1自行车车载风能发电可行性分析
1．1风能发电原理
风力发电是一种将风能转换为机械能，由机械能再转换为电能的机电装置。风能发电的原理为：在风力作用下，叶片带动线圈旋转切割磁力线，从而产生电流。风能发电机一般由风轮、发电机、调向器、限速安全器和储能装置等构件组成。风能作为可再生的、无污染的自然能源具有广泛的使用前景。
1．2LED灯工作原理
LED（LightEmittingDiode）灯被称为“绿色照明”工具。其核心的部分是由P型半导体和N型半导体所组成的半导体晶片。在PN结外加上电压，通过在P端接正极，N端接负极，电流便能从P型端流向N型端，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可顺利通过。利用PN结的单向导电性，在半导体晶片的两极加上正向电压，半导体中载流子发生复合，将多余的能量释放出来而引起光子发射产生可见光，从而把电能直接转换为光能，光的强弱与电流大小有关。LED灯作为骑行自行车的主要照明产品应用已经越来越广泛。
1．3自行车车载风能照明与充电系统可行性分析
风能是最普遍的无污染可再生能源，在使用时间上限制性不大，未来有望成为能源结构中的重要组成部分。LED光源具有高效、耐用、体积小、安全、环保等多种优点，目前被广泛应用于各种照明设备。设计中不仅需要在不同阶段协调不同用户的需求与产品之间的关系，还需要协调在不同阶段与自然环境的关系，确保产品在生产、流通、使用、回收和销毁的过程中不对环境造成不可逆的影响，最终实现低碳化。大多数产品成本、质量和可持续方面（经济、社会和环境）问题是在设计过程中建立的，文中所述设计力求将可持续设计思想贯穿于整体设计中。
2产品设计
2．1设计思路
通过分析风力发电原理及调查市场现有可充电式LED自行车照明产品，将该原理与自行车LED照明产品结合，利用自行车骑行时产生较大的风速转换为机械能，再将机械能转化成电能并储存。电能一部分用于夜间自行车骑行照明，另一部分可供小型电子产品充电。与普通可充电自行车灯相比，充分利用了骑行时产生的风能，从而减少能源浪费，产品形式灵活多样化，达到便捷、节能效果。
2．2外观与结构设计
传统自行车灯造型单一，缺乏自身独特的造型语言。从外观设计角度实现自行车灯的低碳环保体现在：在基本形态选用上，曲线造型形成的弧形能减少风阻，符合空气动力学原理，结构边缘采用圆角过度，能够很好地依附于自行车，且实用产品体量感减小。在结构的组合上方便制造、安装、检验、维修以及拆卸、回收再利用。产品材质设计取决于产品的使用功能，基于产品要与自行车进行依附，材料选用橡胶等软材质，有一定弹性及摩擦力。由于产品的使用时间为自行车骑行阶段，因此要充分考虑适用各种环境因素。结构设计时应充分考虑使用过程中存在的问题：
（1）顶部滑块及风扇盖设计。顶部黄色滑块可随着圆弧外壳来回滑动，遮挡USB插口，避免灰尘与雨水进入。
（2）凹槽与固定带设计。凹槽采用半径为15mm的圆弧，以适应不同直径的车把；凹槽处采用软质橡胶（表面规律性凹凸），增加了与车把之间的摩擦，加上可调节固定带，可使产品很方便地固定在车把上。
（3）指示灯用于提示充电量容量，指示灯亮时蓄电池充满。
（4）USB插口可用于用电量小的电子产品充电。此外，产品部件易于拆卸，有利于组装及维修。当某些功能部件损坏时可方便地更换，避免成套设备报废，使产品的使用寿命延长。加强产品的耐久性和功能灵活性的设计和再设计，更注重可持续发展。
2．3蓄电池
由于发电装置所产生的电力有限，因此需要蓄电池储存电能。以夜晚照明时间为2h（照明灯功率为0．25W的LED灯照明所耗掉的电量约为150mAh）计算，同时给小型音乐播放器充满电（一般小型电子产品蓄电池的容量约400mAh），需选用总容量至少为550mAh的蓄电池。
2．4其他部件
为保证蓄电池、LED灯正常使用，延长其寿命，装置必须加以稳流器、稳压器、调节电压器、整流电路等小部件。
3结论
产品设计不只是简单的造型设计，而是一个创造性的综合信息处理过程，是不断解决各种设计因素矛盾冲突的过程，最终达到目标要求。文中结合用户实际生活需要，利用骑自行车时产生的风能转化为电能的原理，开发设计了车载风能照明与充电产品，符合当今社会对绿色、节能、低碳产品的新要求。
作者：殷科 曹小琴 梁土弟 廖振兴 单位：广东技术师范学院机电学院 仲恺农业工程学院何香凝艺术设计学院
