АВТОНОМНЫЙ УЛИЧНЫЙ ФОНАРЬ

Полезная модель относится к светотехнике, особенно к системам уличного освещения, в частности к электрическим осветительным устройствам со встроенными генераторами, использующим энергию солнца и ветра.
Известно устройство для преобразования энергии ветра в электричество и беспроводного освещения объекта, содержащее опору, элементы-преобразователи механических воздействий в электрические сигналы (импульсы), выполненные на основе пьезоэлементов, и аккумулятор электрической энергии, отличающееся тем, что элементы-преобразователи механических воздействий в электрические сигналы (импульсы) вмонтированы в ткань полотнища, укрепленную на опоре устройства, и гибко подключены к пьезоконвертору - преобразователю импульсных электрических сигналов в постоянное напряжение, а пьезоконвертор соединен с приборами, преобразующими электрический ток в электромагнитное излучение, и аккумулятором электрической энергии, вмонтированных в ткань полотнища, при этом устройство дополнительно содержит сигнальные световые приборы, выполненные из эластичных светодиодных нитей, вплетенных в ткань полотнища (патент №2297710 MПK H03D 9/00 опубликован 2007.04.20). Недостатком такого осветительного устройства является низкая надежность работы связанная с быстрым износом полотнища ткани на ветру и солнце, а также слабая вандалоустойчивость от повреждения посторонними лицами.
Известна солнечно-вакуумная электростанция, включающая парник и высокую трубу с турбогенератором, отличающаяся тем, что парник выполнен в виде теплицы и заполнен материалом, аккумулирующим солнечную энергию, а труба выполнена в виде башни из помещенных друг в друга трубок Вентури, каждая из которых состоит из двух полых усеченных конусов, соединенных меньшими основаниями, и установлена вертикально так, что верхнее, широкое основание внутренней трубки помещено с зазором в узком сечении наружной, причем наружные стены башни выполнены в виде "теплых" остекленных ящиков с черной теплопроводной поверхностью - для использования энергии солнца, и в верхней части башня оснащена дефлектором - для использования энергии ветра, а в нижней - вакуумной трубой в виде полого усеченного конуса, широкое основание которого помещено с зазором в узком сечении внутренней трубки, а меньшее основание соединено с одним или несколькими турбогенераторами, которые помещены в зале у основания электростанции (патент №2265163, МПК F24J 2/42 опубликован 2005.11.27)
Недостатком такого устройства является невозможность его установки в пределах улицы поселений для организации освещения.
Известно изобретение, предназначенным для создания воздушного потока, его очистки от взвешенных в нем частиц и может быть применено для вентиляции и очистки воздуха в различных помещениях. Ионный вентилятор-фильтр содержит установленный на входе коронирующий отрицательный электрод и расположенные за ним некоронирующий и осадительные электроды, заключенные в корпус и электрически соединенные с источником высокого напряжения, коронирующий отрицательный электрод выполнен в виде сетки, в узлах которой перпендикулярно ее плоскости расположены иглы, направленные к некоронирующему электроду, выполненному в виде сетки из металлической проволоки с размером ячеек 20 мм и установленному на расстоянии 35 мм от игл, за ним расположены осадительные электроды, выполненные в виде пластин длиной 170 мм, расположенных перпендикулярно некоронирующему электроду и параллельно друг другу на расстоянии 18 мм, при этом четные и нечетные пластины электрически соединены между собой. Техническим результатом является повышение степени очистки выходящего воздуха от взвешенных в нем частиц (патент РФ №2181466, МПК 7 F24F 3/16, В03С 3/09 опубликован 20.04.2002).
Недостатком описанного изобретения является невозможность выработки им электроэнергии.
Прототипом предлагаемой полезной модели является автономный уличный светильник, содержащий светодиодную панель, электрогенератор, датчик освещенности и столб, внутри которого расположены электрогенератор и аккумулятор, отличающийся тем, что на валу электрогенератора установлена аэровакуумная турбина, наружная стенка столба выполнена в виде «теплых» остекленных ящиков с черной теплопроводной поверхностью для использования энергии солнца, а в верхней части столба установлен дефлектор для использования энергии ветра, причем светильник снабжен блоком управления освещения, содержащим датчик движения и акустический датчик (Патент РФ №92 936, МПК F21K 99/00, опубликован 10.04.2010, Бюл. №10)
Недостатком прототипа является наличие вращающейся аэровакуумной турбины, что приводит к ее быстрому износу и требует периодического технического обслуживания узла электрогенератора и аэровакуумной турбины.
Задачей, на решении которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание конструкции надежного автономного уличного фонаря, преобразующего солнечную и ветровую энергию в электрическую, накапливаемую в накопителе электрической энергии используемую для электропитания источника света. Это позволяет исключить использование покупной сетевой электроэнергии для целей освещения и снизить эксплуатационные затраты на уличное освещение за счет отсутствия затрат на покупку электроэнергии и увеличения межремонтных сроков периодического технического обслуживания фонаря.
