DE2253039B1 - Vorrichtung zum umwandeln von lichtenergie in elektrische energie - Google Patents

Description

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Solarzellen und einer 6-V-Speicherbatterie von etwa eine Eigenart, die ihren Einsatz in Verbindung mit 250 mAh, um auch noch bei schwacher Einstrahlung solchen Geräten einschränkt, die bei ständig wech-

eine gewisse Ladung zu ermöglichen. selnden Beleuchtungsstärken, auch unter den Bedin-

Das gespeiste Meßgerät, das in der bekannten An- gungen in einem Zimmer, arbeiten sollen. Bis zu Ordnung an einer Spannung von 6 V liegt, verbraucht 5 einer Beleuchtung zwischen 1000 und 3000 Lux steigt etwa 1 mW, bei 24-stündigem Betrieb also etwa die abgebbare Leistung nahezu proportional mit der 24mWh. Da der Wirkungsgrad des verwendeten Beleuchtungsstärke an. Dann aber erfolgt ein Lei-Sperrwandlers bei etwa 0,5 liegt und der Wirkungs- stungsknick. Trotz steigender Beleuchtungsstärke grad Entladung: Ladung etwa 0,7 beträgt, müssen sinkt die abgegebene Leistung ab. Sie pendelt sich demnach rund 70 mWh je Tag aufgebracht werden. io anschließend auf einen relativ niedrigen Wert ein In nördlichen Breiten muß man im Winter aber mit und beharrt dort, ohne von der weiter steigenden einer Einstrahlung von nur 6 bis 8 Stunden rechnen, Beleuchtungsstärke beeinflußt zu werden,
so daß während dieser Zeit eine mittlere Ladeleistung Bei der Stromversorgung relativ kleiner Geräte, von 12 bis 18 mW nötig ist. Aber auch in diesen deren Oberfläche beispielsweise nicht Platz für acht 6 Stunden kann die Einstrahlung infolge des Wetters 15 bis zehn Fotoelemente bietet, kann diese bekannte so ungleichmäßig sein, daß vielleicht nur einem Vorrichtung deshalb praktisch nicht eingesetzt wer-Fünftel der Zeit eine volle Sonneneinstrahlung gege- den. Hinzu kommt, daß es bei der Stromversorgung ben ist. Man muß auch noch den Einstrahlwinkel über Fotoelemente zu beträchtlichen Leistungseinberücksichtigen, falls keine Nachführeinrichtung oder büßen kommt, wenn man beispielsweise die Hälfte ein Spiegelsystem vorhanden sind. 20 der Fotoelemente auf der beschienenen Seite des

Diesen äußeren Einflüssen begegnet man bei der Gehäuses und die anderen Fotoelemente auf der

bekannten Anordnung dadurch, daß man einen gegenüberliegenden, nicht beschienenen Seite an-

Spitzenbedarf von wenigstens 5OmW, besser 100 mW, bringt. Die nicht beschienenen Fotoelemente bilden

ansetzt. Dieses hat zur Folge, daß man die Foto- für die beschienenen Fotoelemente beträchtliche Ver-

batterie mit 6 bis 10 Fotoelementen bestücken muß. 25 lustwiderstände, die eine optimale Energieausnutzung,

In einem ausgeführten Beispiel besteht die Foto- insbesondere bei niedrigen Beleuchtungsstärken, zu-

batterie aus acht in Reihe geschalteten Fotoelemen- sätzlich behindern.

ten, die auf einen Sperrwandler arbeiten, an dessen Bei Verrichtungen mit einer Umformung von Ausgang ein 6 V-Sammler und ein Verbraucher lie- Lichtenergie in elektrische Energie unter ständig gen. Der Sperrwandler schwingt bereits bei einer 30 schwankenden Beleuchtungsverhältnissen, insbeson-Klemmenspannung zwischen 0,8 bis 1 V an, wodurch dere unter den üblichen Beleuchtungsbedingungen in erreicht wird, daß schon bei niedrigen Beleuchtungs- geschlossenen Räumen, kommt es — wie Unterstärken die Aufladung beginnt. Der Wandler ist zu- suchungen ergeben haben — wesentlich darauf an, dem so ausgelegt, daß sein Eingangswiderstand im daß die Vorrichtung einerseits bei niedrigen Beleuch-Bereich niedriger Beleuchtungsstärken rund 100 Ohm 35 tungsstärken mit einem guten Wirkungsgrad arbeitet beträgt. Der innere Widerstand der Fotobatterie ist und andererseits während der mehr oder weniger von gleicher Größenordnung, so daß eine brauchbare zahlreichen Phasen mit guter Beleuchtung imstande Anpassung gegeben ist. Bei steigender Bestrahlung ist, rasch, ebenfalls mit gutem Wirkungsgrad, einen und steigender Spannung werden beide Widerstände elektrischen Energiespeicher aufzufüllen,
kleiner, so daß eine günstige Anpassung über einen 40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine größeren Bestrahlungsbereich erhalten bleibt. Vorrichtung zum Umwandeln von Lichtenergie in

