DE2341501A1 - Solarzellenfeuerzeug - Google Patents

Description

DIPL.-PHYS. DR. W. LANGHOFF sbchtsanwalt B. LANGHOFF· MÜNCHEN 81 · WISSMANNSTRASSE 14 · TELEFON 033774 · TELEGRAMMADRESSE: LANQHOFFPATeNT MÜNCH1N

23A1501

München, den 14.8.1973 Mein Zeichen: 62-1174

Braun Aktiengesellschaft, Frankfurt/Main, Rüsselsheimerstraße

• Solarzellenfeuerzeug

Die Erfindung betrifft ein Solarzellenfeuerzeug mit mehreren Solarzellen und mit mindestens einem von diesen aufladbaren Stromspeicher.

Es ist bereits ein Solarzellenfeuerzeug bekannt, bei dem eine Reihenschaltung von Solarzellen über einen variablen Reihenwiderstand mit einen Akkumulator gekuppelt ist. Diese Schaltung weist den Nachteil auf, daß sie auch bei verhältnismäßig geringer Helligkeit einen Spannungsabfall hervorruft, so daß die von den Solarzellen gelieferte Energie nicht bestmöglich ausgenutzt wird und daß die von diesen gelieferte Energie von der Stellung des Feuerzeuges in Bezug auf die Haupteinstrahlungsrichtung des Lichtes abhängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Solarzellenfeuerzeug zu schaffen, welches einen hohen Wirkungsgrad aufweist und bei geringer Lichtstärke eine bessere Aufladung des Akkumulators bewirkt als die bekannten Solarzellenfeuerzeuge.

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Ständiger allgemeiner Vertreter nach 0 4β PatAnwO. zugelassen bei den Landgerichten München I und II.

Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Solarzeilen an verschiedenen Seiten der Oberfläche des Feuerzeuges angebracht sind und daß zwischen den Solarzellen und dem Akkumulator eine Entkopplungsschaltung angebracht ist. Dadurch wird erreicht, daß insbesondere bei ungleichmäßiger Beleuchtung des Feuerzeuges, etwa bei einseitig einfallendem Licht, verhältnismäßig geringe Ladespannungsunterschiede vorhanden sind.

Vorzugsweise sind an gegenüberliegenden Seitenflächen des Feuerzeuges Solarzellen angebracht.

Gemäß einer Weiterbildung ist auch an der Oberseite des Feuerzeuges eine Solarzelle angebracht.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die an verschiedenen Oberflächen des Feuerzeuges befindlichen Solarzellen über Schutzdioden mit dem Akkumulator gekuppelt sind. Dadurch wird gewährleistet, daß jeweils die am stärksten beleuchtete Solarzelle den Ladestrom für den Akkumulator liefert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können vor den Solarzellen phototrope Gläser angeordnet sein. Dadurch werden die Auswirkungen von Helligkeitsunterschieden auf die von den Solarzellen erzeugte Spannung verringert.

Sine besonders günstige Schaltung besteht darin, daß jeweils die auf einer Seitenfläche oder Oberseite des Feuerzeuges angeordneten Solarzellen mit einer Begrenzungsschaltung verbunden sind und daß die Ausgänge sämtlicher Begrenzungsschaltungen zusammen an den Akkumulator angeschaltet sind. Dadurch läßt sich erreichen, daß mehrere Solarzellen zur Ladung des Akkumulators beitragen.

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Eine bevorzugte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht
vor, daß die Ausgänge sämtlicher Begrenzungsschaltungen über Sperrdioden an den Akkumulator geschaltet sind. Dadurch wird vermieden, daß ein Rückstrom über eine sehr gering ausgeleuchtete Solarzelle fließen kann.

Als Begrenzungsschaltung wird vorzugsweise eine parallelgeschaltete Zenerdiode verwendet. Eine derartige Zenerdiode ermöglicht wegen ihres verhältnismäßig kleinen dynamischen Innenwiderstandes eine sichere Begrenzung der Solarzellenspannung auf die maximale Ladespannung des Akkumulators.

Als Begrenzerschaltung kann jedoch auch eine Phototransistorschaltung oder ein parallelgeschalteter Photowiderstand verwendet sein.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schaltung eines Solarzellenfeuerzeuges nach der Erfindung.

Fig. 2 ist eine andere Schaltung.

Fig. 3 zeigt eine weitere Schaltung für ein Solarzellenfeuerzeug mit drei Gruppen von Solarzellen.

