DE29507501U1 - Portable electric light with a fluorescent lamp - Google Patents
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Description
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Tragbare elektrische Leuchte mit einer LeuchtstofflampePortable electric lamp with a fluorescent lamp
Die Erfindung betrifft eine tragbare elektrische Leuchte mit einer Leuchtstofflampe und einem integriertem Laderegler zum Aufladen eines eingebauten Akkumulators aus einer externen Stromversorgungsquelle, insbesondere aus einem Solarmodul.The invention relates to a portable electric lamp with a fluorescent lamp and an integrated charge controller for charging a built-in accumulator from an external power supply source, in particular from a solar module.
Aus der DE 39 22 024 ist bereits eine Akku-Leuchte bekannt, die für sich Universalität (Auto und Haushalt), Leistung aus kleinem Volumen (Ni-Cd-Akkus und Leuchtstoffröhre) und enormer Lebensdauer (10000 h Leuchtstoffröhre, 1000 Zyklen Ni-Cd-Akkus) in Anspruch nimmt. Erreicht werden sollen diese Leistungsmerkmale insbesondere durch eine spezielle Elektronik (2-Takt-Wandler mit Starthilfe am Reflektor). Die Leuchte ist in einer Halterung untergebracht, die gleichzeitig das Ladeteil beinhaltet. Das Ladeteil ist an das Auto-Bordnetz angeschlossen. Ferner kann die Leuchte direkt an die Autosteckdose, oder die Zigarettenanzünderbuchse angeschlossen werden. Zur Verwendung im Haushalt dient ein besonderes Netzsteckerladegerät, das an das Lichtnetz im Haushalt angeschlossen ist. Als Leuchtstofflampe ist eine Energiesparlampe vorgesehen. A battery-powered lamp is already known from DE 39 22 024, which claims to be universal (car and household), high performance from a small volume (Ni-Cd batteries and fluorescent tubes) and an enormous service life (10,000 hours fluorescent tube, 1,000 cycles Ni-Cd batteries). These performance characteristics are to be achieved in particular by special electronics (2-stroke converter with jump start on the reflector). The lamp is housed in a holder that also contains the charger. The charger is connected to the car's electrical system. The lamp can also be connected directly to the car socket or the cigarette lighter socket. For use in the home, a special plug-in charger is used, which is connected to the household lighting network. An energy-saving lamp is provided as the fluorescent lamp.
Nach der DE 35 19 370 Al wird die Betriebsbereitschaft von galvanischen Elementen, bzw. eines mit derartigen Elementen versehenen Geräts, wie Taschenlampe, durch integrierte Solarzellen gesichert, die die Selbstentladeverluste der unbelasteten Batterie durch Erhaltungsladung ausgleicht.According to DE 35 19 370 Al, the operational readiness of galvanic elements or of a device equipped with such elements, such as a flashlight, is ensured by integrated solar cells, which compensate for the self-discharge losses of the unloaded battery by trickle charging.
Weiter ist aus der DE 35 37 947 Al ein Verfahren zur Ladung von Akkumulatoren, insbesondere Bleiakkumulatoren, aus kurzschlußfesten Stromquellen, insbesondere Solargeneratoren, bekannt. In der angegebenen Ladeschaltung wird durch Kurzschlie-Furthermore, DE 35 37 947 A1 discloses a method for charging accumulators, in particular lead accumulators, from short-circuit-proof power sources, in particular solar generators. In the charging circuit specified, short-circuiting
.&Ggr;.&Ggr;
."»&Ggr;" ilpat/19520DE-6(9) * · · · · ."»&Ggr;" ilpat/19520EN-6(9) * · · · ·
ßen des Solargenerators mittels eines Halbleiterschalters eine Überladung des Akkumulators sowie eine Entladung des Akkumulators über den Solargenerator durch eine sperrende Halbleiterdiode verhindert.Overcharging of the battery via the solar generator using a semiconductor switch and discharging of the battery via the solar generator are prevented by a blocking semiconductor diode.
Aus dem DE 88 09 222 Ul ist eine Solarzellenladestromvorrichtung mit dauerhafter Stromabnahme am Akkumulator bekannt, die auf Basis eines Spannungswandlers arbeitet. Eine optische Ladekontrolle mit einer LED ist vorgesehen. Ferner ist ein Entladeschutzmodul vorhanden, der einen Rückstrom zu den Akku-Zellen verhindert.DE 88 09 222 Ul discloses a solar cell charging device with permanent current consumption from the battery, which works on the basis of a voltage converter. An optical charging control with an LED is provided. There is also a discharge protection module that prevents reverse current to the battery cells.