Der verwendete Wandler arbeitet mit einer Rück- elektrische Energie zu schaffen, die zur optimalen kopplungswicklung. Die Frequenz des Sperrwandlers Energieausbeute bei wechselnden Beleuchtungsstärwird von der Induktivität der Primärwicklung und ken, vorzugsweise in Räumen, geeignet ist. Die Vordem Übersetzungsverhältnis zwischen der Primär- 45 richtung soll zudem mit einer möglichst geringen wicklung und der Rückkopplungswicklung des Wand- Anzahl von Fotoelementen und anderen Schaltlers, von den Transistordaten sowie von der Zeit- elementen auskommen. Sie soll preiswert und raumkonstante eines KC-Glieds bestimmt, welches an der sparend auch in besonders kleine Geräte einbaubar Basis des Schalttransistors liegt. Die Frequenz des sein.

Sperrwandlers ändert sich mit der Spannung, die von 50 Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der der Fotobatterie abgegeben wird. Bei mittlerer Ein- eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch strahlung beträgt die Frequenz des Wandlers unge- gelöst, daß ein Gleichspannungswandler mit steuerfähr 10 kHz. barer Frequenz verwendet ist und daß zur Frequenz-

Der Widerstand des an der Basis des Schalttransi- steuerung ein optisch vom Beleuchtungsbereich, in

stors liegenden i?C-Glieds definiert das sich im 55 dem die Fotobatterie liegt, beeinflußbarer Widerstand

eingeschwungenen Zustand einstellende Potential am mit einem von der Beleuchtungsstärke abhängigen

Kondensator, der zugleich einen Durchlaß für den Leitwert vorgesehen wird.

Rückkopplungsstrom im Basiskreis darstellt (Firmen- Der Widerstand ist gemäß einer Weiterbildung der schrift der Siemens AG: Technische Mitteilungen Bestandteil eines i?C-Glieds, das mit dem Schalt-Halbleiter, 1969 »Die Anwendung fotoelektrischer 60 transistor des Gleichspannungswandlers in Steuer-Halbleiter«, Teil II, Seiten 8 und 9, Nr. 2-6300-138). verbindung steht.

Zur Anpassung an unterschiedliche Beleuchtungs- I_n einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Verzustände benötigt diese bekannte Anordnung eine bindungsstelle zwischen dem Widerstand und dem recht große Anzahl von Fotoelementen. Diese sind Kondensator des /?C-Glieds über eine Rückkoppaus Platzgründen, aber auch wegen der dadurch ent- 65 lungswicklung des Gleichspannungswandlers an die stehenden relativ hohen Kosten nicht überall ein- Basis eines Schalttransistors oder von Schalttransisetzbar. Reduziert man die Anzahl der Fotoelemente stören angeschlossen. Diese Schaltung eignet sich sobeispielsweise auf vier, so besitzt diese Anordnung wohl für Eintakt- als auch für Gegentaktwandler.

