DE3843480A1 - Netzunabhaengiges kennzeichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein netzunabhängiges Kennzeichen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspru­ ches.

In vielen Bereichen ist es sinnvoll, Kennzeichen zu beleuchten, wie beispielsweise bei Hausnummern, bei Wegweisern oder auch beleuchtete Schriftzüge, wie Straßennamen od. dgl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein netz­ unabhängiges Kennzeichen mit solarelektrischer Ener­ gieversorgung zu schaffen.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran­ sprüchen erläutert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol­ gend anhand der Zeichnungen beschrieben. Die Zeich­ nungen zeigen dabei in

Fig. 1 schaubildlich ein Ausführungsbeispiel für ein Kennzeichen und in

Fig. 2 eine Schaltung, die mit dem Kennzeichen verwandt wird.

Das in Fig. 1 dargestellte Kennzeichen besteht aus einem farbigen Anzeigefeld 3, auf das je nach Ver­ wendung entweder eine Zahl, Buchstabe oder ein Symbol mit oder ohne fluoreszierender Farbe aufge­ bracht ist. Als Materialien für die Trägerplattform 5 dient Acryl oder Aluminium und in das aufgedruckte Zeichen werden Löcher gestanzt oder gebohrt, in die Leuchtdioden 2 einsetzbar sind. Auf einer abge­ schrägten Fläche des eigentlichen Gehäuses sind So­ larzellen 1 aufgebracht, die in einem optimierten Sonneneinstrahlungswinkel angeordnet sind. Auf der Rückseite der Platte 5 finden die Akkumulatoren mit elektronischer Steuerung Platz.

Dieses funktionsfähige Modul wird auf eine Träger­ platte 6 aufmontiert und mit einer allseits wasser­ dichten und transparenten Acrylhaube 4 verschlossen.

Zur Speicherung der gewonnenen Solarenergie eignen sich NC-Akkus. Um einen möglichst effizienten Flä­ chenwirkungsgrad zu erzielen, wurden im vorliegenden Beispiel monokristalline Solarzellen verwendet.

Bei der Konstruktion ist darauf zu achten, daß die Leerlaufspannung der Solarzellen die Ladespannung des Akkus nicht überschreitet. Eine Überladung ist somit ausgeschlossen. Da die Solarzelle selbst bei schwacher Einstrahlung ausreichend Energie für diesen Anwendungsbereich umwandelt, kann eine Tief­ entladung ebenfalls ausgeschlossen werden. Als Ent­ ladeschutz dient eine Entladeschutzdiode.

Leuchtdioden wurden wegen ihrer sehr langen Lebens­ dauer und ihrem geringen Stromverbrauch gewählt.

Eine integrierte Regelschaltung begrenzt den Leucht­ diodenstrom auf ca. 2,5 mA. Dieser geringe Stromver­ brauch gewährleistet bei vollgeladenem Akku eine 20-tägige Brenndauer der Leuchtdioden und auch bei schwacher Einstrahlung und unter Berücksichtigung etwaiger Verschmutzung der Solarzellenfläche.

Da die tagsüber eingesammelte Energie stark von der Jahreszeit abhängt, ist bei der Installation auf Bäume, Mauervorsprünge oder ähnliche Einrichtungen zu achten, die Schattenwirkungen hervorrufen.

Das Gesamtsystem ist in der Lage, auch Kunstlicht, z.B. von der üblichen Straßenbeleuchtung, zur Ener­ giekonversion zu nutzen. Bei diesem Vorgang werden die LED′s automatisch abgeschaltet und der gewonnene Solarstrom wird gespeichert.

Im nachfolgenden wird eine Funktionsbeschreibung des in Fig. 2 dargestellten Schaltplanes gegeben.