Ferner ist eine tragbare elektrische Leuchte bekannt, die mit einer Energiesparlampe ausgerüstet und deren Bleiakkumulator vorzugsweise mittels eines Solarmoduls aufgeladen wird. Der Bleiakkumulator und die Ladeschaltung sind im Unterteil der Leuchte untergebracht.Furthermore, a portable electric lamp is known which is equipped with an energy-saving lamp and whose lead accumulator is preferably charged by means of a solar module. The lead accumulator and the charging circuit are housed in the lower part of the lamp.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktionalität einer tragbaren elektrischen Lampe zu erhöhen.The object of the invention is to increase the functionality of a portable electric lamp.
Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 angegeben.The object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. Further advantageous embodiments are specified in claims 2 to 12.
Durch die Erfindung wird es möglich, alternativ oder zusätzlich zu der Leuchtfunktion der tragbaren Leuchte einen oder mehrere zusätzliche Verbraucher anzuschließen. Insbesondere läßt sich über die Verbraucherbuchse ein tragbarer Rundfunkempfänger oder ein tragbarer Fernsehempfänger betreiben. Beispielhaft werden als weitere Verbraucher Rasierapparat, Tischventilator und Funktelefon genannt. Entsprechend der Größe des verwendeten Akkumulators und des Ladestroms sind den anschließbaren Verbrauchern Grenzen gesetzt.The invention makes it possible to connect one or more additional consumers as an alternative or in addition to the lighting function of the portable lamp. In particular, a portable radio receiver or a portable television receiver can be operated via the consumer socket. Examples of other consumers include a razor, table fan and radio telephone. Depending on the size of the accumulator used and the charging current, there are limits to the number of consumers that can be connected.
Besonders interessant sind die neu erschlossenen Anwendungsgebiete für Leuchten, die mit Solarstromgeneratoren gekoppelt sind, da hierdurch die Nutzung zusätzlicher Verbraucher inParticularly interesting are the newly developed areas of application for lights that are coupled with solar power generators, as this enables the use of additional consumers in
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Gebieten ermöglicht wird, die energetisch noch nicht erschlossen sind und für die der Einsatz von Trockenbatterien zu aufwendig ist.areas that are not yet developed for energy and for which the use of dry batteries is too expensive.
Zur Erhöhung der Gebrauchseigenschaften tragen weiterhin bei ein Verpolschutz an beiden Buchsen, Schutz vor Rückstrom, Schutz vor Überlastung, Kurzschluß und defekter Lampe, Schutz vor Überladung und Tiefentladung des Akkumulators, kein Ruhestromverbrauch der Ladeschaltung, Zustandsanzeige über Leuchtdioden und lange Leuchtdauer der Lampe bei ausreichender Lichtstärke.Further features that improve the usability are reverse polarity protection on both sockets, protection against reverse current, protection against overload, short circuit and defective lamp, protection against overcharging and deep discharging of the battery, no idle current consumption of the charging circuit, status display via LEDs and long lamp burn time with sufficient light intensity.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist der Stromlaufplan der Leuchtenschaltung dargestellt.The invention will be explained in more detail using an embodiment. The circuit diagram of the lighting circuit is shown in the accompanying drawing.
Eine Moduleingangsbuchse Xl zum Anschluß eines nicht näher dargestellten Solarmoduls der Leistungsklasse von vorzugsweise 5 Wp bis 12Wp mit einem optimalen Arbeitspunkt bei 15,5 V bis 19 V und einem maximalen Arbeitsstrom von 1 A ist mittels einer Diode VD3 verpolungsgeschützt.A module input socket Xl for connecting a solar module (not shown in detail) with a power class of preferably 5 Wp to 12 Wp with an optimal operating point at 15.5 V to 19 V and a maximum operating current of 1 A is protected against reverse polarity by means of a diode VD3.
