DE3214790A1

DE3214790A1 - Solarstromversorgte beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3214790A1
Application number: DE19823214790
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 8450 Amberg Scheuerer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-04-28
Filing date: 1982-04-21
Publication date: 1982-11-25

Description

Solarstromversorgte Beleuchtungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine solarstromversorgte Beleuchtungsvorrichtung, mit einer Solarzelleneinheit einschließlich eines Anschlußkabels mit Stecker und mit einer Leuchteneinheit, die gegebenenfalls eine Halterung aufweisen kann.
Viele Dörfer der sogenannten "Dritten Welt" sind nicht an ein Stromversorgungsnetz angeschlossen, so daß die einzelnen Häuser nicht mit elektrischem Strom versorgbar sind. Der Aufbau eines landesweiten Stromversorgungsnetzes scheidet auf absehbare Zeit in den meisten Fällen aus Kostengründen aus. Das gleiche gilt für die Möglichkeit, in jedem Dorf Kleinkraftwerke aufzubauen.
Auch in industrialisierten Ländern besteht ein Bedarf an solarstromversorgten Beleuchtungsvorrichtungen, beispielsweise für Wochenendhäuser, Jagdhütten, Boote usw., die über keine eigene Stromversorgung verfügen. Gerade in diesen Fällen ist eine solarstromversorgte Beleuchtungsvorrichtung vorteilhaft, da deren zu erwartende Benutzungsdauer in den meisten Fällen klein gegenüber der Ladezeit ist.
Es gibt bisher keine solarstromversorgte Beleuchtungsvorrichtung, die als Einheit in integrierter Weise aufgebaut ist. Bisher werden nämlich allenfalls Einzelkomponenten angeboten, wie beispielsweise Solarzelleneinheiten bzw. -panels, Halterungen bzw. Befestigungen für die Solarzelleneinheiten, Laderegler usw., mit denen etwa Camping- oder Reparaturleuchten betrieben werden können.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine alA Elnheit aufbaubare solarstromversorgte Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die einen ausreichenden Betrieb auch über eine lange Zeitdauer gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Leuchteneinheit ein Laderegler mit RUckstromsperrdiode und Verpolungsschutz integriert ist, und daß die Leuchteneinheit mit einem Ein-Aus-Schalter, einem Akkumulator, einem Tiefentladungsschutz mit Wiedereinschaltsperre und einem Leuchtstofflampenvorschaltgerät mit Starteinheit versehen ist.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung besteht aus zwei Untereinheiten, nämlich aus der Solarzelleneinheit mit Befestigung zur Neigungswinkelveränderung bei verschiedenen Dachneigungen mit einem Anschlußkabel einschließlich Stecker und aus der eigentlichen Leuchteneinheit.
In der Leuchteneinheit ist die Rückflußsperrdiode untergebracht. Diese verhindert nachts oder bei schwacher Sonneneinstrahlung einen EnertierUckfluß zur Solarzelleneinheit, wodurch der Akkumulator entladen werden würde. Zusätzlich wird der Akkumulator vor einem Kurzschluß geschützt.
Die Leuchteneinheit besteht aus einem Gehäuse, dem Akkumulator, dem Laderegler mit Rückstromsperrdiode und Verpolungsschutz, dem Spannungskonverter, dem Tiefentladungsschutz mit Wiedereinschaltsperre, der Leuchtstoffröhre mit einer Leistung von beispielsweise 6 W, der elektronischen Starteinheit für die Leuchtstoffröhre und dem Ein-Aus-Schalter. Der Betrieb der Leuchteneinheit ist sowohl stationär mittels Aufhängen an einer Öse und Anschluß des Fernschalters als auch mobil mittels eines angebrachten Griffes möglich, so daß die Leuchteneinheit als Handlampe getragen werden kann. Ein in die Leuchteneinheit eingebauter Reflektor sorgt für eine ausreichende Bündelung des Lichtes. Eine kratzfeste Plexiglasabdeckung verhindert ein vorzeitiges "Erblinden" des die Leuchtstoffröhre abdeckenden Materials durch Verkratzen.
Die Lichtdurchlässigkeit von Plexiglas ist für den angestrebten Zweck besonders günstig. Diese Plexiglasabdekkung kann zum Auswechseln der Leuchtstoffröhre einfach entfernt werden. Das gleiche gilt für den eingebauten Akkumulator, obwohl für diesen eine Lebensdauer von mehr als 3 Jahren zu erwarten ist. Zum Auswechseln der Leuchtstoffröhre und des Akkumulators sind also keine Lötarbeiten erforderlich.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Betriebes der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, Fig. 2 die bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung verwendete Leuchteneinheit.
In Fig. 1 ist ein Haus 9 mit einem Dach 7 schematisch dargestellt, auf dem sich eine Panelbefestigung 2 befindet, die einen veränderbaren Neigungswinkel eines Solarpanels 1 erlaubt. Mit dem Solarpanel 1 ist ein Anschlußkabel 4 verbunden, das zu der Steckvorrichtung der Leuchteneinheit 6 führt. Das durch Pfeile 8 angedeutete einfallende Licht kann so zur Beleuchtung des Innenraumes des Hauses 9 verwendet werden.
In die Leuchteneinheit 6 sind ein Akkumulator, ein Stromregler bzw. Laderegler, ein Ein-Aus-Schalter, ein Tiefentladungsschutz mit Wiedereinschaltsperre, ein Spannungskonverter, eine Leuchtstofflampe und eine Starteinheit integriert. Für den Akkumulator können Nickel-Cadmium-Sinterzellen verwendet werden, mit denen eine Kapazität von etwa 7 An bei 6 V erzielt wird. Die mit einem solchen Akkumulator erreichbare Zyklenzahl liegt über 1000. Nach 1000 Zyklen ist dabei die Kapazität auf 90 5' der Nennkapazität abgefallen. Damit kann eine Lebensdauer des Akkumulators 13 erreicht werden, die über 3 Jahren liegt.
Durch den Tiefentladungsschutz mit Wi Wiedereinschaltsperre wird bewirkt, daß bei Erreichen einer unteren Akkumulatorspannungsgrenze (Tiefentladungsgrenze) ein als SIPMOS-Transistor ausgeführtes Stellglied die Leuchtstofflampe mit Vorschaitgerät abschaltet. Ein selbsttätiges Wiedereinschalten bei Ansteigen der Batteriespannung wird durch eine C-MOS-Logik verhindert. Erst nach dem Rücksetzen des EIN-AUS-Schalters 21 kann die Lampe wieder gezündet werden.
Das Leuchtstofflarapenvorschaltgerät (Spannungskonverter) formt die Akkumulatorspannung auf eine zur Versorgung der Leuchtstofflampe notwendige Brennspannung um. Zusätzlich wird ein Zündhilfspotential und eine ZUndspannung zur Verfügung gestellt. Versuche haben gezeigt, daß ein Frequenzoptimum der Ausgangsfrequenz des Spannungskonverters 15 bei ca. 20 kHz liegt. Dieser Wert ist sowohl für die Lichtausbeute als auch für das Leistungsgewicht des Spannungskonverters vorteilhaft. Außerdem besitzt der Spannungskonverter eine ausreichende hohe Streuinduktivität, die in Verbindung mit der Starteinheit die notwendige. Zündspannung liefert. Außerdem liefert der Spannungskonverter eine Spannung zur Vorheizung der Leuchtstofflampe, die nach dem Zündvorgang zusammenbricht.
Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind Akkumulatorgröße, Laderegler, Leuchtstofflampenleistung, Solarzellenfläche, Tiefentladungsschutz und Starteinheit für die Leuchtstofflampe aneinander angepaßt.
2 Figuren 9 Patentansprüche Leerseite

