DE3127973A1

DE3127973A1 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3127973A1
Application number: DE19813127973
Authority: DE
Inventors: Yasushi Ikeda Osaka Baba; Kohzo Yokaichi Shiga Kitagawa; Hirofumi Shiga Tezuka
Original assignee: Kyoto Ceramic Co Ltd
Current assignee: Kyoto Ceramic Co Ltd
Priority date: 1980-07-16
Filing date: 1981-07-15
Publication date: 1982-03-18
Also published as: JPS639048Y2; GB2080055A; JPS5723804U; GB2080055B; AU545785B2; AU7303481A; DE3127973C2; US4486820A

Description

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EUROPAISCHE PATENTE PATENTANWALT EUROPEAN PATENTS WARENZEICHEN zuoklabbisN BKIM KUHOPAISCHEN PATKNTAMT TRADEMARKS LIZENZVERTRAGE QKKMAN AND EUROPEAN PATENT ATTOHNEV LICENSE AGREEMENTS

15. Juli 1981 1A-4144

Beschreibung zu der Patentanmeldung

KYOTO CERAMIC COMPANY LIMITED Kyoto, Japan

betreffend
Beleuchtungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine zur Benutzung im Freien bestimmte Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine mit Hilfe einer Solarzelle steuerbare Beleuchtungsvorrichtung, die z.B. zur Verwendung in öffentlichen Anlagen vie Parks und Gärten geeignet ist.

Die bis jetzt bekannten im Freien zu benutzenden Beleuchtungsvorrichtungen sind gewöhnlich so ausgebildet, daß sie an kommerzielle Stromquellen angeschlossen werden können. Sollen solche Beleuchtungsvorrichtungen z.B. in einem öffentlichen Park verwendet werden, muß man elektrische Kabel in das Erdreich einbetten, und außerdem muß man eine Steuereinrichtung mit photoelektrischen Elementen, Schmitt-Schal-

POSTADRESSE BÜRO: BOCO MÖNCHEN 2 TELEFON (089)224337 UND 292561 POSTSCHECKKONTO MÖNCHEN DR. F NEUGERAUER ZWEIBROCKENSTRASSE 10 TELEX 5-2+477 pat-d 5519-803 (BLZ 70010080) POSTFACH 7611101 FINGANG MORASSISTRASSE 2 TELEGRAMMADRESSE (CABLES): BAYER. VEREINSBANK MÖNCHEN D-IXXX! MUNQII N 2t) (NFBl N Dl M PATLNTAMT) BAVARIAPATENT MÖNCHEN KONTO 665500 (BLZ 70020270)

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tungen, Schalteinrichtungen und Speisestromkreise vorsehen, damit die Zufuhr des Stroms von der Stromquelle gesteuert werden kann. Weiterhin ist es bei solchen bekannten Beleuchtungsvorrichtungen erforderlich, zusätzliche Einrichtungen vorzusehen, durch welche die Schönheit des Parks oder dergl. beeinträchtigt wird. Die Verwendung teurer Kabel führt zu einer Erhöhung der entstehenden Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die sich bei den bekannten Beleuchtungsvorrichtungen ergebenden Schwierigkeiten zu beseitigen und eine Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, an einem Ort aufgestellt zu werden, dem kommerzielle elektrische Energie nur unter Verwendung besonderer Einrichtungen wie Kabel und dergl. zugeführt werden kann. Ferner soll eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung geschaffen werden, die geeignet ist, Licht auch dann zu liefern, wenn die Stromversorgung aus irgendeinem Grund unterbrochen worden ist. Weiterhin soll eine Beleuchtungsvorrichtung geschaffen werden, die Licht während einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Sonnenuntergang liefert und die z.B. um Mitternacht automatisch abgeschaltet wird, wenn die Parks und Straßen nicht mehr von Fußgängern benutzt werden, so daß es möglich ist, eine relativ kleine und entsprechend billige Solarzelle zu verwenden. Schließlich soll eine Beleuchtungsvorrichtung geschaffen werden, bei der die Lampen automatisch ein- und ausgeschaltet werden, und zwar mit Hilfe einer Steuereinrichtung, die unter Ausnutzung der

elektromotorischen Kraft einer Solarzelle betrieben wird, damit es nicht erforderlich ist, die Beleuchtungsvorrichtung für irgendeine andere Stromversorgungseinrichtung zugänglich zu machen.

Ohne Rücksicht auf die vorstehend genannten Vorteile kann es vorkommen, daß die Batterie bis unterhalb ihrer vollen Kapazität entladen wird, da nicht genügend Sonnenlicht zur Verfügung steht. Daher ist es erforderlich, für eine regelmäßige Wartung zu sorgen und die Batterie erforderlichenfalls wieder aufzuladen oder durch eine andere Batterie zu ersetzen. Dies ist nicht nur nachteilig, sondern auch kostspielig.

