DE8506917U1 - Durch Solarenergie betriebene Beleuchtungseinrichtung - Google Patents
Durch Solarenergie betriebene BeleuchtungseinrichtungInfo
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Description
Pierre Saclier, P.O.Box 1912, Bujumbura, Burundi Durch Solarenergie betriebene Beleü'chtungseinrichtung
Die Neuerung geht aus von einer durch Solarenergie betriebenen Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.
In den EritwicklüriysläriueETi ex'fuiyfc die häusliche Beleuchtung
im ländlichen Bereich und selbst in Städten noch üblicherweise mittels Petroleumlampen, und zwar
entweder, weil ein Netz zur Verteilung elektrischer Energie oder den Haushalten die Geldmittel fehlen,
um an dieser Form und diesem Niveau der Energieversorgung teilzunehmen. Diese Art der Beleuchtung mittels
Petroleum hat den Nachteil der verhältnismäßig hohen Betriebskosten als Folge des Verkaufspreises
des im wesentlichen bis ins Detail kommerzialisierten Petroleums. Darüber hinaus weist das von derartigen
Lampen erzeugte Licht relativ geringe Intensität auf.
Die Verwendung von mit Gas betriebenen tragbaren Beleuchtungseinrichtungen
gestattet es zwar, eine Beleuchtung mit besserer Qualität zu erhalten, jedoch sind hiermit noch viel größere Betriebskosten verbunden,
was im allgemeinen als prohibitiv angesehen wird. Stablampen mit Batterien kommen nur für einen
intermittierenden Betrieb in Betracht, während ein Dauergebrauch infolge der damit verbundenen Kosten
weitgehend ausgeschlossen ist.
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Aufgabe der Neuerung ist es deshalb, eine kompakte und robuste Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, die
modular aufgebaut und extrem einfaoh zu handhaben ist, wobei eine Beleuchtung bzw. ein Licht erzeugt
wird, das, verglichen mit dem von einer Petroleumlampe erzeugten deutlich besser ist.
Diese Aufgabe wird mittels einer durch den Anspruch 1 gekennzeichneten Bslsuchtun^ssinrichtun" "gIö"*" £■* —
ne solchermaßen ausgestaltete Beleuchtungseinrichtung hat den Vorteil, daß sie individuell auch beim
Fehlen eines Stromverteilernetzes,, beispielsweise im Gebirge, bei der Schiffahrt mit Motor- und Segelschiffen
. oder in ländlicher Umgebung eingesetzt werden kann.
Eine insbesondere interessante Anwendung der neuerungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besteht darin,
den häuslichen Beleuchtungsbedarf niederer Bevölkerungsschichten bestimmter Entwicklungsländer zu befriedigen,
in denen die Verwendung von Sonnenenergie besonders begünstigende allgemeine klimatische Verhältnisse
vorliegen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Beleuchtungseinrichtung autonom und tragbar und weist
geringe Abmessungen auf, so daß es leicht möglich ist, sie von einer Stelle zu einer anderen Stelle innerhalb
der Wohnzone zu schaffen.
Die neuerungsgemäße durch Solarenergie betriebene Beleuchtungseinrichtung
verwendet einen fotovoltaischen Wandler, dem ein elektrische Energie speichender Akkumulator
zugeordnet ist. Sie enthält ferner eine über
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einen dazwischengeschalteten Oszillatorkreis mit dem
Akkumulator verbundene Leuchtstofflampe. Die Einrichtungen
zum Steuern/ überwachen und 'Regeln sind auf ein Minimum reduziert, um den einfachen Charakter
der Einrichtung beizubehalten. Deshalb enthält die neuerungsgemäße Beleuchtungseinrichtung auch einen
einfachen Trennschalter, der von einem selbsttätig arbeitenden Schaltkreis gefolgt ist, durch den die
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Spannung unter einen vorbestimmten Grenzwert fällt. Eine in Rückwärtsrichtung sperrende Diode liegt vorzugsweise
in Serie zu den Ausgangsanschlüssen des fotovoltagen Wandlers und stellt praktisch das einzige
Regelglied dar. Vorzugsweise enthält die neuerungsgemäße Beleuchtungseinrichtung keinerlei Einrichtung
zum Regeln des Ladezustands des Akkumulators.