Die eigentliche Ladeschaltung besteht im wesentlichen aus einem Längsregler Nl für einen wartungsfreien Bleiakkumulator von beispielsweise 12V, 6,5 Ah, einer Zuschaltautomatik mit den Transistoren VTl, VT2 und den Widerständen Rl, R2, R3, R4, den Kondensatoren Cl, C3, dem Speicherkondensator C2 und der Freilaufdiode VDl. Eine Schutzdiode VD3 dient als Verpolschutz für den Solarmodul und als Rückstromschutzdiode.The actual charging circuit essentially consists of a series regulator Nl for a maintenance-free lead accumulator of, for example, 12V, 6.5 Ah, an automatic connection with the transistors VTl, VT2 and the resistors Rl, R2, R3, R4, the capacitors Cl, C3, the storage capacitor C2 and the freewheeling diode VDl. A protective diode VD3 serves as reverse polarity protection for the solar module and as a reverse current protection diode.
Die Ladeschaltung entzieht dem Akkumulator keinen Ruhestrom, da eine Zuschaltung des Ladereglers (Nl) erst beim Anliegen einer ausreichenden Ladespannung (1 V über der Akkumulatorenspannung} erfolgt.The charging circuit does not draw any quiescent current from the battery, since the charge controller (Nl) is only switched on when there is a sufficient charging voltage (1 V above the battery voltage).
Gegen die Verpolung des nicht näher dargestellten Bleiakkumulators dient eine Reihenschaltung von einer 2A-Sicherung El und einer in Verpolrichtung durchlassenden Diode VD9. BeiA series connection of a 2A fuse El and a diode VD9 that passes through in the direction of polarity reversal serves to prevent the lead accumulator (not shown in detail).
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Verpolung wird der Akkumulator über die Diode Vd9 kurzgeschlossen und die Sicherung El spricht an.If the polarity is reversed, the battery is short-circuited via the diode Vd9 and the fuse El is triggered.
Die Sicherung El schützt weiterhin vor überhöhtem Ladestrom und zu hoher Stromaufnahme eines Verbrauchers bzw. Kurzschluß an der DC-Verbraucherausgangsbuchse X2.The fuse El also protects against excessive charging current and excessive current consumption of a consumer or short circuit at the DC consumer output socket X2.
Eine LED VD2 zeigt anf sobald die Ladespannung vom Solarmodul anliegt und der Akkumulator aufgeladen wird. Ein Überladen des Akkumulators ist aufgrund des Überladeschutzes (Nl, VD2) nicht möglich.An LED VD2 indicates as soon as the charging voltage from the solar module is present and the battery is being charged. Overcharging the battery is not possible due to the overcharge protection (Nl, VD2).
Mittels eines dreistufigen Kippschalters Sl sind folgende Betriebsweisen wählbar:The following operating modes can be selected using a three-stage toggle switch Sl:
1. EIN DC-Ausgang (Sl, 1)1. ON DC output (Sl, 1)
2. AUS (Mittelstellung)2. OFF (middle position)
3. EIN DC-Ausgang und EIN Lampe (Sl, 2).3. ONE DC output and ONE lamp (Sl, 2).
Zunächst soll die Wirkungsweise der Schaltung bei Schaltstellung 1 beschrieben werden:First, the operation of the circuit in switch position 1 will be described:
In Schaltstellung 1 ist nur die DC-Verbraucherausgangsbuche X2 eingeschaltet. Es können externe Verbraucher bis zu 1,2 A und 12 V direkt angeschlossen werden. Eine Diode VDIl im Stromlängspfad dient als Rückstromsperre.In switch position 1, only the DC consumer output socket X2 is switched on. External consumers up to 1.2 A and 12 V can be connected directly. A diode VDIl in the longitudinal current path serves as a reverse current blocking device.
Durch den Transistor VT7 mit den Widerständen R26, R27, R28, den Kondensatoren CIl, C13 und der Diode VDlO wird die Stromentnahme an der Verbraucherausgangsbuchse X2 überwacht und bei Überschreitung des eingestellten Wertes, z.B. bei Kurzschluß am Ausgang, abgeschaltet. Hierzu dient ein Tiefentladeschutz für den Akkumulator, bestehend aus dem OP-Verstärker N2, den Widerständen R8, R9, RIO, R20, dem Kondensator C5 und dem MOSFET VT3. Die Abschaltschwelle für den Tiefentladungsschutz ist durch eine Schwelleneinstellschaltung, bestehend aus dem Spannungsteiler R21, R22 und der Spannungsreferenz VD4 mit dem Vorwiderstand R5 sowie dem Kon-The transistor VT7 with the resistors R26, R27, R28, the capacitors CIl, C13 and the diode VDlO monitors the current consumption at the consumer output socket X2 and switches it off if the set value is exceeded, e.g. if there is a short circuit at the output. This is done by a deep discharge protection for the battery, consisting of the OP amplifier N2, the resistors R8, R9, RIO, R20, the capacitor C5 and the MOSFET VT3. The switch-off threshold for the deep discharge protection is set by a threshold setting circuit, consisting of the voltage divider R21, R22 and the voltage reference VD4 with the series resistor R5 and the capacitor.
