专利摘要

本发明涉及一种压电式灯具开关，属日用电子产品技术领域。主体的底壁上装有电路板，电路板上设有能量转换处理电路和信号发射系统；底壁上设有凸台，限位块装在凸台上，限位块的材料为弹性橡胶；主体的侧壁端部装有上盖，侧壁的左侧设有凸台；方形导柱装在底壁上，方形导柱上从下至上依次套有复位弹簧和按钮，按钮的壳体设有长刚性块，按钮的壳体从上盖上的通孔伸出，长刚性块的上表面顶靠在上盖的下表面上；长刚性块的下表面上从上至下依次装有柔性拨片和短刚性块；凸台上装有压电振子，压电振子是由基板和压电片粘接而成的悬臂梁结构，基板靠近压板安装，压电振子经导线与电路板连接。

权利要求

1.一种压电式灯具开关，其特征在于：一种压电式灯具开关，其特征在于：主体的底壁上装有电路板，电路板上设有能量转换处理电路和信号发射系统；底壁上设有凸台，限位块装在凸台上，限位块的材料为弹性橡胶；主体的侧壁端部装有上盖，侧壁的左侧设有凸台；方形导柱装在底壁上，方形导柱上从下至上依次套有复位弹簧和按钮，按钮的壳体设有长刚性块，按钮的壳体从上盖上的通孔伸出，长刚性块的上表面顶靠在上盖的下表面上；长刚性块的下表面上从上至下经螺钉依次安装有柔性拨片和短刚性块；凸台上装有压电振子，压电振子是由基板和压电片粘接而成的悬臂梁结构，基板靠近压板安装；按下按钮时柔性拨片端部与基板及长刚性块边缘接触，柔性拨片悬臂部分短、刚度较大，压电振子发生弯曲变形，柔性拨片在压电振子自由端变形量在达到许用值前脱开；按钮复位时，柔性拨片端部与压电片接触、与长刚性块边缘脱开，柔性拨片的悬臂部分长、刚度低变形量大，压电振子的变形量小或无变形；压电振子经导线与电路板连接；压电振子产生电能经电路板上的能量转换电路处理后供给信号发射系统，信号发射系统将控制信号发射出去。

说明书

技术领域

本发明属于日用电子产品技术领域，具体涉及一种压电式灯具开关。

背景技术

传统机械式开关，需要人手按动，操作简单，售价便宜，但容易产生火花，会发生短路，需要经常维修，且在黑暗中操作不方便，也经常容易忘记关灯，导致费电。所以近年来，无线灯具开关逐渐成为了未来的发展趋势。与传统开关最大的区别是，无线灯具开关可移动、免布线。它可移动的特点，给用户提供了更便捷、更舒适的照明控制方案；它免布线的特点，在安装时减少电线和PVC管的使用量，即减少对铜、铝等金属原料的需求，减少生产线材过程中的碳排放。但无线灯具开关一般采用电池供电，但电池体积大、寿命短，且电池内含有重金属，若废旧电池处理不当会造成严重的环境污染问题。为代替传统化学电池，满足类似于无线灯具开关等微功率、微小型电子产品的自供电需求，国内外学者相继提出了基于静电、电磁、热电及压电等原理的微小型能量捕获器，其中压电能量捕获器以其结构简单、无电磁干扰、能量密度大、易于实现微小化和集成化等优势而使其适用范围更广。但由于压电晶片为脆性材料，易因所受拉应力过大而破碎。因此，为使压电式供能装置在无线门铃信号传递系统中得到实际应用，首先需解决的关键问题是提高其工作的可靠性。

发明内容

本发明提出一种压电式灯具开关，本发明采用的实施方案是：主体的底壁上经螺钉和垫片安装有电路板，电路板上设有能量转换处理电路和信号发射系统；底壁上设有凸台，限位块经螺钉安装在凸台上，限位块的材料为弹性橡胶；主体的侧壁端部经螺钉安装有上盖，侧壁的左侧设有凸台；方形导柱经螺钉安装在底壁上，方形导柱上从下至上依次套有复位弹簧和按钮，按钮的壳体设有长刚性块，按钮的壳体从上盖上的通孔伸出，长刚性块的上表面顶靠在上盖的下表面上；长刚性块的下表面上从上至下经螺钉依次安装有柔性拨片和短刚性块；凸台上经螺钉和压板安装有压电振子，压电振子是由基板和压电片粘接而成的悬臂梁结构，基板靠近压板安装，压电振子经导线与电路板连接。

非工作状态下，按钮在其自身重力、短刚性块和柔性拨片的重力及复位弹簧的作用下处于平衡状态，压电振子保持平直状态；按下按钮时，按钮带动柔性拨片沿方形导柱向下移动，柔性拨片端部与压电振子的基板及长刚性块的边缘接触，故悬臂部分短、弯曲变形刚度较大，从而迫使压电振子弯曲变形，即改变压电振子的变形量及其压电片上的应力分布状态，压电片上应力分布状态的变化过程中即将机械能转换成了电能；按钮f进一步向下移动时，柔性拨片与压电振子脱开，压电振子产生自由振荡并进一步将机械能转换成电能；压电振子产生电能经电路板上的能量转换电路处理后供给信号发射系统，信号发射系统将控制信号发射出去。

松开按钮时，按钮会在复位弹簧的作用下复位，按钮复位过程中柔性拨片端部与压电振子的压电片接触、与长刚性块边缘脱开，柔性拨片的悬臂部分长、刚度低、变形量大，而压电振子的变形量小或无变形，最终柔性拨片与压电振子脱开，按钮恢复初始的平衡状态；当压电振子的变形量增大到一定程度时，压电片自由端将压靠在限位块上，压电振子自由端变形量小于其许用值，从而确保压电片上的最大压应力小于其许用值。

