基于薄膜振動為led燈提供電源的綠色方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種能源回收再利用的方法，屬于環保領域。
【背景技術】
[0002]目前，噪音污染越來越嚴重，特別是KTV和酒吧等公眾場所。這些場所的噪音大多數都是大功率低音炮產生的，頻率在70?125 (dB)之間，低頻聲波穿透能力強，傳播距離遠，衰減系數低。人們一般通過在墻面加減振阻尼層和隔聲層來減弱噪音的危害，并沒有利用這些低頻聲波的能量，造成了能源浪費。

【發明內容】

[0003]本發明目的是為了解決現有室內噪聲不能有效利用，造成能源浪費的問題，提供了一種基于薄膜振動為LED燈提供電源的綠色方法。
[0004]本發明包括兩個技術方案:
[0005]第一個技術方案:本發明所述基于薄膜振動為LED燈提供電源的綠色方法，該方法為:將多個聲轉電單元排布成一層mXn陣列結構，每個聲轉電單元包括方形框固定支架、壓電薄膜片、金屬硬片和泡沫外層；方形框固定支架為密閉空腔結構，方形框固定支架的上表面鍍有銅層，方形框固定支架的上表面設置有壓電薄膜片，壓電薄膜片的上表面中心位置設置有金屬硬片；在方形框固定支架的四周外側壁設置有泡沫外層；
[0006]壓電薄膜片的直徑與方形框固定支架上表面的邊長相等，壓電薄膜片和方形框固定支架之間采用導電銀膠粘合，壓電薄膜片的半徑是金屬硬片半徑的2?5倍，壓電薄膜片和金屬硬片之間采用導電銀膠粘合，壓電薄膜片上表面空白部分涂絕緣漆；在與方形框固定支架的一個邊長平行的壓電薄膜片的直徑方向、絕緣漆上表面刷銀漿，金屬硬片通過銀漿延伸至邊緣作為壓電薄膜片的一個電極，方形框固定支架上表面作為壓電薄膜片的另一個電極；
[0007]依次將所有聲轉電單元用導線串聯，然后串聯穩壓二極管，將聲波轉成電能為LED燈提供電源；
[0008]聲轉電單元接收低頻聲波，在某一頻段引起壓電薄膜片的反共振，設置在壓電薄膜片上表面中心位置的金屬硬片因反共振產生大幅度位移，對壓電薄膜片產生應力，壓電薄膜片在應力作用下產生應變，進而產生電壓為LED燈供電。
[0009]第二個技術方案:本發明所述基于薄膜振動為LED燈提供電源的綠色方法，該方法為:將多個聲轉電單元多層疊加，每層均為mXn陣列結構，每個聲轉電單元包括方形框固定支架、壓電薄膜片和金屬硬片；方形框固定支架為密閉空腔結構，方形框固定支架的上表面鍍有銅層，方形框固定支架的上表面設置有壓電薄膜片，壓電薄膜片的上表面中心位置設置有金屬硬片；同一位置的多層聲轉電單元的四周外側壁設置有泡沫外層；同一位置的多層聲轉電單元的之間留有空隙；
[0010]壓電薄膜片2的直徑與方形框固定支架1上表面的邊長相等，壓電薄膜片2和方形框固定支架1之間采用導電銀膠粘合，壓電薄膜片2的半徑是金屬硬片3半徑的2?5倍，壓電薄膜片2和金屬硬片3之間采用導電銀膠粘合，壓電薄膜片2上表面空白部分涂絕緣漆；在與方形框固定支架1的一個邊長平行的壓電薄膜片2的直徑方向、絕緣漆上表面刷銀漿，金屬硬片3通過銀漿延伸至邊緣作為壓電薄膜片2的一個電極，方形框固定支架1上表面作為壓電薄膜片2的另一個電極；
[0011 ] 依次將每層所有聲轉電單元用導線串聯，然后串聯穩壓二極管，將聲波轉成電能為LED燈提供電源；
[0012]聲轉電單元接收低頻聲波，在某一頻段引起壓電薄膜片的反共振，設置在壓電薄膜片上表面中心位置的金屬硬片因反共振產生大幅度位移，對壓電薄膜片產生應力，壓電薄膜片在應力作用下產生應變，進而產生電壓為LED燈供電。
[0013]本發明的優點:聲波具有能量，能讓薄膜結構產生共振，薄膜巨大的振幅能夠產生一定的電能。本發明在墻面上添加一種或多層薄膜超結構層，既可以吸收低頻聲波，又可以將聲波能量轉化為電能，為功率較小的LED提供電源，達到一舉兩得的目的。
【附圖說明】
[0014]圖1是一層薄膜結構中一個聲轉電單元的結構示意圖；
[0015]圖2是電極連接原理圖；