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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Ver- auf kleinstem Raum mit nur einer geringen Anzahl

bindungssteile zwischen dem Widerstand und dem von Fotoelementen und elektrischen Schaltelementen

Kondensator des ÄC-Glieds an den Emitter eines gearbeitet werden muß. Diese Vorteile machen die

im Gleichspannungswandler vorgesehenen Unijunc- erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet

tion-Transistors angeschlossen. 5 zur Stromversorgung von Feuerzeugen, Uhren,

Beide Ausführungsbeispiele sind so aufgebaut, daß Radiogeräten, Blitzlichtgeräten, Meßgeräten bzw.

ein Widerstand eingesetzt werden kann, dessen Leit- allen dafür infragekomrnenden Haushaltsgeräten,

wert bei starker Beleuchtung groß und bei geringer Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im

Beleuchtung klein ist. Es sind jedoch auch Wider- folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert,

stände denkbar, bei denen eine umgekehrte Abhän- io Es zeigt

gigkeit zwischen Beleuchtungsstärke und Leitwert F i g. 1 den Beleuchtungsstärkeverlauf eines Tages, vorliegt. In diesen Fällen müssen die Schaltungen F i g. 2 Stromspannungskennlinien eines Fotoderartigen Widerständen angepaßt werden. elements mit der Beleuchtungsstärke als Parameter,

Üblicherweise ist der Widerstand ein Fotowider- F i g. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen

stand, der zweckmäßig die gleiche Empfindlichkeits- 15 Vorrichtung,

charakteristik wie die Fotoelemente der Fotobatterie Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel,

hat. F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel und

Konstruktiv wird die Vorrichtung so ausgebildet, Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er-

daß der Widerstand im gleichen Beleuchtungsbereich findung.

wie die Fotoelemente liegt. Um den Leitwertverlauf 20 Die F i g. 1 zeigt einen typischen Beleuchtungs-

des Widerstands optimal an die Charakteristik des stärkeverlauf über einen Tag. Im Gegensatz zur

Gleichspannungswandlers anzupassen, kann gemäß konstanten Beleuchtungsstärke, beispielsweise im

einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Wider- Weltraum, hängt die Beleuchtungsstärke in einem

stand von einem Graufilter abdeckbar sein. Zimmer bzw. an der Außenwand eines Hauses sehr

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung 25 wesentlich von der Tageszeit, aber auch von der

liegen darm, daß der den Wandler steuernde Wider- wechselnden Bewölkung ab.

stand nicht vom gesteuerten Belastungsstrom durch- Der Beleuchtungsstärkeverlauf gemäß der Fig. 1 flössen wird. Im steuernden Widerstand treten dem- zeigt, daß die Lichteinstrahlung unvermittelt auf gemäß nur relativ geringe Verluste auf, was insbe- relativ hohe Werte, beispielsweise bei B 3, ansteigen, sondere in denBereichenniedrigerBeleuchtungsstärke 30 aber auch unvermittelt auf relativ niedrige Beleuchvon Vorteil ist. Der Einsatz des Widerstands mit von tungsstärken abfallen kann. Mit bekannten Schaltunder Beleuchtungsstärke abhängigen Leitwert ermög- gen, die für eine dauernde maximale Beleuchtungslicht, daß die Fotoelemente bei allen Beleuchtungs- stärke ausgelegt sind, kann unter den in der Fig. 1 stärken ständig im Bereich ihrer entsprechenden dargestellten Verhältnissen kein optimaler Wirkungsmaximalen Leistungsabgabe arbeiten können. Der 35 grad für alle Beleuchtungsstärken erreicht werden. Spannungswandler gestaltet die am Kondensator der Für terrestrische Bedingungen ist eine Schaltung er-Fotobatterie abgenommene Spannung stets so, daß forderlich, die einen guten Wirkungsgrad für alle die Fotoelemente in ihrem charakteristischen Kenn- Bereiche der Beleuchtungsstärken hat.
linienknick der Stromspannungskennlinie arbeiten. F i g. 2 zeigt für ein derzeit erhältliches Foto-Im einzelnen wirkt der Widerstand mit dem von der 40 element die Kennlinien, die sich bei den in der Fi g. 1 Beleuchtungsstärke abhängigen Leitwerk steuernd so dargestellten Beleuchtungsstärken Bl, B 2 und B 3 auf die Frequenz des Wandlers ein, daß der Foto- ergeben. Im doppellogarithmischen Maßstab der batterie bei allen Beleuchtungsstärken jeweils nur so F i g. 2 weisen die Einzelkennlinien scharfe Knicke viel Energiemengen entnommen werden, wie die auf. Der Kennlinienknick tritt bei der Kennlinie 1 Fotoelemente nachzuliefern imstande sind. Diese 45 beim Punkt 4 auf, bei der Kennlinie 2 beim Punkt 5 Anpassung hat zur Folge, daß die erfindungsgemäße und bei der Kennlinie 3 beim Punkt 6. Unterhalb Vorrichtung bei starker Beleuchtung imstande ist, der Kennlinie 1 ist ein Rechteck mit einer Linie aus rasch die günstigsten Verhältnisse auszunutzen und Strichen und zwei Punkten angedeutet. Die Fläche den Energiespeicher aufzuladen. dieses Rechtecks stellt die maximal erzeugbare