Es ist günstig, wenn der Akkumulator für die elektrische Energie eine wartungsfreie Bleibatterie ist. Es
versteht sich indessen, daß auch andere Akkumulatoren, beispielsweise Nickelkadmiumakkumulatoren, in gleicher
Weise eingesetzt werden können.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Neuerung ist die Beleuchtungseinrichtung als tragbares
Modul ausgeführt, das die verschiedenen Baugruppen enthält. Das Modul weist ein Gehäuse auf, auf dessen
einer Seite ein Paneel mit einer Vielzahl fotovoltaischer Zellen oder Elemente angebracht ist, während
eine gegenüberliegende Fläche die lichtaussendende Leuchtstofflampe trägt. Die tragbare Beleuchtungseinrichtung
kann demzufolge aus einer Stellung für den Tagbetrieb, der eine maximale Sonnenbestrahlung
des fotovoltaischen Paneels ermöglicht, in eine Stellung für den Nachtbetrieb überführt werden, in der die ge-
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"wünschte Beleuchtung mittels der Leuchtstofflampe
erzielt wird.
Bei gewissen Anwendungsfällen hingegen kann ein
Kompromiß zwischen einem derartigen vollständig tragbaren Gerät und einem integrierten Beleuchtungseystern
günstig sein. Um dieses komplementäre Problem eu lösen, enthält bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel die nsuerungsgsrr.HSs Beleuchtungseinrichtung
ein Paneel mit einer Vielzahl fotovoltaischer Zellen,
, das fest an einer Stelle angebracht ist, die während
des Tages eine maximale Beleuchtung gewährleistet.
, Das Paneel ist an einen Klemmkasten angeschlossen,
■lit dem wiederum die Anschlüsse mehrerer individuell
tragbarer Module verbindbar sind, von denen jedes einen Akkumulator und wenigstens eine lichtaussendende
Leuchtstofflampe sowie einen Oszillatorschaltkreis dieser Lampen enthält. Die tragbaren Module sind nunmehr
während der Phase der täglichen Sonnenbestrahlung an den Klemmenkasten angeschlossen und können
anschließend während der Nachtphase dazu verwendet werden, die unterschiedlichen Zonen des Wohnbereichs
Eu beleuchten.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Neuerung dargestellt. Es zeigen:
Fig.1 ein Ausführungsbeispiel einer tragbaren Beleuchtungseinrichtung
gemäß der Neuerung in einer Vorderansicht,
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Fig. 2 die Beleuchtungseinrichtung nach Fig.1 in einer Seitenansicht und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Beleuchtungseinrichtung
gemäß der Neuerung.
Eine neuerungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weist ein
Solarpaneel 1 auf, das eine Vielzahl fotovoltaischer Zellen enthält. Das Solarpaneel 1 ist an einen Akkumulator 2 für
elektrische Energie angeschlossen, der vorzugsweise von einer Bleibatterie gebildet ist. Die Verbindung erfolgt
über die Zwischenschaltung einer in Rückwärtsrichtung sperrenden Diode. Wie ersichtlich, ist
das Paneel 1 vorteilhafterweise so geneigt, daß es, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, das Aufnehmen der Sonnenstrahlung
begünstigt, wenn die Beleuchtungseinrichtung waagerecht hingelegt oder entsprechend des Breitengrades
, der Jahreszeit und der Uhrzeit aufaestellt ist.
Die Batterie 2 ist darüber hinaus an eine Schaltereinrichtung angeschlossen, die einerseits einen
Bandschalter aufweist, der es gestattet, den elektrischen Stromkreis zu unterbrechen, und andererseits
einen selbsttätig arbeitenden Schaltkreis mit an sich bekanntem Aufbau enthält, der in der Lage ist, den
Stromkreis zu unterbrechen, sobald die an den Anschlüssen der Batterie 2 gemessene Spannung unter
einen vorbestimmten Wert fällt.