Durch die Erfindung soll daher eine Beleuchtungsvorrichtung geschaffen werden, die geeignet ist, die Energie einer Batterie auszunutzen, ohne daß eine übermäßige Entladung stattfindet, damit sich ein erneutes Aufladen oder eine Erneuerung der Batterie erübrigt.

Erfindungsgemäß ist die genannte Aufgabe der Erfindung durch die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung gelöst, die mit einer Solarzelle versehen ist, mittels welcher eine Batterie aufgeladen wird, an die eine Lampe angeschlossen ist, wobei der Betrieb in Abhängigkeit vom Sonnenuntergang gesteuert und die Lampe jeweils während einer vorbestimmten Zeitspanne eingeschaltet gehalten wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Schrägansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Schrägansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 den Aufbau einer elektrischen Schaltung;

Fig. 5 einen Zeitsteuerplan, aus dem die Reihenfolge der Betätigung von Elementen der Schaltung nach Fig. 4 ersichtlich ist; und

Fig. 6 eine abgeänderte Schaltung für eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 gehören zu der dargestellten Gartenbeleuchtungsvorrichtung ein Sockel 11, in dem eine Batterie untergebracht ist, sowie ein Dach 12, auf dem eine Solarzelle 2 angeordnet ist, wobei unter dem Dach eine Leuchtstofflampe 4 bekannter Art angeordnet ist. Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, die insbesondere zur Verwendung in öffentlichen Parks

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geeignet ist. Die Beschriftung einer Tafel, die von zwei Säulenteilen 13A und 13B getragen wird, besagt, daß die Vorrichtung mit Sonnenenergie arbeitet. Die Säulenteile 13A und 13B tragen ferner eine reflektierende Platte 14, deren oberer Teil etwas umgebogen ist, so daß er einen Überhang bildet; die Leuchtstofflampe 4 ist auf der Vorderseite der Platte 14 angeordnet, während die Rückseite der Platte einen Batteriekasten 15 trägt. Die beiden Säulenteile 13A und 13B sind durch einen Abschnitt 16 verbunden, auf dem die Solarzelle 2 schwenkbar gelagert ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Erfindung, die mit einer Sitzbank kombiniert ist. Ein Batteriekasten 17 bildet einen Sitz 18 und trägt ein Säulenteil 19, längs dessen vier Solarzellen 2A bis 2D und vier Leuchtstofflampen 4A bis 4D zickzackförmig angeordnet sind. Der Sitz 18 weist einen abnehmbaren Teil 18A auf, damit der Batteriekasten 17 zum Einsetzen und Entnehmen der Batterie zugänglich gemacht werden kann.

Im folgenden wird anhand von Fig. 4 eine elektrische Schaltung für eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung erläutert.

Eine Batterie 1 wird durch eine Solarzelle 2 mit elektrischer Energie aufgeladen, und zwar über eine Diode 6, die ein Zurückfließen des Stroms verhindert. Ein Inverter 3

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verwandelt den Gleichstrom der Batterie 1 in einen hochgespannten Wechselstrom für den Betrieb der Lampe 4. Bei der Lampe handelt es sich um eine Leuchtstofflampe oder eine Niederdruck-Natriumlampe oder eine Niederdruck-Quecksilberlampe oder eine Glühlampe oder eine Lampe einer beliebigen anderen bekannten Art. Je nach dem verwendeten Lampentyp ist es möglich, den Inverter 3 fortzulassen.

Ferner ist eine logische Steuerschaltung 7 vorhanden, zu der eine Nicht-Schaltung 71 gehört, mittels welcher eine Ausgangsspannung a der Solarzelle 2 in eine Spannung a verwandelt wird, ferner ein RS-Kippglied 72, das gesetzt wird, wenn die Ausgangsspannung a der Solarzelle 2 einen hohen Pegel hat, und das durch ein Rücksetzsignal c zurückgesetzt werden kann, sovie ein Und-Gatter 73, dessen Eingangssignal sich lediglich nach dem Ausgangssignal d des Kippgliedes 72 richtet, wenn sich dieses im 1-Zustand befindet, sowie durch das invertierte Signal a.

Der logischen Steuerschaltung 7 wird ein Gleichstrom von der Batterie 1 aus über eine Konstantspannungsschaltung zugeführt. Beim Ausgangssignal des Und-Gatters 73 handelt es sich um ein den Sonnenuntergang bezeichnendes Signal, das dem Rückstelleingang des Kippgliedes 72 über einen Kontakt A2 zugeführt wird.