Man gelangt auf diese Weise zu einer optimalen 50 Leistung, bei der Beleuchtungsstärke B1 dar.
Ausbeute der Lichtenergie. Mit der Erfindung wird Ein entsprechendes Rechteck unter der Kurve 2 ist erreicht, daß die Werte der Leistungsabgabe aus der gestrichelt dargestellt, während das Rechteck unter Fotobatterie mit der Beleuchtungsstärke variieren: der Kurve 3 durch eine strichpunktierte Linie anbei starker Beleuchtung findet eine hohe Entnahme gedeutet ist. Die Ortskurve?, welche die optimalen aus der Fotobatterie statt, wohingegen bei schwacher 55 Arbeitspunkte 4, 5 und 6 miteinander verbindet, ist Beleuchtung der Batterie nur so viel Energie ent- zugleich diejenige Kennlinie, die für das optimale nommen wird, wie nachgeliefert werden kann. Auf Arbeiten einer Vorrichtung zum Umwandeln von diese Weise laßt sich nicht nur der Wirkungsgrad Lichtenergie in elektrische Energie bei wechselnden gegenüber vergleichbaren Vorrichtungen erhöhen, Beleuchtungsstärken B maßgebend ist.
sondern es wird auch der Verlauf der Wirkungsgrad- 60 Um diese Ortskurve zu erreichen, muß die Vorkurve begradigt, so daß der Wirkungsgrad in Zeit- richtung zum Umwandeln von Lichtenergie in elekspannen mit schlechter Beleuchtung ebenso gut ist irische Energie so ausgelegt sein, daß sie an den wie bei optimaler und sehr guter Beleuchtung. Fotoelementen immer die Spannung Uph vorgibt, die

Da die derzeit erhältlichen Fotoelemente nur für die optimalen Arbeitspunkte auf der Ortskurve 7

relativ niedrige Eigenwirkungsgrade besitzen, führt 65 notwendig ist.

die erfindungsgemäße Verbesserung zu einer merk- Die F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild einer er-

lichen Steigerung der Energieausbeute. Dieses ist findungsgemäßen Vorrichtung. Eine mit U bezeich-

überall dort von ausschlaggebender Bedeutung, wo nete Fotobatterie enthält Fotoelemente 12, die mit

einem Kondensator 13 parallelgeschaltet sind. Diese Fotobatterie 11 ist an einen Gleichspannungswandler 14 angeschlossen, dessen Frequenz durch einen Widerstand 18 gesteuert wird, dessen Leitwert von der Beleuchtungsstärke abhängt. Wie der F i g. 3 zu entnehmen ist, sind die Fotoelemente 12 und der Widerstand 18 mit dem von der Beleuchtungsstärke abhängigen Leitwert im gleichen Beleuchtungsbereich 28 angeordnet. Wichtig ist, daß auch alle Fotoelemente 12 innerhalb dieses Beleuchtungsbereichs

28 angeordnet sind. Wurden nur einzelne Fotoelemente 12 von der vollen Beleuchtungsstärke beeinflußt werden, andere hingegen von einer geringeren Beleuchtungsstärke, so würden diese einen Belastungswiderstand für die voll beleuchteten Fotoelemente darstellen.

Vor dem Widerstand 18 mit dem von der Beleuchtungsstärke abhängigen Leitwert kann ein Graufilter

29 vorgesehen sein, um den Leitwertverlauf des Widerstands 18 optimal an die Charakteristik des Wandlers 14 anzupassen.

Am Gleichspannungswandler 14 können beliebige Verbraucher 16 oder 17 vorgesehen sein. Der Verbraucher 16 deutet einen Kondensator an, wohingegen im Verbraucher 17 Akkus angedeutet sind, die als Energiespeicher dienen.