Trifft Licht auf die Solarzelle SZ 1, beginnt ein Fotostrom in Abhängigkeit von der Lichtintensität zu fließen. Hierbei spielt es keine Rolle, ob-es sich um Sonnenlicht oder Kunstlicht handelt. Ein kleiner Teil des Stromes (etwa 0,003 mA) dient als Basis­ strom über R 1 zur Ansteuerung der ersten Schaltstufe T 1. Die Emitter-Kollektorstrecke von T 1 ändert seinen Widerstand umgekehrt proportional zum einge­ strahlten Licht. Die Basis von T 2 ist am Kollektor von T 1 geklemmt und bildet unter Einbeziehung von R 2, der als Kollektorwiderstand von T 1 arbeitet, eine Phasenumkehrstufe das heißt, bei maximal ein­ fallendem Licht fließt kein Steuerstrom an T 2. Das Potential an Klemmpunkt "P" ist "Low". Die Kollek­ tor-Emitterstrecke von T 2 ist hochohmig und die Leuchtdioden sind ausgeschaltet. Die tagsüber umgewandelte Sonnenenergie wird in Akkus (Sekundärzellen) gespeichert. Wegen ihrer Größe und geringen Selbstentladung werden Nickel- Cadmium-Knopfzellen mit Masseelektroden eingesetzt. Da eine Kapazitätserhaltung bei Primärzellen (Batterien) unter bestimmten Bedingungen möglich ist, können als Alternative zu den Sekundärzellen Primärzellen verwendet werden (z.B. Lithium-Bat­ terien). Fällt kein Licht auf die Zelle, ist der Basisstrom an T 1 fast Null. Das Potential am Klemmpunkt "P" ist "High" und T 2 ist durchgesteuert. R 2 bildet jetzt den Basisvorwiderstand für T 2. Die Leuchtdioden sind eingeschaltet und der Leuchtdiodenstrom I _F wird durch R 3 begrenzt. Eine Schottkydiode wird wegen ihrer geringen Durch­ laßspannung U _F eingesetzt, um ein nächtliches Ent­ laden der Akkus über die Solarzelle zu verhindern und eine Trennung von Steuer- und Leuchtdioden­ schaltkreis zu ermöglichen. Durch die umgekehrte Proportionalität von Foto- und Leuchtdiodenstrom entsteht ein Dimmeffekt, d.h. ein langsames Heller- bzw. Dunklerwerden des Leuchtdiodenarrays bei ab­ nehmender bzw. zunehmender Beleuchtung.

Aus der Schaltungsbeschreibung wird ersichtlich, daß die Solarzelle zwei Funktionen gleichzeitig erfüllt. Erstens wird durch sie der Speicher geladen und zweitens arbeitet die Solarzelle als lichtempfind­ licher Sensor für die Dämmerungsfunktion. Die Ver­ wendung von Leuchtdioden bietet sich an, da sie einen sehr hohen Wirkungsgrad besitzen und gerich­ tetes Licht aussenden. Durch einfaches Parallel­ schalten können die Dioden miteinander verbunden werden. Die Anzahl der verwendeten Dioden wird nur durch die maximal zur Verfügung stehende elektrische Solarenergie begrenzt.

Claims (5)

1. Netzunabhängiges Kennzeichen mit solarelek­ trischer Energieversorgung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leuchtquellen aus LED′s bestehen, ein Teil der Oberfläche des Gehäu­ ses (5) mit Solarzellen (1) bestückt ist, die gesamte Energie in einem aufladbaren Akkumulator gespeichert wird und daß ein integrierter Dämmerungsschalter das Kenn­ zeichen bei Dunkelheit ein- bzw. bei Hellig­ keit ausschaltet.

2. Kennzeichen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Solarzellen (1) eine Überladung der Akku′s ausschließt und auch eine Tiefentladung der Akkumulatoren durch den sehr geringen Stromverbrauch der Leuchte verhindert wird.

3. Kennzeichen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen gleich­ zeitig als Fotozellen für den Dämmerungs­ schalter dienen.

4. Kennzeichen nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die einzelnen Kennzeichen aneinan­ derreihbar sind und daß alle vorstellbaren Variationsmöglichkeiten zwischen verschie­ denen Ausführungen, wie Zahlen, Symbolen, Buchstaben usw., möglich sind.

5. Kennzeichen nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kennzeichen sich in fluores­ zierender Weise von seinem Untergrund abhebt.