正达到节约能源的目的。
关键词：储存电源模块 释放电源模块 亮度感应模块 自动切换功能
1 研制背景及意义
目前，市场上的节能照明灯层出不穷，但大多数都是针对照明灯的节能而设计生产的，虽然其使用寿命长、功耗低，但是照明灯还有它自身的余热始终没有被人们开发利用。据资料显示，目前，市场上的普通照明灯亮着的时候温度可以高达90℃，节能照明灯的温度也在40~60℃，并且许多公共场所每天使用的普通照明灯的时间高达16个小时，因此，每天照明灯散发出来的热量十分可观。由于这些普通照明灯的发光和发热是并存的，而且照明灯发光越亮，散发的热量就越多，这样长年累积下来，照明灯的热量消耗也是一笔很大的浪费。结合社会所需，所以，就利用灯泡发光所产生的“余热”，设计制作了这一种余热自发电节能照明灯系统。
2 设计方案
2.1 核心控制处理器的选择
由于余热自发电节能照明灯系统的结构和功能比较简单，因此，选用型号为STC89C52的单片机模块作为核心控制处理器，配合储电和释电转换模块、储存电源模块、释放电源模块、亮度感应模块、照明灯亮度、USB接口等执行系统控制其运行。本作品总体结构和功能系统框架图，如图1所示。
图1 总体结构和功能系统框架图
2.2 各种执行模块的选择
2.2.1 储电和释电转换模块
余热自发电节能照明灯系统的储电和释电转换模块采用STC89C52单片机模块控制处理器控制继电器进行储存电源模块、释放电源模块两部分电路实现平稳的转换。它在余热自发电节能照明灯系统中起着自动调节、转换电路、安全保护的作用。
2.2.2 储存电源模块
余热自发电节能照明灯系统的储存电源模块是由温差发电装置和升压装置组成，它采用温差发电装置中的温差发电片进行发电。其中，温差发电片一侧贴近照明灯底部，对照明灯发光时散发出来的热量进行收集，并将收集到的热量集中到温差发电片的这一侧，温差发电片另一侧安装散热片。利用温差发电片两侧的温差，可以产生2~3V的电压，通过利用升压装置将电压升至稳定的5V电压，然后将稳定的5V电压储存到蓄电池中。
2.2.3 释放电源模块
余热自发电节能照明灯系统的释放电源模块是由5V稳压电路和输出控制电路组成。当余热自发电节能照明灯系统的USB接口被连接时，储存在蓄电池中稳定的5V电压由输出控制电路控制输出给手机、充电宝等小型移动设备进行充电。
2.2.4 亮度感应模块
余热自发电节能照明灯系统的亮度感应模块采用光敏电阻传感器配合辅助电路组成。亮度感应模块具有两个模式，其配合自动切换功能当普通照明灯亮度较低或者所处空间亮度变化时，亮度感应模块自动感应到这些信息，然后产生信号传递给STC89C52单片机模块控制处理器，经STC89C52单片机模块控制处理器处理后传给亮度控制器来控制照明灯的亮度，达到亮度状态标准后不在改变，从而实现保护视力、减少能源浪费的功能。
3 主要功能及性能分析
本设计为一种创新、实用、节能、智能、便捷的余热自发电节能照明灯系统，它在原有普通照明灯的基础之上增加的一种节能设备，利用温差发电装置中的温差发电片进行发电，把照明灯释放的热能在重新收集起来转换成电能，配合升压装置产生的稳定电压给手机、充电宝等小型移动设备进行充电，其主要目的是让照明灯发光时所产生的热量能够尽可能被充分回收利用。本作品具有自动切换功能，当普通照明灯开启时，自动切换到储存电源模式，利用温差发电装置中的温差发电片配合升压装置进行储存电源;当普通照明灯亮度较低时，自动切换到释放电源模式，给普通照明灯供电，达到一定的亮度后自动切换到储存电源模式;当普通照明灯关闭时，自动关闭开关并把产生的电能储存到蓄电池中，当给手机、充电宝等小型移动设备进行充电，用手打开开关连接USB接口给其充电即可;本照明灯系统还有自动调光模式，随着所处空间亮度的变化而改变照明灯的亮度，从而实现保护视力、减少能源浪费的功能。
4 创新点及应用前景
余热自发电节能照明灯系统利用温差发电装置中的温差发电片进行发电，拥有自动切换储存和释放电源的功能，安装在普通照明灯的外部，适用于各种类型的节能灯，不影响整个照明灯的外观，充满的电源能够让人们随时连接USB接口给自己的手机、充电宝等小型移动设备进行充电，并且作品外形设计的轻巧、时尚、靓丽，价格便宜、安装方便，经济实用，更能吸引消费者的眼球。本作品如果不工作了，无需重新购置照明灯，只需在原有照明灯基础上安装即可，可应用于家庭、办公室、商场、咖啡厅、旅游景点等
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