Durch den Widerstand 18 mit von der Beleuchtungsstärke abhängigen Leitwert wird die Frequenz des Wandlers gesteuert. Es sind Wandlerschaltungen, beispielsweise nach den F i g. 4 und 6, möglich, bei denen die Frequenz sich bei abnehmender Beleuchtungsstärke erhöht und bei zunehmender Beleuchtungsstärke erniedrigt. Es kann auch eine Wandlerschaltung, etwa nach F i g. 5, verwendet werden, bei der die Frequenz mit steigender Beleuchtungsstärke zu- und bei sinkender Beleuchtungsstärke abnimmt. In beiden Fällen wird dem Kondensator 13 jeweils nur so viel Energie entnommen, wie bei der jeweils herrschenden Beleuchtung durch die Fotoelemente 12 nachgeliefert werden kann. Bei geringer Beleuchtung sind die jeweils entnommenen Energiemengen aus dem Kondensator 13 klein, wohingegen bei starker Beleuchtung große Energiemengen entnommen werden. Hierdurch erreicht man, daß die Spannung an den Fotoelementen 12 stets an den optimalen Arbeitspunkten der Ortskurve 7 gemäß der F i g. 2 gehalten wird. Die Fotoelemente 12 können dabei eine maximale, der jeweiligen Beleuchtung entsprechende elektrische Energiemenge an den Kondensator 13 abgeben.

Die F i g. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Gleichspannungswandler 14_t ist an die Spannung EZ₁ der Fotobatterie 11 angeschlossen. Sein Transformator 2I₁ hat eine Primärwicklung W₁, die auf eine Rückkopplungswicklung W₃ sowie auf eine Sekundärwicklung W₁, arbeitet. Im Sekundärkreis ist eine Diode vorgesehen. Die Abgabespannung ist mit £/., bezeichnet.

Die Basis eines Schalttransistors 22 ist über die Rückkopplungswicklung W₃ an einen Verbindungspunkt 2O₁ eines ÄC-Glieds gelegt, welches aus einem Widerstand 18_t mit von der Beleuchtungsstärke abhängigem Leitwert und einem Kondensator 19_t gebildet ist. Mit Hilfe des Widerstands IS₁ wird der Arbeitspunkt des Schalttransistors 22 festgelegt. Über den Kondensator 19_t gelangen die in der Rückkopplungswicklung W₃ induzierten Spannungsstöße zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 22. Die Frequenz des Gleichspannungswandlers 14_X ist bestimmt durch die Induktivität der Wicklung W₁ desTransformators21₁, durch das Verhältnis der Wicklungen W₁/ W₃ sowie durch die jeweiligen Werte desÄC-Glieds, das aus dem Widerstand IS₁ und dem Kondensator 19j besteht. Bei richtiger Bemessung paßt der Widerstand IS₁ die Frequenz des Wandlers 2I₁ so an die Be-

leuchtungsverhältnisse an, daß bei schwacher Beleuchtung eine hohe Frequenz und bei starker Beleuchtung eine niedrige Frequenz erreicht wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die F i g. 5. Ein Gleichspannungswandler 14₂ arbeitet mit einem

Transformator 2I₂, der eine Primärwicklung W₁ und eine Sekundärwicklung W₂ hat, die über eine Diode eine Ausgangsspannung U₂ erzeugt. Der Stromkreis für die Primärwicklung W₁ wird durch einen Schalttransistor 26 geschaltet, der von einem Unijunction-Transistor 25 gesteuert wird. Der Emitter des Unijunction-Transistors 25 ist an einen Verbindungspunkt 2O₂ eines ÄC-Glieds angeschlossen, welches aus einem Widerstand IS₂ mit von der Beleuchtungsstärke abhängigem Leitwert und einem Kondensator 19» besteht. Der Gleichspannungswandler 14₂ ist wieder an die Ausgangsspannung U₁ der Fotobatterie 11 angeschlossen.