Zu der Schaltersteuereinrichtung gehören ein Halterelais 9, ein durch das Sonnenuntergangssignal e zu betätigender erster Transistor Ql und ein zweiter Transistor Q2, der durch ein Ausgangssignal f eines Zeitgebers 5 betätigt wird.

Zu dem Halterelais 9 gehören eine Schließspule Ll, eine Öffnungsspule L2 und Kontakte Al und A2. Der erste Transistor Ql steuert den Erregerstrom für die Schließspule Ll, während der zweite Transistor Q2 den Erregerstrom für die Öffnungsspule L2 steuert. Der Kontakt Al steuert die Zufuhr des Stroms der Batterie 1 zu dem Inverter 3. Der Zeitgeber 5 erzeugt die gewünschten Ausgangssignale f, sobald eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, nachdem ihm die Antriebsenergie über den Kontakt Al zugeführt worden ist. Ferner sind Klemmen 10 vorhanden, die es ermöglichen, einen tragbaren Rundfunkempfänger, einen Lautsprecher oder dergl. anzuschließen.

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, die insbesondere geeignet ist, ein übermäßiges Entladen der Batterie 1 zu verhindern. Die Batterie ist mit ihrer positiven Klemme an eine besondere Schaltung 40 angeschlossen, die ein übermäßiges Entladen der Batterie verhindert. Zu der Schaltung 40 gehören eine Zenerdiode 41, ein Transistor 42 und eine Ausgangsklemme g. Wenn die Spannung der Batterie 1 den erforderlichen Wert überschreitet, wird die Basis des Transistors 42 trotz eines Spannungsabfalls an der Zenerdiode 41

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auf einem Potential gehalten, das ausreicht, um die Zenerdiode im eingeschalteten Zustand zu halten; wenn jedoch die Spannung der Batterie bis unterhalb des Sollwertes zurückgeht, wird der Transistor 42 abgeschaltet.

Ist der Transistor 42 eingeschaltet, befindet sich die Ausgangsklemme g der Schaltung 40 auf einem niedrigen Potential; ist der Transistor dagegen abgeschaltet, nimmt das Potential einen hohen Wert an, so daß ein Oder-Gatter 43 betätigt wird, um den zweiten Transistor Q2 einzuschalten. Hierdurch wird die Öffnungsspule L2 des Halterelais 9 erregt, so daß der Kontakt Al geschlossen wird.

Ein Beispiel der Arbeitsweise der Vorrichtung wird im folgenden anhand von Fig. 5 erläutert.

Während der Tagesstunden nimmt die Solarzelle 2 auch bei Bewölkung oder Regen eine gewisse Menge an Sonnenlicht auf, so daß sich das Eingangssignal a der logischen Steuerschaltung 7 auf einem hohen Pegel befindet. Daher wird das Signal ä" auf dem Wert Null gehalten, wodurch das Und-Gatter 73 geschlossen gehalten wird. Entsprechend befindet sich das Setzsignal b des Kippgliedes 72 auf einem hohen Pegel, und das Ausgangssignal d hat den Wert 1, was bedeutet, daß das Kippglied 72 für den Sonnenuntergang bereitsteht. Wenn der Boden beim Fehlen einer stärkeren Bewölkung von Sonnenlicht in einem solchen Ausmaß getroffen wird, daß die Ausgangs-

spannung der Solarzelle 2 höher ist als die Spannung der Batterie, wird die Batterie über die Diode 6 aufgeladen.

Wenn es nach dem Sonnenuntergang dunkel wird, liefert die Nicht-Schaltung 71 ein Ausgangssignal "ä mit dem Wert 1, und das Ausgangssignal e des Und-Gatters 73 hat ebenfalls den Wert 1, so daß der erste Transistor Ql eingeschaltet wird, um die Schließspule Ll des Halterelais zu erregen. Somit werden die Kontakte Al und A2 geschlossen. Wenn dies geschieht, wird die Leuchtstofflampe 4 eingeschaltet, und gleichzeitig wird der Zeitgeber 5 in Gang gesetzt. Nach Ablauf einer eingestellten Zeitspanne von z.B. 6 Stunden wird das Ausgangssignal f des Zeitgebers 5 von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel gebracht, wodurch der zweite Transistor Q2 eingeschaltet wird, um die Öffnungsspule L2 des Halterelais 9 zu erregen. Somit werden jetzt die Kontakte Al und A2 geöffnet. Beim Öffnen des Kontakts A2 wird das Kippglied 72 zurückgesetzt, und das Und-Gatter 73 wird geschlossen, so daß das Sonnenuntergangssignal e zu einem Triggersignal wird, das nur während einer an dem Kontakt auftretenden zeitlichen Verzögerung wirksam wird. Dies bedeutet, daß der erste Transistor Ql während einer kurzen Zeit eingeschaltet bleibt. Die Einschaltung des zweiten Transistors Q2 hört augenblicklich auf, sobald der Zeitgeber 5 abgeschaltet wird, da die Öffnungsspule L2 erregt wird. Auf diese Weise wird bei der Steuereinrichtung unter Verwendung von Sonnenenergie auf wirtschaftliche Weise von der elektrischen Energie Gebrauch gemacht.