Der Ausgang der Schaltereinrichtung ist an eine-Osisillatorschaltkreis
anaeschlossen, der Impulse mit einer Spannung erzeugt, die geeignet ist, um eine
Gassentladungsleuchtstofflampe 6 zu zünden und am Brennen
zu halten, deren Elektroden unmittelbar an den Oszillatorschaltkreis angeschlossen sind. Die Leuchtstoffröhre
6 kann entweder vom selbststartenden Typ sein oder'es kann ihr eine Starteinrichtung zugeordnet
sein.
Ein zu den Anschlüssen der Batterie "Ϊ parallelgeschalteter
Spannungsmesser gestattet unter anderem, deren Ladezustand zu überwachen.
Das Solarpaneel 1 trägt auf seiner Außenfläche eine Vielzahl fotovoltaischer Zellen oder Elemente. Unter geeigneten
Betriebsbedingungen und insbesondere in Ländern, die eine ausreichende Sonnenscheindauer haben,
kann ein derartiges Paneel beispielsweise eine tägliche Energie von 1,25 Ah sicherstellen, und zwar soqar
beim Vorliegen ungünstiger ineteorolociischer Bedingungen- Die Gesamtfläche des Solarpaneels 1 kann
beispielsweise in der Größenordnung von 400 bis 500
cm liegen, während der Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung etwa 10 bis 15% beträgt.
Die verwendete Bleibatterie ist vorzugsweise eine wartungsfreie bzw. abgedichtete Batterie, die keinerlei
Pflege bedarf. Eine solche Batterie sollte Vorzugsweise eine elektrische Kapazität von ungefähr 5 bis
6 Ah bei einer Spannung von 12V gewährleisten. Ersichtlicherweise ist die Verwendung einer derartigen
dichten Bleibatterie, die einen festen Elektrolyten aufweist und keinerlei Pflege bedarf, ein wesentlicher
- 10 -
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■ Umstand, um die robusten Eigenschaften der neuerungs
gemäßen Beleuchtungseinrichtung zu gewährleisten.
Die vorzugsweise verwendete Leuchtstoffröhre ermöglicht eine Beleuchtung von ungefähr 40 Lux in einem Meter
Abstand, wobei nur eine geringe Leistung erforderlich ist, die bei einer Spannung von 12V vorzugsweise in
ι der Größenordnung von 3 W liegt. Zweckmäßigerweise
läßt sich eine Leuchtstoff rohre mit 21 cm LcL'.ge verwenden
.
Wenn diese Leuchtstofflampe beispielsweise von 19 bis
; 24 Uhr eingeschaltet ist und brennt, entnimmt sie bei
Verwendung der Batterie etwa 20% von deren Kapazität und gestattet so ohne weiteres,am nächsten Tag das
Wiederaufladen der Batterie infolge der Sonneneinstrahlung auf das fotovoltaische Paneel sicherzustellen.
Als nicht beschränkend zu verstehendes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 1 und 2 die praktische
ί Realisation einer solchen tragbaren Beleuchtungs
einrichtung veranschaulicht. Aus diesen Figuren ist zu entnehmen, daß die Beleuchtungseinrichtung ein
insgesamt mit 9 bezeichnetes Gehäuse aufweist, das sämtliche Bauelemente der Beleuchtungseinrichtung enthält.
Dieses Gehäuse weist in der Frontalansicht (Fig. 1) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt
und in der Seitenansicht (Fig. 2) einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf. Das Gehäuse trägt
auf einer seiner Seiten 10 einen Handgriff 11, der ein leichtes Handhaben gestattet. Die gegenüberliegende
Seitenwand 12 trägt vier Füße 13, um, wie in den
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( Fig. 1 und 2 veranschaulicht, die vertikale Aufstei
lung des Gehäuses 9 zu gestattet. In dieser Stellung befindet sich die das fotovoltaisch^ Paneel 1 tragende
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Seitenwand 14 in einer leicht geneigten Stellung, bezogen auf die Vertikale, Die gegenüberliegende Seitenwand
15 ist in der Nähe ihrer vier Ecken mit ebenfalls vier Füßen 16 und 17 versehen.
