扭力矩势能转换为动能的自发电led照明灯具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，涉及LED照明灯具领域，包括：扭力矩装置，所述扭力矩装置包括旋转轴、加力矩构件及发条弹簧，所述加力矩构件与所述旋转轴一端相连以驱动所述旋转轴旋转，所述发条弹簧与所述旋转轴相连且随所述旋转轴旋转而卷曲；直流发电机，所述直流发电机通过一传动组件与所述发条弹簧相连，当所述发条弹簧释放时，通过所述传动组件驱动所述直流发电机旋转而产生电能；光源装置，所述光源装置包括一LED灯，所述LED灯与所述直流发电机相连，接收所述电能作为工作电源，该LED照明灯具结构简单，方便使用。
【专利说明】
扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具
技术领域
[0001]本发明涉及LED照明灯具领域，具体的讲，涉及一种扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具。
【背景技术】
[0002]“照亮非洲”活动是世界银行组织的一项公益事业，活动旨在利用世界银行的支援非洲贫困国家和地区的援助资金，在中国组织一批从电源到光源的LED灯具套件，经过非洲联盟的标准认证，支援非洲的小功率LED照明灯具，解决一般平民的家庭照明和“跳蚤市场”的照明之用。
[0003]目前市场上已有“太阳能电池+蓄电池+LED灯具”型自发电照明灯具及“重力发电+LED照明灯具”型自发电照明灯具，但这两种自发电照明灯具均存在一定的弊端，“太阳能电池+蓄电池+LED灯具”型自发电照明灯具因目前太阳能电池转换效率不太高，所以，在晴天也需要较长时间的太阳照射，产生电能给蓄电池充电，以待晚上供电照明，而遇到天阴或下雨天，LED照明灯具就无法工作，“太阳能电池+蓄电池+LED灯具”型自发电照明灯具因为有太阳能电池和蓄电池等易损电子部件，需要维护保养，但在尚在用煤油灯照明的非洲贫困地区，其维护人力的匮乏是可想而知的，所以该照明灯具的使用寿命将大大缩短或会提早报废；“重力发电+LED照明灯具”型自发电照明灯具是解决“太阳能电池+蓄电池+LED灯具”方案短板，此方案是将一 30Kg的重物，用绳索吊于一高处，使之受重力作用缓慢下落而带动微型直流发电机发电，而点亮LED灯具，这个办法显然不可能移动照明，而且在简陋的贫困区，要树立一高1m到20m的吊物支架构件也是不易办到的事情，支架构件不能太低，将重物反复提升的频次又太高，所以此方案实施中有些行不通，“高架”、“重物”实在难以与I到2W的LED微型灯具凑合成一个产品，也难以被用户接受。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，以解决上述技术问题。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现的:一种扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，包括:扭力矩装置，所述扭力矩装置包括旋转轴、加力矩构件及发条弹簧，所述加力矩构件与所述旋转轴一端相连以驱动所述旋转轴旋转，所述发条弹簧与所述旋转轴相连且随所述旋转轴旋转而卷曲；直流发电机，所述直流发电机通过一传动组件与所述发条弹簧相连，当所述发条弹簧释放时，通过所述传动组件驱动所述直流发电机旋转而产生电能；光源装置，所述光源装置包括一 LED灯，所述LED灯与所述直流发电机相连，接收所述电能作为工作电源。
[0006]下面对以上技术方案作进一步阐述:
[0007]作为优选地方案，所述传动组件包括发条弹簧齿轮及与所述发条弹簧齿轮相啮合的发电机齿轮，所述发条弹簧齿轮安装于所述旋转轴上随着所述旋转轴旋转，所述发电机齿轮安装于所述发电机的电机轴上。
[0008]作为优选地方案，还包括一电源转换单元，所述电源转换单元设置于所述直流发电机与所述LED灯之间，用以将所述直流发电机输出的电能转换为稳定的直流电供给所述LED 灯。
[0009]作为优选地方案，还包括一外壳，所述旋转轴的另一端贯穿于所述外壳，所述外壳内部靠近所述加力矩构件的一端设置有一环形摩擦槽;所述扭力矩装置还包括一机械控速机构，所述机械控速机构包括一固定于所述旋转轴上的柔性杆及与所述柔性杆两端分别相连接的摩擦球，所述摩擦球与所述环形摩擦槽适配；当所述旋转轴旋转且转速大于预定值时，所述柔性杆被离心力拉伸使得所述摩擦球在所述环形摩擦槽滑动而产生摩擦力。
[0010]作为优选地方案，所述发条弹簧内置于所述外壳中，所述外壳还设置有一锁紧构件，当所述锁紧构件按下时，所述锁紧构件与所述发条弹簧相抵以限制所述发条弹簧卷曲。[0011 ]作为优选地方案，所述加力矩构件为摇把或钥匙。
[0012]作为优选地方案，所述电源转换单元连接有一电源接插件公头，所述直流发电机连接有一与所述电源接插件公头相配合的电源接插件母头;所述电源接插件公头为五芯插头，所述电源接插件母头相对应的为五芯插芯，且所述电源接插件公头的中间插头为一检测插头，所述电源接插件母头的中间插芯为一检测插芯。
