Hugmyndin umhleðsla LED perurnotkun piezoelectric frumefni hefur verið forvitnilegt viðfangsefni rannsókna í leit að áreiðanlegum og umhverfisvænum neyðarljósalausnum. Sjálfstætt og skilvirkt-orkuframleiðslukerfi er nauðsynlegt fyrir neyðarlýsingu þar sem rafmagnsleysi gæti orðið skyndilega vegna náttúruhamfara, bilana í neti eða öðrum óvæntum atburðum. Með sérstökum eiginleikum sínum er piezoelectricity raunhæf leið til að ná þessu.
Að þekkja grunnatriði Piezoelectricity og hvernig það virkar
Fyrirbæri sem kallast piezoelectricity á sér stað þegar vélrænni streitu er beitt á sum efni, sem veldur því að þau framleiða rafhleðslu. Efni með piezoelectric eiginleika eru kvars, ákveðnar fjölliður og sérstakt keramik. Innri uppbygging þessara efna brenglast þegar þau verða fyrir líkamlegum krafti eins og þjöppun, beygingu eða titringi. Jákvæðar og neikvæðar hleðslur innan efnisins aðskiljast vegna þessarar bjögunar, sem skapar rafgetumun á yfirborði efnisins. Á hinn bóginn upplifir piezoelectric efni vélrænni aflögun þegar það verður fyrir rafsviði. .
Piezoelectric íhlutir eru æskilegur valkostur fyrir orkuuppskeru vegna rekstrarreglu þeirra. Markmið neyðarlýsingar er að breyta vélrænni orku-umhverfisins sem er oft mikil í umhverfinu í formi titrings frá búnaði, fótsporum eða vindi-í raforku sem hægt er að nýta til að hlaða LED peru.
Samvirkni LED ljósaperur og píezoelectric frumefni
LED perur eru ótrúlega orkusparandi-; þeir nota mun minna rafmagn en hefðbundin glóperu- eða flúrlýsing. Fyrir neyðarlýsingu er samsetning piezoelectric íhluta með LED perum aðlaðandi vegna orkunýtni þess. Örlítið magn af raforku sem framleitt er af piezoelectric tæki gæti verið nóg til að knýjaLED perurvegna þess að þeir þurfa tiltölulega lítið afl til að virka. Bein tenging milli piezoelectric íhluta og LED ljós skapar erfiðleika. Venjulega framleiða piezoelectric efni rafmagnsframleiðsla með háspennu og lágum straumi. Hins vegar, til að virka vel, þurfa LED perur þokkalega stöðuga og nákvæma spennu og straumgjafa. Viðbótarrásir, þar á meðal afriðlar, spennustillar og orkugeymslutæki (eins og þétta eða rafhlöður í litlum mæli,-), eru nauðsynlegar til að bregðast við þessu misræmi. Raforkan sem framleidd er af piezoelectric frumefninu er umbreytt, geymd og stjórnað af þessum hlutum, sem gerir henni kleift að knýja LED ljósið.
Ávinningur af neyðarlýsingu með Piezoelectric-hlaðnum LED perum
Ending þessarar stefnu er meðal mikilvægustu kostanna. Orku sem annars væri sóað frá vélrænum uppsprettum í umhverfinu er hægt að fanga með piezoelectric íhlutum. Til dæmis er hægt að nýta titringinn sem myndast við að fólk hreyfist um mannvirki til að skapa kraft. Þetta gefur til kynna að neyðarlýsing sem er knúin af piezoelectric-hlöðnum LED perum er óháð hefðbundnum aflgjafa eins og einnota rafhlöðum eða rafmagnsnetinu. Þar af leiðandi dregur þetta úr umhverfisáhrifum ó-endurnýjanlegrar orkunotkunar og rafhlöðuförgunar. Sú staðreynd að það er sjálf- nóg er auka ávinningur. Svo framarlega sem vélræn orka er til staðar geta piezoelectric-hlaðnar LED perur haldið áfram að bjóða upp á lýsingu á einangruðum stöðum eða við víðtæka rafmagnstruflanir þar sem ytri aflgjafar gætu ekki verið tiltækir í langan tíma. Það er áreiðanleg neyðarlausn í ýmsum stillingum vegna þess að hún er-sjálfbjarga.
Hindranir og takmarkanir
Þrátt fyrir möguleikana eru ýmsar hindranir til að komast yfir. Piezoelectric þættir veita oft endanlegt magn af raforku. Jafnvel þó að þeir séu færir um að framleiða rafmagn, gæti framleiðsla þeirra ekki verið nóg til að viðhalda bjartri, samfelldri lýsingu í langan tíma. Þessi takmörkun takmarkar nothæfi þeirra í ákveðnum-þörf neyðarljósaaðstæðum. Gerð efnis, magn og tíðni vélræns álags sem beitt er og hönnun uppskerukerfisins hafa öll áhrif á hversu vel vélrænni orku er breytt í raforku í piezoelectric efni. Það er erfitt verkefni sem kallar á miklar rannsóknir og þróun til að hagræða þessum þáttum til að hámarka orkuöflun. Ennfremur gæti verið nokkuð dýrt að búa til og nota neyðarljósakerfi sem notar piezoelectric tækni. Hár kostnaður við há-rafmagnsefni og tengda rafmagnsíhluti fyrir orkubreytingar og geymslu getur komið í veg fyrir að þessi tækni sé mikið notuð, sérstaklega í aðstæðum þar sem kostnaður er áhyggjuefni.
Dæmi úr raunveruleikanum og framtíðarhorfur
Möguleikinn á uppskeru piezoelectric orku til lýsingar er þegar sýndur af nokkrum raunverulegum-tilvikum. Piezoelectric gólfflísar eru til dæmis settar í ákveðnar opinberar byggingar og framleiða orku þegar fólk gengur á þær. Þessi kerfi sýna fram á hagkvæmni tækninnar, jafnvel þó að þau séu enn ekki mikið notuð til neyðarlýsingar eingöngu. Framtíðarþróun í efnisvísindum ætti að leiða til sköpunar skilvirkari rafrafmagnsefna með meiri orkubreytingarhraða. Að auki, fyrirferðarmeiri og hagkvæmari piezoelectric-hlaðinLED perakerfi fyrir neyðarljós verða möguleg með framförum í samþættingu og smæðun rafeindaíhluta. Á næstu árum getur það að nota piezoelectric þætti til að hlaða LED perur orðið vinsælli og gagnlegri kostur þar sem þörfin fyrir áreiðanlegar og sjálfbærar neyðarljósalausnir eykst. Að lokum er það mögulegt að nota piezoelectric tæki til að hlaða LED peru fyrir neyðarlýsingu þrátt fyrir ákveðna erfiðleika. Það eru ýmsir sjálfbærni og sjálfbærni-kostir við samsetninguna. Þessi tækni gæti haft mikil áhrif á neyðarlýsingu í framtíðinni með fleiri rannsóknum, þróun og-kostnaði.
