Conceptul deîncărcarea becurilor LEDfolosirea elementelor piezoelectrice a fost un subiect intrigant de cercetare în căutarea unor soluții de iluminat de urgență fiabile și ecologice. Un sistem independent și eficient de generare a energiei-este esențial pentru iluminatul de urgență, deoarece întreruperile de curent pot apărea brusc din cauza dezastrelor naturale, a defecțiunilor rețelei sau a altor evenimente neprevăzute. Cu calitățile sale speciale, piezoelectricitatea prezintă un mijloc viabil de a realiza acest lucru.
Cunoașterea elementelor de bază ale piezoelectricității și a modului în care funcționează
Un fenomen cunoscut sub numele de piezoelectricitate are loc atunci când unele materiale sunt aplicate stres mecanic, determinându-le să producă o sarcină electrică. Materialele cu calități piezoelectrice includ cuarț, anumiți polimeri și ceramică specifică. Structura internă a acestor materiale este distorsionată atunci când sunt expuse la forțe fizice, cum ar fi compresia, îndoirea sau vibrațiile. Sarcinile pozitive și negative din material se separă ca urmare a acestei distorsiuni, creând o diferență de potențial electric pe suprafețele materialului. Pe de altă parte, un material piezoelectric suferă deformare mecanică atunci când este expus la un câmp electric.
Componentele piezoelectrice sunt o alternativă de dorit pentru recoltarea energiei datorită principiului lor de funcționare. Transformarea energiei mecanice ambientale-care este adesea abundentă în mediu sub formă de vibrații de la echipamente, pași sau vânt-în energie electrică care poate fi utilizată pentru a încărca un bec LED este scopul iluminatului de urgență.
Interoperabilitatea becurilor LED și a elementelor piezoelectrice
Becurile LED sunt incredibil de eficiente-din energie; folosesc mult mai puțină energie electrică decât iluminatul convențional cu incandescență sau fluorescent. Pentru iluminarea de urgență, combinația de componente piezoelectrice cu becuri LED este atractivă datorită eficienței energetice. Cantitățile mici de energie electrică produse de dispozitivele piezoelectrice pot fi suficiente pentru a alimentabecuri LEDdeoarece necesită relativ puțină putere pentru a funcționa. Legătura directă dintre componentele piezoelectrice și luminile LED prezintă totuși dificultăți. De obicei, materialele piezoelectrice produc o ieșire electrică cu o tensiune ridicată și un curent scăzut. Cu toate acestea, pentru a funcționa bine, becurile cu LED-uri au nevoie de o sursă de tensiune și curent destul de constantă și precisă. Pentru a rezolva această nepotrivire, sunt necesare circuite suplimentare, inclusiv redresoare, regulatoare de tensiune și dispozitive de stocare a energiei (cum ar fi condensatoare sau baterii la scară mică-). Energia electrică produsă de elementul piezoelectric este convertită, stocată și controlată de aceste părți, ceea ce îi permite să alimenteze lumina LED.
Beneficiile iluminatului de urgență folosind becuri LED piezoelectrice-încărcate
Durabilitatea acestei strategii este printre cele mai importante beneficii ale sale. Energia care altfel ar fi risipită din surse mecanice ambientale poate fi captată prin componente piezoelectrice. De exemplu, este posibil să se exploateze vibrațiile create de oamenii care se mișcă în jurul unei structuri pentru a crea putere. Acest lucru implică faptul că iluminatul de urgență care este alimentat de becuri LED-piezoelectrice încărcate este independent de sursele convenționale de energie, cum ar fi bateriile de unică folosință sau rețeaua electrică. În consecință, acest lucru reduce impactul asupra mediului al utilizării energiei ne-regenerabile și al eliminării bateriilor. Faptul că este auto-suficientă este un beneficiu suplimentar. Atâta timp cât există energie mecanică disponibilă, becurile cu LED-piezoelectrice încărcate pot continua să ofere iluminare în locații izolate sau în timpul întreruperilor larg răspândite de curent, unde sursele externe de energie ar putea să nu fie disponibile pentru o perioadă lungă de timp. Este o soluție de urgență de încredere într-o varietate de setări datorită încrederii în sine{11}.
Obstacole și restricții
În ciuda potențialului, există o serie de obstacole pentru a depăși. Elementele piezoelectrice furnizează frecvent o cantitate finită de energie electrică. Chiar dacă sunt capabili să producă energie electrică, puterea lor ar putea să nu fie suficientă pentru a menține iluminarea strălucitoare și continuă pentru perioade lungi de timp. Această restricție limitează aplicabilitatea lor în anumite situații de iluminat de urgență cu cerere mare-. Tipul de material, cantitatea și frecvența solicitărilor mecanice aplicate și designul sistemului de recoltare afectează cât de bine este convertită energia mecanică în energie electrică în materialele piezoelectrice. Este o întreprindere dificilă care necesită cercetare și dezvoltare extinsă pentru a optimiza aceste elemente pentru a maximiza generarea de energie. În plus, crearea și implementarea unui sistem de iluminat de urgență care utilizează tehnologia piezoelectrică ar putea fi oarecum costisitoare. Costul ridicat al-materialelor piezoelectrice de înaltă performanță și componentelor electrice aferente pentru conversia și stocarea energiei poate împiedica utilizarea pe scară largă a acestei tehnologii, în special în situațiile în care costul este o problemă.
Exemple din lumea reală și perspective pentru viitor
Potențialul de recoltare a energiei piezoelectrice pentru iluminare este deja demonstrat de câteva-instanțe din lumea reală. Placile piezoelectrice, de exemplu, sunt instalate în anumite clădiri publice și produc energie atunci când oamenii merg pe ele. Aceste sisteme demonstrează viabilitatea tehnologiei, chiar dacă nu sunt încă utilizate pe scară largă doar pentru iluminarea de urgență. Evoluțiile viitoare în știința materialelor ar trebui să conducă la crearea de materiale piezoelectrice mai eficiente, cu rate de conversie a energiei mai mari. În plus, încărcat piezoelectric-mai compact și mai accesibilbec LEDsistemele pentru lumini de avarie vor fi posibile prin progresele în integrarea și miniaturizarea componentelor electronice. În următorii ani, folosirea elementelor piezoelectrice pentru a încărca becurile LED poate deveni o alegere mai populară și mai utilă, pe măsură ce nevoia de soluții de iluminat de urgență de încredere și durabile crește. În concluzie, folosirea unui dispozitiv piezoelectric pentru a încărca un bec LED pentru iluminatul de urgență este fezabilă în ciuda anumitor dificultăți. Există o serie de beneficii de durabilitate și de autosuficiență pentru combo. Această tehnologie ar putea avea un impact mare asupra iluminatului de urgență în viitor, cu mai multe inițiative de studiu, dezvoltare și reducere-costurilor.