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Unter den in Japan herrschenden klimatischen Verhältnissen konnte festgestellt werden, daß es mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung möglich ist, eine 4-Watt-Leuchtstofflampe 6 Stunden lang zu betreiben, wobei eine Solarzelle für 16 V und 12 V sowie eine 12-V-Batterie mit einer Kapazität von 90 Ah benutzt werden.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

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Claims

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Ansprüche

IJ Beleuchtungsvorrichtung zur Verwendung im Freien, z.B. in öffentlichen Parks, Straßen und Gärten sowie bei Uhrtürmen, gekennzeichnet durch eine die gesamte Beleuchtungsvorrichtung tragende Konstruktion (11; 13A, 13B; 18), eine Solarzelle (2), die auf der Tragkonstruktion so angeordnet ist, daß sie Sonnenlicht aufnehmen kann, eine auf der Tragkonstruktion angeordnete Lampe (4), eine in der Tragkonstruktion untergebrachte Batterie (1), einen ersten Stromkreis, der die Batterie mit der Solarzelle verbindet, damit sie die Batterie beim Vorhandensein einer Potentialdifferenz dazwischen aufladen kann, einen zweiten Stromkreis, der es einem Strom ermöglicht, von der Batterie zu der Lampe zu fließen, damit Licht erzeugt wird, einen Hauptschalter zum Öffnen und Schließen des Leitungsweges für den von der Batterie aus der Lampe zuzuführenden Strom, eine logische Steuerschaltung (7) zum Erzeugen eines Sonnenuntergangssignals in Abhängigkeit davon, daß bei der Solarzelle ein Spannungsabfall stattfindet, wenn die Intensität des Sonnenlichtes zurückgeht, einen Zeitgeber (5) zum Einstellen einer Zeitspanne, während welcher der Strom von der Batterie aus der Lampe zugeführt wird, wobei der Zeitgeber mit Hilfe der gleichen Stromquelle betrieben wird wie die Lampe, sowie eine Steuereinrichtung zum Schließen

des Hauptschalters in Abhängigkeit von dem Sonnenuntergangssignal und zum Öffnen des Hauptschalters in Abhängigkeit vom Ablauf der mit Hilfe des Zeitgebers eingestellten Zeitspanne.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Steuereinrichtung ein Halterelais (9) mit einer Schließspule (Ll), einer Öffnungsspule (L2) und einem Kontakt gehört, ferner ein erster Transistor (Ql) zum Steuern eines Erregerstroms für die Schließspule sowie ein zweiter Transistor (Q2) zum Steuern eines Erregerstroms für die Öffnungsspule, wobei der genannte Kontakt den Hauptschalter bildet, wobei der erste Transistor durch das Sonnenuntergangssignal betätigt wird, das mittels der logischen Steuerschaltung erzeugt wird, und wobei der zweite Transistor durch ein Ausgangssignal des Zeitgebers betätigt wird.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterelais (9) zwei Kontakte (Al, A2) auf v/eist, wobei einer dieser Kontakte den Hauptschalter bildet, so daß dem Zeitgeber (5) ein Strom über die Last des Hauptschalters zugeführt werden kann, während der andere Kontakt einen Rückkopplungskreis bildet, der geeignet ist, die logische Steuerschaltung (7) nach dem Speichern des Sonnenuntergangssignals zurückzustellen, so daß der Erregerstrom für die Schließspule (Ll) in unmittelbarer Abhängigkeit vom Zurücksetzen der logischen Steuerschaltung unterbrochen wird, während der Erregerstrom für die Öffnungsspule

(L2) in unmittelbarer Abhängigkeit vom Öffnen des Hauptschalters unterbrochen wird.

4o Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Detektor zum Erfassen jedes Abfalls der Klemmenspannung an der Batterie (1) unterhalb eines Sollwertes sowie eine Einrichtung zum Öffnen des Hauptschalters in Abhängigkeit von einem solchen Nachweis, so daß die Batterie gegen ein übermäßiges Entladen durch Zuführen eines Stroms über ihre Kapazität hinaus geschützt wird.