[0013]作为优选地方案，还包括一底座，所述外壳及直流发电机安装于所述底座上。
[0014]作为优选地方案，还包括设置于所述外壳与所述发条弹簧齿轮之间用以防止所述旋转轴回转的止回转装置，所述止回转装置包括止回转齿轮及止回转齿轮钩，所述止回转齿轮与所述旋转轴相连，所述止回转齿轮钩安装于所述外壳的内壁，当拧紧所述发条弹簧时，所述止回转齿轮钩将沿着所述止回转齿轮旋转的方向插置于所述止回转齿轮中的一齿槽中。
[0015]作为优选地方案，所述LED灯上安装有一防护构件。
[0016]本发明提供的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，采用传统机械式钟表“发条弹簧”，以人力施加的动能转换为发条弹簧的势能，在发电工作时让发条弹簧积蓄的势能进行释放，转换成机械动能而带动微型直流发电机发电，发条弹簧通过加力矩构件作用于微型直流发电机使其产生电压，经电源转换单元稳压后供给小功率LED照明灯具工作，该LED照明灯具结构简单，方便使用。
[0017]下面结合附图及具体实施例对本发明的具体实施作进一步阐述。
【附图说明】
[0018]图1为本发明一个实施例扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具的结构示意图；
[0019]图2为本发明另一个实施例扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具的结构示意图；
[0020]图3为发条弹簧释放过快时摩擦球状态；
[0021]图4为发条弹簧释放过慢时摩擦球状态。
[0022]图中:
[0023]10、扭力矩装置；
[0024]101、旋转轴；
[0025]12、加力矩构件；
[0026]103、发条弹簧；
[0027]104、机械控速机构；
[0028]1041、柔性杆；
[0029]1042、摩擦球；
[0030]20、直流发电机；
[0031 ] 201、电源接插件母头；
[0032]30、光源装置；
[0033]301、LED 灯；
[0034]302、防护构件；
[0035]40、传动组件；
[0036]401、发条弹簧齿轮；
[0037]402、发电机齿轮；
[0038]50、电源转换单元；
[0039]501、电源接插件公头；
[0040]60、外壳；
[0041 ] 601、环形摩擦槽；
[0042]602、锁紧构件；
[0043]70、底座；
[0044]80、止回转装置。
【具体实施方式】
[0045]为了更好的理解本发明相对于现有技术做的改进，会对本发明的【具体实施方式】进行详细说明，所提到的技术将结合附图加以说明。
[0046]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0047]参照图1-2所示，一种扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，包括扭力矩装置10、直流发电机20及光源装置30，需要说明的是扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具是世界银行组织的响应“照亮非洲”活动是一项公益事业，活动旨在利用世界银行的支援非洲贫困国家和地区的援助资金在中国组织采购一批从电源到光源的LED灯具套件，然后经过非洲联盟的标准认证，支援非洲的小功率LED照明灯具，解决一般平民的家庭照明和“跳蚤市场”的照明之用，本实施例中的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具采用扭力矩势能和动能转换的能量进行发电，即应用人工的机械能，该LED照明灯具为一种小功率、自发电、便携式的LED照明灯具。
[0048]具体的说，扭力矩装置10包括旋转轴101、加力矩构件102及发条弹簧103，加力矩构件102与旋转轴101—端相连以驱动旋转轴101旋转，扭力矩装置10的主要部件为一发条弹簧103，发条弹簧103与旋转轴101相连且随旋转轴101旋转而卷曲，在蓄能时，用人工通过加力矩部件将人工机械动能转换为发条弹簧103的扭力势能；发条弹簧103安装于旋转轴101上，适当增加发条弹簧103的长度、宽度和厚度，可以使其扭力矩加大和释放的时间增加，加力矩构件102安装于旋转轴101的前端且可旋转于旋转轴101。
[0049]加力矩构件102使发条弹簧103受弯曲扭力矩的作用，产生弯曲弹性变形，因而弹簧在自身平面产生扭转，将动能转换为发条弹簧103的势能，直流发电机20通过一传动组件40与发条弹簧103相连，在发电工作时让发条弹簧103积蓄的势能进行释放，通过传动组件40驱动直流发电机20旋转而产生电能进而带动直流发电机20发电。
[0050]光源装置30主要包括一 LED灯301，LED灯301贴片焊接于PCB板上，因为LED灯301功率很小，同时如果LED灯301的灯泡是金属的，只需要紧固PCB板与灯泡就可以达到散热的效果，如果是塑胶灯泡，则需要增加较小的散热片，以满足热功率传导及对流，达到尽快散热的效果，LED灯301与直流发电机20相连，接收电能作为工作电源。