本发明中，压电振子安装前后均为长方形平直结构，工作时其自由端变形量的许用值为 其中：B＝1-α+αβ，A＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1， α＝h_m/H，β＝E_m/E_p，h_m为基板的厚度，H为压电振子总厚度，E_m和E_p分别为基板和压电片材料的杨氏模量，k₃₁和 分别为压电材料的机电耦合系数和许用压应力，L为压电振子的悬臂长度。

为使柔性拨片能在压电振子自由端变形量在达到许用值前脱开，柔性拨片的外伸长度l应满足 其中：ω＝FL³/(3EI)， E和E_b分别为压电振子和柔性拨片的杨氏模量，I和I_b分别为压电振子和柔性拨片的惯性矩，d为压电振子与柔性拨片重叠部分长度。

本发明中，压电振子的变形特性由柔性拨片与压电振子接触部分的刚度决定；在压电振子及柔性拨片的结构及尺度确定时，可通过短刚性块的尺寸和长刚性块的尺寸加以调整，实现发电效果较好的同时压电片不会产生较大的拉应力，可靠性高。

优势与特色：满足灯具开关的自供电需求，环境适应能力强；压电振子自身无附加质量、基频高，可确保工作在一阶模态下，发电效果好；系统发电效果易于通过按钮长刚性块直径和短刚性块的直径加以调节；通过柔性拨片激励与复位时刚度不同，实现工作中压电振子仅承受较小的反向变形，压电片承受拉应力较小，承受压应力在其许用值内，故可靠性高。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中开关的结构剖面图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明一个较佳实施例中按钮按下时开关的结构剖面图；

图4是本发明一个较佳实施例中按钮松开时开关的结构剖面图。

具体实施方式

主体a的底壁a1上经螺钉和垫片i安装有电路板h，电路板h上设有能量转换处理电路和信号发射系统；底壁a1上设有凸台a4，限位块j经螺钉安装在凸台a4上，限位块j的材料为弹性橡胶；主体a的侧壁a2端部经螺钉安装有上盖b，侧壁a2的左侧设有凸台a3；方形导柱x经螺钉安装在底壁a1上，方形导柱x上从下至上依次套有复位弹簧m和按钮f，按钮f的壳体f1设有长刚性块f2，按钮f的壳体f1从上盖b上的通孔伸出，长刚性块f2的上表面顶靠在上盖b的下表面上；长刚性块f2的下表面上从上至下经螺钉依次安装有柔性拨片g和短刚性块d；凸台a3上经螺钉和压板c安装有压电振子e，压电振子e是由基板e1和压电片e2粘接而成的悬臂梁结构，基板e1靠近压板c安装，压电振子e经导线与电路板h连接。

非工作状态下，按钮f在其自身重力、短刚性块d和柔性拨片g的重力及复位弹簧m的作用下处于平衡状态，压电振子e保持平直状态；按下按钮f时，按钮f带动柔性拨片g沿方形导柱x向下移动，柔性拨片g端部与压电振子e接触，柔性拨片g与长刚性块f2接触，故悬臂部分短、弯曲变形刚度较大，从而迫使压电振子e发生弯曲变形，即改变压电振子e的变形量及其压电片e2上的应力分布状态，压电片e2上应力分布状态的变化过程中即将机械能转换成了电能；按钮f进一步向下移动时，柔性拨片g与压电振子e脱开，压电振子e产生自由振荡并进一步将机械能转换成电能；压电振子e产生电能经电路板c上的能量转换电路处理后供给信号发射系统，信号发射系统将控制信号发射出去。

松开按钮f时，按钮f会在复位弹簧m的作用下复位，按钮f复位过程中柔性拨片g端部与压电振子e接触使柔性拨片g向下弯曲变形，此时柔性拨片g的悬臂部分长、刚度低，柔性拨片g与压电振子e接触时发生较大弯曲变形、压电振子e的变形量小或无变形，最终柔性拨片g与压电振子e脱开，按钮f恢复初始的平衡状态；当压电振子e的变形量增大到一定程度时，压电片e2自由端将压靠在限位块j上，压电振子e自由端变形量小于其许用值，从而确保压电片e2上的最大压应力小于其许用值。

本发明中，压电振子e安装前后均为长方形平直结构，工作时其自由端变形量的许用值为 其中：B＝1-α+αβ，A＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1， α＝h_m/H，β＝E_m/E_p，h_m为基板e1厚度，H为压电振子e总厚度，E_m和E_p分别为基板e1和压电片e2材料的杨氏模量，k₃₁和 分别为压电材料的机电耦合系数和许用压应力，L为压电振子e悬臂长度。

为使柔性拨片g能在压电振子e自由端变形量在达到许用值前脱开，柔性拨片g的外伸长度l应满足 其中：ω＝FL³/(3EI)， E和E_b分别为压电振子e和柔性拨片g的杨氏模量，I和I_b分别为压电振子e和柔性拨片g的惯性矩，d为压电振子e与柔性拨片g重叠部分长度。

本发明中，压电振子e的变形特性由柔性拨片g与压电振子e接触部分的刚度决定；在压电振子e及柔性拨片g的结构及尺度确定时，可通过短刚性块d的尺寸和长刚性块f2的尺寸加以调整，实现发电效果较好的同时压电片e2不会产生较大的拉应力，可靠性高。

一种压电式灯具开关专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。