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densator C4 einstellbar. Die Entladetiefe läßt sich zur Schonung des Akkumulators mit dem Potentiometer R21 auf 50% bis 80% werksseitig voreinstellen. Mit der Einstellung für die zulässige Entladetiefe wird zugleich der Schwellwert einer Vorwarnstufe, bestehend aus den Widerständen RlI bis R14, dem Kondensator C6 und der Diode VD7, eingestellt. Eine LED VD8 signalisiert im Zusammenwirken mit dem OP-Verstärker N2, dem Kondensator C8, den Widerständen R15 bis R18 und der Diode VD6 bei etwa 10% der noch verfügbaren Akkumulatorenkapazität, daß alsbald die Abschaltschwelle erreicht ist und die Abschaltung erfolgen wird.capacitor C4. The depth of discharge can be preset at the factory to 50% to 80% using the potentiometer R21 to protect the battery. The setting for the permissible depth of discharge also sets the threshold value of a pre-warning stage, consisting of the resistors RlI to R14, the capacitor C6 and the diode VD7. An LED VD8, in conjunction with the OP amplifier N2, the capacitor C8, the resistors R15 to R18 and the diode VD6, signals at about 10% of the battery capacity still available that the shutdown threshold has soon been reached and shutdown will occur.
Die Rücksetzung des Tiefentladeschutzes erfolgt durch Entladung der Kapazität C4 über die Diode VD12 in der Schalterstellung 2 (AUS) des Dreistellungsschalters Sl.The deep discharge protection is reset by discharging the capacitance C4 via the diode VD12 in switch position 2 (OFF) of the three-position switch Sl.
In Schaltstellung 3 ist zusätzlich die Leuchtstofflampe Hl, eine 7W-Energiesparlampe, eingeschaltet. Über den Transistor VT6, die Widerstände R24, R25 und den Kondensator C12 und die Diode VDlO wird die Lampe Hl und die elektronische Zündschaltung auf eventuellen Kurzschluß überwacht. Ansonsten wirken ebenso die Überstromüberwachung, die Vorwarnung für alsbaldige Abschaltung und der Tiefentladeschutz.In switch position 3, the fluorescent lamp Hl, a 7W energy-saving lamp, is also switched on. The lamp Hl and the electronic ignition circuit are monitored for possible short circuits via the transistor VT6, the resistors R24, R25 and the capacitor C12 and the diode VDlO. Otherwise, the overcurrent monitoring, the advance warning for imminent shutdown and the deep discharge protection also work.
Die Ansteuerschaltung für die Lampe Hl besteht aus dem Vorschaltgerät mit den Transistoren VT4, VT5, dem Transformator TRl, der Drossel Ll, dem Vorschaltkondensator C9, dem Vorwiderstand Rl9 und der Störschutzbeschaltung, bestehend aus dem Widerstand R23 und dem Kondensator ClO. Die Lampe Hl wird auf etwa 50% ihrer Stromentnahme gedrosselt, was noch eine akzeptable Lichtausbeute bedeutet.The control circuit for the lamp Hl consists of the ballast with the transistors VT4, VT5, the transformer TRl, the choke Ll, the series capacitor C9, the series resistor Rl9 and the interference protection circuit, consisting of the resistor R23 and the capacitor ClO. The lamp Hl is throttled to about 50% of its current consumption, which still means an acceptable light output.
Durch die komfortable Schaltungstechnik und die universelle Anwendungsmöglichkeit ist die erfindungsgemäße Leuchte als echte Bereicherung der Technik zu werten.Due to the convenient circuit technology and the universal application possibilities, the lamp according to the invention can be considered a real enrichment of technology.
- hierzu 1 Blatt Zeichnungen -- 1 sheet of drawings -
Claims (12)
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