In dem unteren Teil des Gehäuses 9, bezogen auf die in den Fig. 1. und 2 veranschaulichte vertikale Stellung,
ist die Bathprip 2 untergebracht· Der obere
Bereich des Gehäuses 9, der infolge der Trapezform der Anordnung die geringste Tiefe oder Breite aufweist,
nimmt die Leuchtstoffröhre 6 auf, der ein versilberter Reflektor 18 sowie eine transparente oder
durchsichtige Schutzabdeckung 19 zugeordnet ist.
Es ist ohne weiteres einzusehen, daß in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Stellung des Gehäuse 9 eine ausgezeichnete
Beleuchtung mittels der Leuchtstofflampe 6 sicheraestellt ist, die sich nunmehr in der horizontalen
Stellung befindet.
Die Füße 16 und 17 gestatten die Aufstellung des Gehäuses 9 in seiner horizontalen Stellung, d.h. in einer
Stellung, in der das fotovoltaisch^ Paneel 1 die Oberseite der Beleuchtungseinrichtung bildet, so daß
eine maximale Sonnenbeleuchtung des fotovoltaischen Paneels 1 erreicht ist.
Letztlich läßt sich die Beleuchtungseinrichtung zum Laden in drei unterschiedliche Stellungen bringen:
Eine liegende Stellung, in der die Beleuchtungseinrichtung auf den Füßen 16 und 17 ruht; eine aufrechte
Stellung, in der sie auf den Füßen 13 steht und eine im wesentlichen horizontale hängende Stellung mittels
an der Seitenwand 12 vorgesehener geeigneter Haken.
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Die Einrichtung kann zum Zwecke der Beleuchtung ebenfalls in drei Stellungen gebracht werden: In der aufgerichteten
Stellung, in der die Leuchtstofflampe 6 horizontal verläuft, steht die Beleuchtungseinrichtung
entweder auf ihren Füßen 13 oder sie ist an dem Handgriff 11 aufgehängt. In der auf der Seite liegenden
Position verläuft die Leuchtstofflampe 6 verti-
tung, wie vorher, oberhalb einer zu beleuchtenden Zone horizontal aufhängen.
Es ist zu erkennen, daß es die zuletzt genannte Stellung in tropischen Ländern, in denen man sich viel außen
aufhält, gestattet, die Beleuchtungseinrichtung in einigen Metern Höhe Tag und Nacht oberhalb eines
Wohnareals zu belassen.
An dieser Beleuchtungseinrichtung lassen sich ohne weiteres Verbesserungen vornehmen, beispielweise
indem zwei Beleuchtungsstellungen vorgesehen werden, nämlich eine mit vollem Stromverbrauch und eine andere
mit einem verringerten Verbrauch.
Bei einem anderen in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein fotovoltaisches Paneel 20, dessen Abmessunoen größer
sind als die des Paneels 1 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels,
über elektrische Verbindungen 21 an ein Anschlußgehäuse 22 angeklemmt, das eine Reihe
von Anschlußklemmen 2 3 trägt. Mehrere tragbare Module 24, 25 können an die Anschlußklemmen 2 3 des Gehäuses
2 2 angeschlossen werden. Jedes tragbare Modul enthält einen nicht veranschaulichten Akkumulator für elektrisehe
Energie und eine oder mehrere Leuchtstofflampen
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Wie in Fig. 3 veranschaulicht, kann es zweckmäßig sein, bestimmte Module, wie die bei 24 gezeigten, vorzusehen/
die dieselben Leistungsmerkmale wie Üie in den Fig. 1 und 2 dargestellte Einrichtung zeigen und insbesondere
lediglich eine einzige Leuchtstofflampe 6 enthalten. Ein anderes tragbares Modul 25 trägt zwei Leuchtstofflampen
6, um so eine stärkere Beleuchtung zu erichsn;
Das fotovoltaische Paneel 20 ist zwecknäßioerweise ständig
in einer Lage gehalten, die eine maximale Beleuchtung durch die Sonne sicherstellt, beispielsweise auf dem
Dach einer Wohnung. Das Gehäuse oder der Verteilerkasten 22 befindet sich mit Vorteil im Inneren der
Wohnung, wo die tragbaren Beleuchtungseinrichtungen 24 und 25 während des Tages angeschlossen sind.