[0016]圖3是圖1的A-A剖視圖；
[0017]圖4是多層薄膜結構的結構示意圖；
[0018]圖5是圖4的B-B剖視圖；
[0019]圖6是多層薄膜結構同一位置的多層聲轉電單元的剖視圖。
【具體實施方式】
[0020]【具體實施方式】一:下面結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述基于薄膜振動為LED燈提供電源的綠色方法，該方法為:將多個聲轉電單元排布成一層mXn陣列結構，每個聲轉電單元包括方形框固定支架1、壓電薄膜片2、金屬硬片3和泡沫外層4 ;方形框固定支架1為密閉空腔結構，方形框固定支架1的上表面鍍有銅層，方形框固定支架1的上表面設置有壓電薄膜片2，壓電薄膜片2的上表面中心位置設置有金屬硬片3 ;在方形框固定支架1的四周外側壁設置有泡沫外層4 ;
[0021]壓電薄膜片2的直徑與方形框固定支架1上表面的邊長相等，壓電薄膜片2和方形框固定支架1之間采用導電銀膠粘合，壓電薄膜片2的半徑是金屬硬片3半徑的2?5倍，壓電薄膜片2和金屬硬片3之間采用導電銀膠粘合，壓電薄膜片2上表面空白部分涂絕緣漆；在與方形框固定支架1的一個邊長平行的壓電薄膜片2的直徑方向、絕緣漆上表面刷銀漿，金屬硬片3通過銀漿延伸至邊緣作為壓電薄膜片2的一個電極，方形框固定支架1上表面作為壓電薄膜片2的另一個電極；
[0022]依次將所有聲轉電單元用導線串聯，然后串聯穩壓二極管，將聲波轉成電能為LED燈提供電源；
[0023]聲轉電單元接收低頻聲波，在某一頻段引起壓電薄膜片2的反共振，設置在壓電薄膜片2上表面中心位置的金屬硬片3因反共振產生大幅度位移，對壓電薄膜片2產生應力，壓電薄膜片2在應力作用下產生應變，進而產生電壓為LED燈供電。
[0024]金屬硬片3采用銅片來實現。
[0025]壓電薄膜片2引起反共振的頻段由方形框固定支架1的空腔厚度D決定。
[0026]當低頻聲波作用于壓電薄膜片2時，會引起壓電薄膜片2的共振和反共振。薄膜振動是基于局域共振的，跟薄膜結構單元的形狀沒有關系，當然采用圓形時有效利用面積最大。利用薄膜共振可以達到對噪聲的超吸收效果(也就是某一頻段的聲音可以近乎完美的吸收，達到百分之九十以上)，這個聲音吸收頻率范圍也在20-200HZ左右，且吸收噪聲的頻率可以通過調整空腔的厚度來調節；同時，更為重要的是，本實施方式利用薄膜反共振進行發電，因為反共振的振幅是共振振幅的20倍左右，變形應力大，產生大量的電荷，將壓電薄膜片2極化，壓電薄膜片2的正極和負極分別連接金屬硬片3和鍍銅的方形框固定支架1的上表面，即壓電薄膜片2的正負極被導線引出，將電量輸出。
[0027]采用本實施方式的結構，相鄰兩個聲轉電單元之間電連接部分距離為泡沫外層4厚度的兩倍，引出導線最大程度的縮短，則在需要大量聲轉電單元的情況下，也不會因為導線過長過亂而影響結構穩定性、或產生電干擾等問題。
[0028]壓電薄膜片2中心粘附著金屬硬片3，此種單元結構對低頻聲波的某一頻段有著強烈的吸收，達到吸收噪音的效果。反共振的振幅比共振的振幅大得多，利用反共振，壓電薄膜片2中心粘附的金屬硬片3運動的位移很大，壓電薄膜片2在應力作用下應變很大，會產生比較可觀的電壓。在金屬硬片3和方形框固定支架1之間連接兩根導線，兩個導線的輸出端就會有微弱的電壓輸出。
[0029]Qi= d ijFj
[0030]聲轉電單元總的輸出電荷，F j為聲轉電單元承受的外力，d 為壓電薄膜片2的壓電應變系數。
[0031]—個聲轉電單元的面積很小，可以做一個周期性陣列，大大增加聲波作用面積。由于單元結構簡單，可以借助于3D打印，快速的制備。本單元的金屬硬片3通過延伸出來的銀漿與相鄰下一個單元的方形框固定支架1鍍銅的上表面用一根導線依次串聯連接，相當于有一個串聯電路，由于聲音的不穩定性，可以在電路上添加穩壓二極管起到一個保護作用，單層結構所有聲轉電單元的電壓之和足以供給低功率LED燈的工作電源。
[0032]改變聲轉電單元的空