[0051]本实施例中的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具根据微型电机“转速-输出功率曲线”，还设置了一传动组件40以控制直流发电机20的最高转速和最低转速，使直流发电机20输出电压在LED灯具所需电压的范围内，以保证该LED照明灯具工作于稳定区间内，传动组件40为一齿轮组，其包括发条弹簧齿轮401及与发条弹簧齿轮401相嗤合的发电机齿轮402，该LED照明灯具将机械能转换为电能的“电源装置部分”，采用齿轮组的末级齿轮带动直流发电机20发电，本直流发电机20按照世界银行要求为I至5W的微型直流发电机；因为前级的机械能功率有限，不可能使直流发电机20超速运转，而产生过电压输出，所以直流电源输出端只需采用一般的电源转换单元50就可达到该LED照明灯具稳定工作的需求，直流发电机20由齿轮组的末级齿轮轴带动，输出功率和电压与该LED照明灯具的参数匹配，通过齿轮组满足直流发电机20的转速要求，带动电源装置的直流发电机20而发电，经电源转换单元50稳压后达到该LED照明灯具需要的电压值，供给光源装置30的LED电源，使LED灯301发光，达到自发电照明的目的，发条弹簧齿轮401安装于旋转轴101上随着旋转轴101旋转，发电机齿轮402安装于直流发电机20的电机轴上。
[0052]扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具还包括一电源转换单元50，电源转换单元50在电路中起动稳定电压的作用，电源转换单元50设置于直流发电机20与LED灯301之间，用以将直流发电机20输出的电能转换为稳定的直流电，以便于供给LED灯301工作。
[0053]参照图3-4所示，在需要点亮该LED照明灯具时使扭力矩势能释放转换成可带动直流发电机20旋转的机械动能；其中还利用旋转速度与离心力的关系，采用了动能释放时限制释放速度的机械控速机构104，自动控制发条的释放速度，本实施例中的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具还包括一外壳60，旋转轴101的另一端贯穿于外壳60，外壳60内部靠近加力矩构件102的一端设置有一环形摩擦槽601;扭力矩装置10还包括一机械控速机构104，机械控速机构104包括一柔性杆1041及与柔性杆1041两端分别相连接的摩擦球1042，柔性杆1041安装于旋转轴101上，摩擦球1042与环形摩擦槽601适配;机械控速机构104利用离心力原理，当发条弹簧103势能释放较快时，其转速较快，使柔性杆1041拉直，摩擦球1042与环形摩擦槽601产生较大的摩擦力，使转速变慢;反之，使柔性杆1041弯曲，摩擦球1042与环形摩擦槽601不接触，不产生摩擦力，使转速变快，故使带动直流发电机20的转速控制在一定的范围内。
[0054]发条弹簧103内置于外壳60中，外壳60设置有一锁紧构件602，锁紧构件602与发条弹簧103相抵以限制发条弹簧103卷曲，本实施例中的锁紧构件602由一按键和复原弹簧组成，其作用在于在直流发电机20工作时，若需要立即停止发电，可按下按键，利用按键与发条之间的摩擦力使发条弹簧103停止释放，导致直流发电机20失去动力而停止发电；当需要继续照明时，只需要再按一次按键，使发条弹簧103继续转动，而带动直流发电机20继续发电，使该LED照明灯具点亮。
[0055]加力矩构件102可以为摇把或钥匙，摇把和钥匙都可以加快发条弹簧103的扭转速度，使得发条弹簧103快速拥有扭力势能，进而能缩短该LED照明灯具的启动时间。
[0056]电源转换单元50还连接有一电源接插件公头501，直流发电机20上连接有一与电源接插件公头501相配合的电源接插件母头201，为了达到电源接插件可“盲插”和无方向性接插的目的，本电源接插件采用了“极性对称性设置”方案，即五芯设置为一排，电源接插件公头501为五芯插头，电源接插件母头201相对应的为五芯插芯，且电源接插件公头501的中间插头为一检测插头，电源接插件母头201的中间插芯为一检测插芯，检测插头及检测插芯取自于LED灯301的电源输入端，与检测用微功率LED正极相连;其余4个插芯按“+”、极对称设置，以解决“+”、极误插接反电源极性的问题。
[0057]本实施例中的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具还包括一底座70，夕卜壳60及直流发电机20安装于底座70上，形成完整的自发电LED灯具;底座70根据需要可以是框架式，也可以是封闭盒式，除加力摇把和LED灯具光辐射面外，底座70具有相当的稳定度，在自发电LED灯具正常工作时，能稳定置于平面上，吊装或挂装在墙上。