Sobald sich der Kondensator 19₂ über den Widerstand 18₂ bis zur Zündspannung des Unijunction-Transistors 25 aufgeladen hat. wird der Schalttransistor 26 über den Unijunction-Transistor 25 angesteuert, der einen Stromstoß durch die Primärwicklung W₁ des Transformators 2I₂ freigibt. Die Aufladezeit des Kondensators 19, wird von dem Widerstand IS₂ vorgegeben.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 6 arbeitet mit einem Gleichspannungswandler 14₃, der als Gegentaktwandler mit einem Transformator 2I3 ausgebildet ist. Primärwicklungen W₁₁ und W₁₂ dieses Transformators arbeiten im Gegentakt auf eine Sekundärwicklung W_n, die über einen Gleichrichter eine Ausgangsspannung U₂ erzeugt. Der Transformator 2I₃ weist ferner zwei Rückkopplungswicklungen W₃₁ und $-'32 auf, die auf die Basen von Schalttransistoren 23 und 24 arbeiten. Der Verbindungspunkt 2O3 des auch hier vorhandenen RC-Glieds aus einem Widerstand I83 mit von der Beleuchtungsstärke abhängigem Leitwert und einem Kondensator 19₃ ist mit der Mittelanzapfung der Rückkopplungswicklungen W₃₁ und W₃₂ verbunden. Am ÄC-Glied liegt zudem die Spannung U₁ der Fotobatterie 11 an.

Welches der Ausführungsbeispiele gemäß den F i g. 4 bis 6 im Einzelfall eingesetzt wird, hängt davon ab, wie die Raumverhältnisse zum Anbringen der Fotoelemente 12 oder zum Unterbringen der Transformatoren 2I₁ bis 2I₃ sind. Bei geringem Platz empfiehlt es sich, eine Schaltung gemäß der F i g. 4 zu wählen. Wenn die Platzverhältnisse nicht so beschränkt sind, wird sich eine Schaltung nach der F i g. 6 anbieten, die eine relativ große Leistungsübertragung zuläßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Verwendung in Verbindung mit Feuerzeugen, Uhren, Meßgeräten und allen Aggregaten, die durch Batterien gespeist werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

400 mV und eine Leistung von nahezu 40 mW abPatentansprüche: zugeben. Obwohl diese Ausgangsleistung für viele Fälle ausreicht, werden für die meisten Anwendun-

1. Vorrichtung zum Umwandeln von Licht- gen höhere Spannungen verlangt. Diese können einenergie in elektrische Energie mit einer Foto- 5 fach dadurch hergestellt werden, daß mehrere Fotobatterie, die aus mindestens einem Fotoelement elemente in Reihe geschaltet werden.

mit parallelgeschaltetem Kondensator besteht, Wenn bei geringen Energiemengen höhere Spaneinem an die Fotobatterie angeschlossenen Gleich- nungen benötigt werden und wenn nicht genügend spannungswandler sowie einem von diesem ge- Platz zur Verfügung steht, müssen jedoch andere speisten Verbraucher, dadurch gekenn- io Wege als die der Vervielfachung der Zahl der Fotozeichnet, daß ein Gleichspannungswandler elemente beschriften werden.

(14) mit steuerbarer Frequenz verwendet ist und In einem bekannten Fall werden zweiFotoelemente daß zur Frequenzsteuerung ein optisch vom Be- mit einer Fläche von je 4 cm² in Reihe geschaltet leuchtungsbereich, in dem die Fotobatterie liegt, und an einen Gleichspannungswandler angeschlossen, beeinflußbarer Widerstand (18) mit einem von 15 der als Gegentakt-Sinus-Oszillator ausgebildet ist. der Beleuchtungsstärke (B) abhängigen Leitwert Der Wandler besitzt bei der niedrigen Eingangsvorgesehen ist. spannung von 0,8 V einen relativ guten Wirkungs-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- grad von etwa 0,6 und stellt an einem Lastwiderkennzeichnet, daß der Widerstand (18) Bestand- stand von 5 kQ eine Klemmenspannung von anteil eines i?C-Glieds (18,19) ist. 20 nähernd 13 V zur Verfügung (Telefunken-Laborbuch

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- V 1971, Seiten 340 und 341).

kennzeichnet, daß die Verbindungsstelle (2O₁,2O₃) Eine derartige Vorrichtung zur Umwandlung von

zwischen dem Widerstand (18,18₃) und dem Lichtenergie in elektrische Energie ist für volle Son-

Kondensator (19_1; 19₃) des ÄC-Glieds (18,19) neneinstrahlung entworfen. Diese ist praktisch nur

