DE3048265A1

DE3048265A1 - "netzunabhaengige, durch solarenergie betriebene leuchte nach dem fluoreszenzkollektorprinzip"

Info

Publication number: DE3048265A1
Application number: DE19803048265
Authority: DE
Inventors: Adolf Prof. Dr.Rer.Nat. 7802 Merzhausen Goetzberger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1980-12-20
Filing date: 1980-12-20
Publication date: 1982-07-22
Also published as: US4441865A

Description

Netzunabhängige, durch Solarenergie betriebene Leuchte nach dem Fluoreszenzkollektorprinzip

An vielen Stellen benötigt man im Freien oder an der Außenwand von Gebäuden Leuchten, die nur relativ kurze Zeit pro Tag in Betrieb sind. Ein Beispiel sind Gartenleuchten oder die Beleuchtung von Haus eingängen. Bisher ist für diese Leuchten eine Leitung zum öffentlichen Netz unabdingbar.

Die Zusammenfassung einiger neuer Entwicklungen der letzten Zeit ermöglicht nun die Konzeption einer netzunabhängigen und daher im Aufstellungsort viel flexibleren Leuchte.

Gemäß der hier beschriebenen Erfindung besteht die Leuchte aus einem Lampenschirm, der gleichzeitig bei Tag dazu dient, Solarenergie einzusammeln, daran angeschlossenen Solarzellen, einer Speicherbatterie und einer hocheffizienten Lampe. Der Lampenschirm besteht dabei aus einem u. in Patentanmeldung P 26 29 641 beschriebenem Fluoreszenzkollektor. Der Fluoreszenzkollektor beruht auf der Lichtsammeiwirkung einer mit Fluoreszenzfarbstoffen dotierten, transparenten Plastikplatte. Fluoreszenz kollektoren können transparent mit verschiedenen Farbtönen, z.B. grün oder orange, hergestellt werden. Der größte Teil der Kanten wird mit einer reflektierenden Schicht bedeckt, sodaß stark konzentriertes Licht an entsprechend ausgesparten Stellen mit kleinflächigen Solarzellen umgewandelt werden kann. Die Sammelwirkung des Kollektors wird durch eine leichte Krümmung der Kollektorfläche nicht wesentlich reduziert, sodaß man nicht nur ebene Flächen, sondern auch kugelförmige oder sonstwie geformte Schirme für die Leuchten entwerfen kann.

Für die Energiekonversion eignen sich besonders integrierte Seriensolarzellen, wie sie in Anmeldung P 2U 24 177. 8 beschrieben sind, da sie in einer einzigen Zelle höhere Spannung liefern und an Fluoreszenzkollektoren gut angepaßt werden können.

Die tagsüber eingesammelte elektrische Energie wird zweckmäßigerweise in einer Speicherbatterie gespeichert, wobei dafür zu sorgen ist, daß bei hohem Strahlungsangebot im Sommer die Batterie nicht überladen wird.

Die solar betriebenen Leuchten werden dadurch besonders interessant, daß effiziente Leuchtstofflampen auf den Markt gebracht werden. Zum Beispiel wurde vor kurzem eine Lampe angekündigt, die den dreifachen Wirkungsgrad der bisherigen Lampen hat.

Da diese Art Lampen nur mit relativ hoher Spannung betrieben werden können, ist es erforderlich, die von den Solarzellen, respektive dem Akku gelieferte niedervoltige Gleichspannung in Wechselstrom umzuformen und hochzutransformieren. Auch hier hat sich in letzter Zeit eine Entwicklung bei den MOS-Leistungstransistoren (z. B. SIPMOS) angebahnt, die erwarten läßt, daß derartige Einheiten effizient und preisgünstig hergestellt werden können.

Es sollen nun Energieversorgung und Verbrauch für zwei Anwendungsfälle, nämlich eine Gartenlampe und eine Hauseingangsleuchte, abgeschätzt werden.