Fig. k ist eine perspektivische Ansicht eines Tischfeuerzeuges, die die Anordnung der Solarzellen
nach Fig. 3 erkennen läßt.

Fig. 1 zeigt die Schaltung eines Feuerzeuges mit vier Solarzellen 1,2, 3 und 4, die an verschiedenen Stellen eines Feuerzeuges angeordnet sind. Vor den Solarzellen befinden sich
phototrope Gläser 5, 6,7 bzw. 8, die für einen gewissen HeI-ligkeitsausgleich des auf die Solarzellen fallenden Lichtes
sorgen.

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Die Solarzellen 1 bis, 4 sind in Reihe geschaltet, und diese Reihenschaltung ist parallel zu einem Akkumulator 9 geschaltet. Außerdem liegt parallel zu diesem noch eine Zenerdiode 10 in Reihe mit einem Vorwiderstand 11. Diese beiden Teile bilden eine Spannungsbegrenzerschaltung. In die Verbindungsleitung zwischen den Solarzellen 1 bis 4 und dem Akkumulator 9 kann noch ein Vorwiderstand 12 eingefügt sein, wie gestrichelt dargestellt ist.

Die Entkopplung der einzelnen- Solarzellen geschieht bei dieser Ausführungsform durch die Reihenschaltung derselben. Es sei z.B. angenommen, daß die Solarzellen 1 und 2 einer großen Helligkeit ausgesetzt sind, während die Solarzellen 3 und 4 in geringerer Stärke beleuchtet werden. Diese letztgenannten Zellen werden daher eine geringere Spannung erzeugen und einen im Verhältnis zu den Solarzellen 1 und 2 höheren Innenwiderstand aufweisen, wodurch sich auch ein gewisser Ausgleich der insgesamt erzeugten Zellenspannung ergibt.

Figur 2 zeigt eine abgeänderte Schaltung, bei der den beiden Solarzellen 13 und 14 jeweils eine eigene Begrenzerschaltung zugeordnet ist, die aus der Reihenschaltung einer Zenerdiode 15 bzw. l6 mit einem Widerstand 17 bzw. 18 besteht, wobei diese Reihenschaltung jeweils parallel zu einer Solarzelle geschaltet ist. Die Masseanschlüsse der Solarzellen sind an den einen Pol 19 eines Akkumulators 20 angeschaltet, während die anderen Anschlüsse der Solarzellen jeweils über eine Sperrdiode 21 bzw. 22 mit dem anderen Pol 23 des Akkumulators verbunden sind.

Die Reihenschaltungen der Widerstände 17, 18 mit den zugeordneten Zenerdioden 15 bzw. 16 bilden Spannungsbegrenzerschaltungen, welche die anliegende Spannung etwa auf einen Wert begrenzen, der etwa der maximalen Ladespannung des . Akkumulators 20 und dem Spannungsabfall an den Sperrdioden 21 und 22 in Durchlaßrichtung entspricht. Die Widerstände 17,

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können sehr klein ausgebildet sein, so daß ein steiler Begrenzungseinsatz erfolgt, und können im Grenzfall ganz fortgelassen sein, wobei dann nur noch die dynamischen Innenwiderstände in den Zenerdioden 15» 16 wirksam sind. Auf diese Weise ergibt sich eine Begrenzung der an den Solarzellen maximal vorhandenen Klemmenspannung.

Wenn die beiden Solarzellen 13 und 14 gleichmäßig beleuchtet werden, wird bei geeigneter Dimensionierung der Schaltung Strom von beiden Solarzellen in den Akkumulator 20 gespeist. Eine bevorzugte Beleuchtung einer Solarzelle führt dazu, daß lediglich diese Strom an den Akkumulator 20 abgibt, wobei dieser Strom wegen der Parallelschaltung der Solarzellen im Gegensatz zu der Schaltung nach Figur 1 nicht durch den erhöhten Innenwiderstand der weniger beleuchteten Solarzelle geschwächt wird. Durch die Anordnung der Sperrdioden 21, 22 erfolgt auch kein Stromnebenschluß durch die weniger beleuchtete Solarzelle.

Anstelle der einzelnen Solarzellen 13 und 14 können natürlich auch Reihenschaltungen von Solarzellen verwendet werden, wie in Figur 1 dargestellt ist.