über eine Rückkopplungswicklung (W₃, W₃₁, 25 im Weltraum gegeben. Deshalb vermag die bekannte

W₃₂) des Gleichsparmungswandlers (14_X, 14₃) an Vorrichtung auch nur unter den dort herrschenden

die Basis eines Schalttransistors (22) oder von Bedingungen ständig mit einem optimalen Wirkungs-

Schalttransistoren (23,24) angeschlossen ist. g_rad zu arbeiten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Anders verhält sich diese bekannte Vorrichtung kennzeichnet, daß die Verbindungsstelle (2O₂) 30 unter den auf der Erde üblichen Beleuchtungsverzwischen dem Widerstand (18g) und dem Kon- hältnissen oder gar unter den in einem Zimmer herrdensator (19₂) des 2?C-Glieds (18,19) an den sehenden Bedingungen. Hier kommt die Beleuch-Emitter eines im Gleichspannungswandler (14₂) tungsstärke auch nicht annähernd auf die Weltraumvorgesehenen Unijunction-Transistors (25) ange- werte. Dunst und Wolken bedingen, daß die Fotoschlossen ist. 35 elemente nur mit einem Bruchteil der im Weltraum

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 herrschenden Beleuchtungsstärke bestrahlt werden, bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wider- Hinzu kommt, daß die Beleuchtungsstärke auf der stand (18) ein Fotowiderstand ist. Erde rasch wechselt. Wird beispielsweise unter direk-

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- ter Sonneneinstrahlung eine Beleuchtungsstärke von kennzeichnet, daß der Widerstand (18) die glei- 40 60 000 Lux gemessen, so ergibt sich in einem normal ehe Empfindlichkeitscharakteristik wie die Foto- beleuchteten Zimmer am Fenster eine Beleuchtungselemente (12) der Fotobatterie (11) hat. stärke von rund 6000 Lux und im Zimmer, gegen die

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Decke gemessen, nur eine Beleuchtungsstärke von bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wider- 3000 Lux. Ziehen Wolken auf, kann die Beleuchstand (18) im gleichen Beleuchtungsbereich (28) 45 tungsstärke im Zimmer unvermittelt auf Werte zwiwie die Fotoelemente (12) liegt. sehen nur 200 und 600 Lux absinken.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Unter diesen Bedingungen ist die bekannte Vorbis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wider- richtung praktisch nicht geeignet, stets mit optimalem stand (18) von einem Graufilter (29) abdeckbar Wirkungsgrad zu arbeiten. Der Wirkungsgrad sinkt ist. 50 bei relativ niedrigen Beleuchtungsstärken auf tiefe,

für eine Energieumwandlung uninteressante Werte ab. Hinzu kommt, daß für die meisten Anwendungen

keine sinusförmige Ausgangsspannung benötigt wird.

Der Aufwand, der zur Erreichung einer Sinusschwin-55 gung aufgebracht werden muß, ist in vielen Fällen

nicht notwendig.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Zur Elektrizitätsversorgung kleiner Geräte, vor-

zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische zugsweise von Haushaltsgeräten, wird sich daher die Energie mit einer Fotobatterie, die aus mindestens bekannte Vorrichtung nicht eignen,
einem Fotoelement mit parallelgeschaltetem Konden- 60 Eine andere bekannte Anordnung zur unmittelsator besteht, einem an die Fotobatterie angeschlos- baren Ausnutzung der Sonneneinstrahlung ist so aufsenen Gleichspannungswandler sowie einem von die- gebaut, daß mit ihr auch Zeiten ungünstiger Beleuchsem gespeisten Verbraucher. rung berücksichtigt werden. Man lädt zunächst im

Zum Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Pufferbetrieb Akumulatoren auf, die ihrerseits Meß-Energie werden Fotoelemente verwendet. Eine be- 65 geräte oder Uhren mit Strom versorgen oder chemikannte Siliciumzelle, beispielsweise mit einer Fläche sehe oder mechanische Vorgänge auslösen,
von 20 mm χ 20 mm, ist imstande, bei Bestrahlung Auch diese Schaltung arbeitet mit einem Sperr-

mit direktem Sonnenlicht eine Spannung von etwa wandler zwischen z. B. acht in Reihe geschalteten