Es ist günstig, wenn das fotovoltaische Paneel 20 eine
2 Fläche von in der Größenordnung 25CO bis 3000 cm hat,
wobei auch die Zellen nicht so nahe beieinander sind, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
Die Neuerung gestattet auf diese Weise die Realisierung einer Beleuchtungseinrichtung, die in Gestalt eines
vollständig tragbaren und autonomen Gehäuses ausgeführt ist und über eine fotovoltaische Fläche von etwa 500 cm
versorgt wird, um eine Beleuchtung von 10 bis 150 Lux in einer Entfernung von 2 bis 0,5 m von der Lichtquelle
zu erzeugen.
Selbst während der Jahreszeit mit geringer Sonneneinstrahlung kann eine derartige Beleuchtungseinrichtung
unter tropischen Bedingungen täglich eine fünfstündige Beleuchtung sicherstellen. Die Einrichtung weist eine
kompakte und robuste Konzeption auf, wobei sie äußerst
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einfach zu handhaben ist und keinerlei Pflege bedarf,
Die Neuerung gestattet so,eine Beleuchtungseinrichtung zu verwirklichen/ die an die Lebensbedingungen,
das technologische Niveau sowie die Kaufkraft der Bevölkerung der Entwicklungsländer angepaßt ist.
Claims (5)
1. Durch Solarenergie betriebene Beleuchtungseinrichtung
mit einem an einem Akkumulator für elektrische Energie angeschlossenen fotovoltaischen Wandler,
einer über einen Oszillator mit dem Akkumulator verbundenen Leuchtstofflampe sowie mit einem
selbsttätig arbeitenden Abschaltkreis, durch den beim Unterschreiten der Spannung an den Klemmen
des Akkumulators unter einen vorbestimmten Grenzwert die Stromversorgung der Leuchtstoffl?unpe
abschaltbar ist/ dadurch gekennzeichnet, daß sie ein die einzelnen Bauteile (2, 4, 5) enthaltendes
tragbares Gehäuse (9) aufweist, auf dessen einer Seite sich ein Paneel (1) mit einer Vielzahl von
fotovoltaischen Zellen und auf dessen qeqenüberliegender Seite sich die lichtaussendende Leuchtstoffröhre
(6) befindet.
2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) einen im wesentlichen
trapezförmigen Querschnitt aufweist, dessert eine Seite (14) mit dem die fotovoltaischen
Zellen enthaltenden Paneel (1) versehen ist.
Konten Deutsche Bank AQ. Filiale Esslingen Wr 30-t 014JBf-Z ej 1 JOO {6) «Pojstscrjack Stuttgart 624 51-700 (BLZ 600100 70)
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3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) zum Aufstellen
an der Unterseite (12) mit Aufstellfüßen (13) und
an der gegenüberliegenden Seite (1) zum Aufhängen oder Tragen mit einem Handgriff (11) versehen
ist.
4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) zum horizontalen
Aufhängen an der Unterseite (12) viaken
aufweist.
5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) zum Hinlegen
mit der das fotovoltaische Paneel (1) tragenden Seite (14) nach oben auf der die Leuchtstofflampe
(6) enthaltenden Seite (15) mit Aufstellfüßen (16, 17) versehen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
BE (1) | BE901935A (de) |
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Families Citing this family (4)
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AT389369B (de) * | 1987-06-15 | 1989-11-27 | Schnuer Karl Heinz | Verwendung eines blinklampenaggregates |
GB2245436A (en) * | 1990-05-30 | 1992-01-02 | Solar Wide Ind Ltd | Solar-powered fluorescent lamp-drive circuit |
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1985
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
OA07965A (fr) | 1987-01-31 |
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