Claims

Patentansprüche Solarstromversorgte Beleuchtungsvorrichtung, mit einer Solarzelleneinheit einschließlich eines Anschlußkabels mit Stecker und mit einer Leuchteneinheit, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Leuchteneinheit (6) ein Laderegler mit Rückstromsperrdiode und Verpolungsschutz integriert ist, und daß die Leuchteneinheit (6) mit einem Ein-Aus-Schalter, einem Akkumulator, einem Tiefentladungsschutz mit Wiedereinschaltsperre und einem Leuchtstofflampenvorschaltgerät mit Starteinheit versehen ist.

d. g, 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,/daß als Lampe eine Leuchtstoffröhre von etwa 6 W verwendet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Laderegler nach dem Strombegrenzerprinzip arbeitet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Rückstromsperrdiode eine "Schottky"-Diode verwendet wird, die in Durchlaßrichtung nur etwa die halbe Verlustleistung einer herkömmlichen Diode besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Stellglieder mit Leistungs-Feldeffekt-Transistoren ausgeführt werden, die im eingeschalteten Zustand nur einen Bruchteil der .4nsteuerleistung eines bipolaren Transistors aufweisen, und nahezu leistungslos direkt von Logikbausteinen angesteuert werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in das Gehäuse der Leuchteneinheit eine Aufhängeöse integriert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß am Lampengehäuse ein Fernschalter anbringbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in das Lampengehäuse eine Steckdose für die Ladeleitung des Solarmoduls integriert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Schalter in den Griffteil des Lampengehäuses integriert ist.