[0058]扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具还包括设置于外壳60与发条弹簧齿轮401之间用以防止旋转轴101回转的止回转装置80，止回转装置80包括止回转齿轮及止回转齿轮钩，止回转齿轮安装在旋转轴101上，将随旋转轴101—起旋转，止回转齿轮钩安装于外壳60的内壁，当拧紧发条弹簧103时，止回转齿轮钩前端将插置于止回转齿轮中的一齿槽中，随着发条弹簧103的不断拧紧，止回转齿轮钩在其下端的一弹性构件作用下将沿着止回转齿轮旋转的方向不断更换插置的齿槽，防止止回转齿轮回转，当需要扭力矩势能转换成动能时，只需将止回转齿轮钩从齿槽中拔出即可。
[0059]为了防止LED灯301被人为无意中损坏，在LED灯301上安装有一防护构件302，该防护构件302可以为具有保护作用的透镜或保护片，也可以在其LED上方加控制辐射角度的灯罩，使其能更清楚的照射到更远的地方。
[0060]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0061]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于，包括: 扭力矩装置，所述扭力矩装置包括旋转轴、加力矩构件及发条弹簧，所述加力矩构件与所述旋转轴一端相连以驱动所述旋转轴旋转，所述发条弹簧与所述旋转轴相连且随所述旋转轴旋转而卷曲； 直流发电机，所述直流发电机通过一传动组件与所述发条弹簧相连，当所述发条弹簧释放时，通过所述传动组件驱动所述直流发电机旋转而产生电能； 光源装置，所述光源装置包括一 LED灯，所述LED灯与所述直流发电机相连，接收所述电能作为工作电源。2.根据权利要求1所述的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于，所述传动组件包括发条弹簧齿轮及与所述发条弹簧齿轮相啮合的发电机齿轮，所述发条弹簧齿轮安装于所述旋转轴上随着所述旋转轴旋转，所述发电机齿轮安装于所述发电机的电机轴上。3.根据权利要求2所述的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于，还包括一电源转换单元，所述电源转换单元设置于所述直流发电机与所述LED灯之间，用以将所述直流发电机输出的电能转换为稳定的直流电供给所述LED灯。4.根据权利要求3所述的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于，还包括一外壳，所述旋转轴的另一端贯穿于所述外壳，所述外壳内部靠近所述加力矩构件的一端设置有一环形摩擦槽;所述扭力矩装置还包括一机械控速机构，所述机械控速机构包括一固定于所述旋转轴上的柔性杆及与所述柔性杆两端分别相连接的摩擦球，所述摩擦球与所述环形摩擦槽适配；当所述旋转轴旋转且转速大于预定值时，所述柔性杆被离心力拉伸使得所述摩擦球在所述环形摩擦槽滑动而产生摩擦力。5.根据权利要求4所述的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于，所述发条弹簧内置于所述外壳中，所述外壳还设置有一锁紧构件，当所述锁紧构件按下时，所述锁紧构件与所述发条弹簧相抵以限制所述发条弹簧卷曲。6.根据权利要求1所述的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于，所述加力矩构件为摇把或钥匙。7.根据权利要求3所述的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于，所述电源转换单元连接有一电源接插件公头，所述直流发电机连接有一与所述电源接插件公头相配合的电源接插件母头;所述电源接插件公头为五芯插头，所述电源接插件母头相对应的为五芯插芯，且所述电源接插件公头的中间插头为一检测插头，所述电源接插件母头的中间插芯为一检测插芯。8.根据权利要求4所述的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于，还包括一底座，所述外壳及直流发电机安装于所述底座上。9.根据权利要求4所述的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于，还包括设置于所述外壳与所述发条弹簧齿轮之间用以防止所述旋转轴回转的止回转装置，所述止回转装置包括止回转齿轮及止回转齿轮钩，所述止回转齿轮与所述旋转轴相连，所述止回转齿轮钩安装于所述外壳的内壁，当拧紧所述发条弹簧时，所述止回转齿轮钩将沿着所述止回转齿轮旋转的方向插置于所述止回转齿轮中的一齿槽中。10.根据权利要求1所述的扭力矩势能转换为动能的自发电LED照明灯具，其特征在于， 所述LED灯上安装有一防护构件。
【文档编号】F21L13/08GK106090696SQ201610654624
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月11日 公开号201610654624.4, CN 106090696 A, CN 106090696A, CN 201610654624, CN-A-106090696, CN106090696 A, CN106090696A, CN201610654624, CN201610654624.4
【发明人】李伟
【申请人】深圳市金叶光线发展有限公司