Сущность полезной модели заключается в том, что предлагаемой полезной моделью является автономный уличный фонарь, содержащий светодиодную панель, накопитель электрической энергии, через блок управления освещением соединенный со светодиодной панелью и столб, внутри которого расположены электрогенератор электрически соединенный с накопителем энергии, наружная стенка столба выполнена в виде «теплых» остекленных ящиков с черной теплопроводной поверхностью для использования энергии солнца, в верхней части столба установлен дефлектор для использования энергии ветра, в полости столба размещен ионный электрогенератор выполненный в виде электрически соединенных с источником высокого напряжения электродов, при этом в нижней части полости столба установлен коронирующий электрод, генерирующий ионы, а в верхней части полости столба установлены сетчатые некоронирующие электроды, собирающие ионы.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где на фигуре 1 представлена конструкция предлагаемого автономного уличного фонаря, а на фигуре 2 его принципиальная электрическая схема.
Автономный уличный фонарь содержит полый столб 1, на котором закреплена светодиодная панель 6, через блок управления 5 соединенная с накопителем электрической энергии 4. В качестве накопителя энергии используется электрохимический суперконденсатор или электрохимический аккумулятор, разделенные на два одинаковых блока. Накопитель электрической энергии 4 электрически соединен с электродами ионного электрогенератора 2 и 3. На верхнем срезе опоры установлен дефлектор 7. Нижняя часть столба установлена в грунт и имеет перфорационные отверстия для забора воздуха. Выше перфорационных отверстий установлен коронирующий электрод 2, испускающий ионы, а верхней части полости столба установлены сетчатые некоронирующие электроды 3, собирающие ионы.
Принципиальная электрическая схема автономного уличного фонаря представлена на фигуре 2. Она состоит из светодиодной панели (6), блока управления освещением (5), содержащим датчик освещенности ФД, датчик движении ДД, акустический датчик АД. Электрогенерирующая часть схемы выполнена в виде ионного электрогенератора, имеющего коронирующий электрод 2 и некоронирующие сетчатые электроды 3, собирающие ионы. Электроды электрически соединенные с источником высокого напряжения (8). Накопление выработанной ионным электрогенератором электрической энергии осуществляется накопителем энергии 4а и 4б. Накопитель энергии через блок управления освещением 5 электрически соединен светодиодной панелью 6.
Работает автономный уличный фонарь следующим образом. При нагреве солнечным излучением стенок столба из-за разной температуры воздуха по высоте столба возникает разная плотность воздуха по высоте и возникает вертикальная тяга, приводящая в движение воздух во внутренней полости столба 1. В рабочем состоянии коронирующий электрод 2 генерирует ионы атомов газов, входящих в состав воздуха. Движущийся внутри полости столба воздух переносит образованные коронным разрядом ионы вверх. Переносимые восходящим воздушным потоком ионы улавливаются некоронирующими сетчатыми электродами 3, расположенными в верхней части полости столба. При переносе электрического заряда с одного электрода на другой, вырабатывается электроэнергия, которая накапливается в накопителе электрической энергии 4, состоящей из двух периодически переключаемых блоков 4а и 4б. Первый блок (4а) накапливает в себе энергию, полученную ионным генератором. Другой блок (4б) питает энергией светодиодную матрицу и катушку Тесла. Когда блок (4б) разряжается до определенного значения, то система накопителя энергии переключается, в результате чего заряжается блок (4б), а заряженный блок (4а) питает светодиоды и генератор высокого напряжения (8). При ветре в дефлекторе (7) возникает разряжение воздуха, которое приводит к вытягиванию воздушного потока из внутренней полости столба. Восходящий воздушный поток и переносит ионы с нижнего электрода 2 на верхний электрод (3), преобразуя энергию воздушного потока в электрическую, накапливаемую, а в накопителе электрической энергии 4.
Запасенная в накопителе электрическая энергия при включении блока управления освещением 5 питает светодиодную панель 6, которая вспыхивает, освещая окружающее пространство. Блок управления освещением имеют фотореле «день»-«ночь» (ФД) и датчик движения (ДД) с радиусом действия 30 м для фиксации движения пешеходов, а также акустический (реагирующий на шум) датчик (АД) радиусом действия 150 м для фиксации движения автотранспорта. Днем светодиодная панель отключена от накопителя энергии 4 блокирующими фотореле «день»- «ночь» (ФД). С наступлением сумерек, в темное время суток и до рассвета ФД деблокируется и, при приближении пешехода или автомобиля к освещаемой зоне, датчик движения (ДД) и акустический датчик (АД) блока управления освещением подают импульсы на включение питания светодиодной панели 6, фонарь вспыхивает на полную мощность, обеспечивая нормативную освещенность на тротуаре или дороге. Это позволяет настолько экономно расходовать энергию, запасенную в накопителе электрической энергии, что автономный уличный фонарь может работать до 15 суток без его подзарядки, т.е. без солнца и ветра.
Техническим результатом, достигнутым в предлагаемой модели, является отсутствие движущихся и вращающихся деталей, что обеспечивает высокую надежность работы.
Поэтому, предложенный автономный уличный фонарь, является практически необслуживаемым осветительным устройством с минимальными эксплуатационными затратами на уличное освещение.