Figur 3 zeigt eine weitere Schaltung nach der Erfindung, bei der jeweils zwei Solarzellen 24, 25 sowie 26, 27 sowie 28, 29 in Serie geschaltet sind und diesen Serienschaltungen jeweils ein Fotowiderstand 30, 31 bzw. 32 parallel geschaltet ist. Die Fotowiderstände übernehmen dabei eine Begrenzung der von den Solarzellen erzeugten Spannung, indem sie bei steigender Beleuchtungsstärke ihren Widerstand verringern. Wenn die Solarzellen einen der Beleuchtungsstärke proportionalen Strom erzeugen und wenn der Widerstand der Fotowiderstände umgekehrt proportional zur Beleuchtungsstärke ist, läßt sich eine Begrenzungswirkung auf einen konstanten.Spannungspegel erzielen. Im allgemeinen sind jedoch die Kennlinien von Solarzellen und Fotowiderständen nicht so ideal aneinander angepaßt. Man kann jedoch auf verschiedene Weise auch unter

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diesen Umständen eine konstante Ladespannung erzielen. Wenn z.B. mit steigender Beleuchtungsstärke ein unterproportionaler Anstieg der Solarzellenspannung oder ein überproportionaler Anstieg des Leitwertes der Fotowiderstände erfolgt, kann ein Ausgleich dadurch erzielt werden, daß in Reihe zu den Potowiderständen normale Widerstände mit einem bestimmten, leicht zu errechnenden Widerstandswert geschaltet werden. Im umgekehrten Fall läßt sich ein Ausgleich beispielsweise durch Verwendung phototroper Gläser erzielen, die vor den Solarzellen angeordnet sind.

In Figur 3 sind die einzelnen Solarzellenzweige über Sperrdioden 33) 3^ bzw. 35 parallel zum Akkumulator 36 geschaltet. Das Zusammenwirken der einzelnen Solarzellenzweige erfolgt also ähnlich wie bei der Schaltung nach Figur 2.

Figur ty zeigt ein Feuerzeug, bei dem die Solarzellen gemäß der Erfindung angeordnet sind. Das Gehäuse 37 des Feuerzeuges weist an der Mantelfläche einen Betätigungsknopf 38 auf und an der Oberseite eine Brenndüse 39. Auf der Oberfläche des Gehäuses 37 sind vier Solarzellen, etwa die Solarzellen nach Figur 1, an unterschiedlichen Stellen angeordnet_;und zwar die Solarzellen 1, 2 und 3 auf der Mantelfläche des Gehäuses, während die Solarzelle k auf der Oberseite desselben ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß auch bei einseitiger Lichteinstrahlung mindestens eine Fotozelle von dem Licht getroffen wird, so daß bei genügender Beleuchtungsstärke eine von der Lage des Feuerzeuges unabhängige Ladung des Akkumulators erfolgt.

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Claims (11)

1. Patentansprüche

   Solarzellenfeuerzeug mit mehreren Solarzellen und mit mindestens einem von diesen aufladbaren Stromspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen an verschiedenen Seiten der Oberfläche des Feuerzeuges angebracht sind und daß zwischen den Solarzellen und dem Stromspeicher eine Entkopplungsschaltung angebracht ist.
2. 2. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Solarzellen an gegenüberliegenden Seitenflächen des Feuerzeuges angebracht sind.
3. 3. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß an der Oberseite des Feuerzeuges eine Solarzelle zusätzlich angebracht ist.
4. ^. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die an verschiedenen Oberflächen des Feuerzeuges befindlichen Solarzellen über Schutzdioden (21, 22; 33, 3*4, 35) mit dem Stromspeicher (20; 36) gekoppelt sind.
5. 5. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Stromspeicher ein Akkumulator ist.
6. 6. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch

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   gekennzeichnet , daß vor den Solarzellen
   (1, 2, 3, 4) phototrope Gläser (5, 6, 7» 8) angeordnet

   sind.
7. 7. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß jeweils die auf einer
   Seitenfläche oder Oberseite des Feuerzeuges angeordneten
   Solarzellen mit einer Begrenzungsschaltung verbunden sind und daß die Ausgänge sämtlicher Begrenzungsschaltungen
   zusammen an den Stromspeicher geschaltet sind.
8. 8. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 7, dadurch
   gekennzeichnet , daß die Ausgänge sämtlicher Begrenzungsschaltungen über Sperrdioden an den Stromspeicher geschaltet sind.
9. 9. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß als Begrenzungsschaltung eine parallelgeschaltete Zenerdiode (lOj 15, 18) verwendet ist.
10. 10. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Begrenzungsschaltung eine Fototransistorschaltung verwendet ist.
11. 11. Solarzellenfeuerzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß als Begrenzungsschaltunc ein parallel zu den Solarzellen geschalteter Fotowiderstand verwendet ist.

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