Für die Gartenleuchte wird ein quaderförmiger Schirm mit 4 Seitenflächen

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von 30 χ 40 cm und einer Oberseite von 3 χ 30 cm angenommen, d.h. eine

Gesamtfläche von 0,57 m . Da nicht alle Flächen die gleiche Strahlungsintensität der direkten Strahlung sowie der diffusen Strahlung empfangen, kann man überschlagsmäßig mit etwa der Hälfte der Fläche in Bezug auf die auf eine

2 Ebene einfallende Energie rechnen, d.h. 0.3 m . Die tagsüber eingesammelte Energie ist stark von der Jahreszeit abhängig und schwankt z.B. für Frei-

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bürg zwischen durchschnittlich 5, 5 kWh/m d im Sommer und 0, 8 kWh/m d im Winter. Bei einem Kollektorumwandlungswirkungsgrad von 5 %, wie er mit Fluoreszenzkollektoren erreichbar ist bzw. sein wird, liegt die pro Tag eingesammelte Energie zwischen 82, 5 Wh und 12 Wh. Bei einem Speicherund Schaltungswirkungsgrad von 80% stehen 66 Wh bzw. 9, 6 Wh zu Verfugung,

d.h. eine 10 W-Lampe würde zwischen 6, 6 und 0, 96 h mit der Ladung eines Tages brennen. Da die Speicherkapazität aus Kostengründen begrenzt werden muß, z.B. auf 2 Stunden, ist diese im Sommer gegen Überladung zu schütze.

Das zweite Beispiel ist eine Hauseingangsleuchte, die auf Knopfdruck betätigt wird und dann 3 'min lang leuchtet. Bei einer 10-maligen Betätigung pro Tag ergibt sich eine maximale Brenndauer von 30 min, d. h. auch im ungüns; gen Falle würde die oben angenommene Fläche für den Schirm der Leuchte um den Faktor zwei reduziert werden können bzw: die Stärke der Lampe erhöht werden können.

Neben den genannten Beispielen lassen sich noch viele andere voraussehen.

Zur Ausführungsform der Leuchte ist noch zu bemerken, daß die für die Funktion der Lichtsammlung notwendige Totalreflektion durch Verschmutzur beeinträchtigt wird. Daher kann es erforderlich sein, die Schirme der Leucl ten mit einer transparenten Hülle, die eng anliegen kann, zu überziehen. DL· se Hülle kann aus einer Plastikfolie bestehen.

ORIGINAL

INSPECTED

Claims

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München 19.Leonrodstr. 5* :^: · J^ .* ' : :: ^: 80/13909-ASE

Patentansprüche

(l^/Netzunabhängige Leuchte mit solarelektrischer Energieversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm der Leuchte als Fluoreszenzkollektor ausgebildet ist.
2. Netzunabhängige Leuchte nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des Fluoreszenzkollektors zum Teil mit Solarzellen und zum anderen Teil mit reflektierenden Flächen abgedeckt sind.'
3. Netzunabhängige Leuchte nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die gesammelte Energie in einem aufladbaren Akkumulator gespeichert wird.
4. Netzunabhängige Leuchte nach Anspruch 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß eine hocheffiziente Leuchtstofflampe Verwendung findet.
5. Netzunabhängige Leuchte nach Anspruch 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Schutzschaltung die Überladung und Tiefentladung der Akkubatterie verhindert.
6. Netzunabhängige Leuchte nach Anspruch 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchte als Gartenleuchte ausgebildet ist.
7. Netzunabhängige Leuchte nach Anspruch 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchte automatisch bei Einbruch der Dunkelheit eingeschaltet und bei Erschöpfung der Batterie ausgeschaltet wird.
8. Netzunabhängige Leuchte nach Anspruch 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchte durch Bedienung, eines Schalters eingeschaltet werden kann und sich nach einer vorgegebenen Zeit selbst wieder ausschaltet.