[發明專利]一種基于被動式發電的路燈裝置

在審

• 申請號: 202111454619.6
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114017726A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 侍子杰;張愷;李浩然;蔣開宇;吳少杰;武冰洋;葉培良;牛子云
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: F21S9/00
• 分類號: F21S9/00;F21S9/03;H02J7/35;H02J7/32;H02N11/00;F21W131/103;F21Y115/10
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1.一種基于被動式發電的路燈裝置，其特征在于，該裝置包括光伏集熱發電模塊(1)、輻射制冷發電模塊(2)、照明模塊(3)、蓄電池(4)、控制器(5)、支臂(6)、支柱(7)、底座(8)；

所述的光伏集熱發電模塊(1)包括太陽能薄膜板(101)吸熱層(102)；

所述的輻射制冷發電模塊(2)包括輻射制冷薄膜(201)、熱電薄膜(202)、相變材料(203)、第一保溫層(204)、第二保溫層(205)、第三保溫層(206)、第一外殼(207)、防風罩(208)、翅片(209)、絕緣柱(210)；

所述的照明模塊(3)包括LED燈(301)、第二外殼(302)、導熱基板(303)、燈罩(304)；

所述的光伏集熱發電模塊(1)、輻射制冷發電模塊(2)、照明模塊(3)相互連接構成一個整體，光伏集熱發電模塊(1)在輻射制冷發電模塊(2)上方，輻射制冷發電模塊(2)在照明模塊(3)上方，光伏集熱發電模塊(1)、輻射制冷發電模塊(2)與照明模塊(3)通過支臂(6)與支柱(7)連接，支柱(7)通過底座(8)固定，蓄電池(4)與控制器(5)放置在支柱(7)內部；

蓄電池(4)與控制器(5)相連，控制器(5)的第一充電線路(501)與光伏集熱發電模塊(1)相連，控制器(5)的第二充電線路(502)與輻射制冷發電模塊(2)相連，控制器(5)的放電線路(503)與照明模塊(3)相連。

2.根據權利要求1所述的一種基于被動式發電的路燈裝置，其特征在于，所述的光伏集熱發電模塊(1)上面貼有太陽能薄膜板(101)，太陽能薄膜板(101)下鋪設一層吸熱層(102)，吸熱層(102)下方放置相變材料(203)，

所述的吸熱層(102)在0.25-3um波段的吸收率大于0.90，在-45℃到200℃范圍內具有高熱穩定性；

3.根據權利要求1所述的一種基于被動式發電的路燈裝置，其特征在于，所述的輻射制冷發電模塊(2)的中間布置輻射制冷薄膜(201)，熱電薄膜(202)布置在輻射制冷薄膜(201)下方，絕緣柱(210)布置在輻射制冷薄膜(201)與熱電薄膜(202)相交處的下方，第一保溫材料(204)布置在熱電薄膜(202)上方，第二保溫材料(205)布置在熱電薄膜(202)下方，防風罩(208)與第一保溫材料(204)形成第一腔體，第一外殼(207)內側放置第三保溫材料(206)，翅片(209)布置在熱電薄膜(202)外側，第一外殼(207)與第一保溫層(204)、第二保溫層(205)、第三保溫層(206)形成第二腔體，相變材料(203)充滿第二腔體；

所述的輻射制冷薄膜(201)在8-13um波段內的發射率大于0.90，同時，在0.25-3um波段內的反射率大于0.90；

所述的輻射制冷薄膜(201)可以是超材料光譜選擇性膜，納米激光性選擇發射材料，或者輻射制冷涂層或涂料中的一種；

所述的熱電薄膜(202)可以是碲化鉍熱電薄膜、硒化錫熱電薄膜或者硒化銅熱電薄膜中的一種；

所述的相變材料(203)可以是石蠟或者復合相變材料中的一種；

所述的第一外殼(207)可以是鋁合金或者聚氯乙烯合金中的一種；

所述的絕緣柱(210)是陶瓷支柱；

所述的防風罩(208)的透過率高于0.90。

4.根據權利要求1所述的一種基于被動式發電的路燈裝置，其特征在于，所述的照明模塊(3)的LED燈(301)放置在導熱基板(303)的下方，燈罩(304)放置在LED燈的下方，第二外殼(302)與導熱基板(303)、燈罩(304)形成第三腔體；

所述的導熱基板(303)可以是導熱硅膠片或氧化鋁陶瓷片的一種；

所述的第二外殼(302)可以是鋁合金或者聚氯乙烯合金中的一種。

5.根據權利要求1所述的一種基于被動式發電的路燈裝置，其特征在于，可以按照以下四種模式運行：蓄熱模式、光伏發電模式、輻射制冷發電模式、照明模式，具運行情況如下：

蓄熱模式：白天，光伏集熱發電模塊(1)的吸熱層(102)吸收太陽熱輻射后，吸熱層(102)的溫度升高并將熱量傳遞給相變材料(203)，使相變材料(203)溫度升高。夜間，照明模塊(3)運行，照明余熱加熱相變材料(203)，使相變材料(203)溫度繼續升高，溫度升高后的相變材料(203)作為熱電薄膜(202)的熱端；

光伏發電模式：白天，太陽能薄膜板(101)吸收的太陽輻射用于發電，獲得的電量儲存在蓄電池(4)中，所儲存的電能可在夜間為照明模塊(3)供電；

輻射制冷發電模式：輻射制冷薄膜(201)與外太空進行輻射換熱后獲得冷量、溫度降低，降低溫度后的輻射制冷薄膜(201)作為熱電薄膜(202)的冷端與作為熱端的相變材料(203)形成溫度差，并產生電勢差，從而回路中產生電流，產生的電量儲存于蓄電池(4)中，并在夜間給照明模塊(3)供電；

照明模式：夜間控制器(5)控制蓄電池(4)給LED燈(301)供電，實現照明功能；

所述蓄熱模式、光伏發電模式、輻射制冷發電模式、照明模式可單獨運行，也可以同時運行。