Solární pohon Citizen Eco-Drive

Tagy: Technologie a pojmy | Citizen | Klasické

Radek Vyhlídal | 6.12.2018 | 5 MIN | 10x komentář

Proč je značka Citizen jedna z nejúspěšnějších v hodinářském byznysu? Důvodů je více, jedním z nich je bezesporu technologie solárního dobíjení, kterou si zde blíže představíme.

Systém solárního dobíjení baterie Eco-Drive

Asi nejvíce dominantní technologií, která Citizen proslavila a kterou naleznete asi v 90 % všech hodinek je systém solárního dobíjení Eco-Drive. Název je zkratka "Ecology Drive", byl zvolen proto aby byl zřejmý její ekologický původ. Jde o technologii, která získává energii pro chod hodinek i ze slabého světla a její nadbytek ukládá do akumulátoru a není proto potřeba měnit baterie.

Jak mechanismus Eco-Drive funguje? Základem je samozřejmě světlo, které prochází sklíčkem a dále číselníkem, který je vyroben ze speciálních světlu propustných materiálů, až k solárnímu článku. Ten mění světlo v energii, kterou poté integrovaný obvod použije či uloží na později do akumulačního článku. Takto získaná elektřina probíhá cívkou a způsobuje magnetizované otáčení rotoru. Ten pohání ozubená kolečka, která posouvají ručky hodinek.

Výše popsaný mechanizmus vypadá jednoduše, to však ve skutečnosti není. Citizen na vývoji pracuje již přes 40 let a za tu dobu dotáhl vývoj klíčových komponentů jako solární článek, číselník, integrovaný obvod k dokonalosti.

2.6.2023 - Eliška Měrková
Hodinky se solárním napájením – 4 fakta, která byste měli vědět

Solární článek

Klíčovou částí je solární článek, který mění elektromagnetickou energii světla na energii elektrickou. Pro tuto přeměnu je zapotřebí, aby na solární článek dopadlo světlo. To je ale u hodinek problém, protože solární článek není to, na co by jste se chtěli dívat. Dobře to ilustruje první model Citizen Eco-Drive, kde byl solární článek viditelný, což nepůsobilo hezky.

Světově první quartzové hodinky poháněné světlem Citizen Crystron Solar Cell

Citizen proto pracoval na řešení a výsledkem bylo jednak zvýšení účinnosti solárních článků a druhak jejich umístění pod číselník. Při tomto řešení však vzniká dilema. Čim je číselník průhlednější, tím snadněji může solární článek vyrábět energii, ale tím je také více vidět a naopak. Toto dilema společnost Citizen vyřešila vývojem různých typů číselníků a různých typů solárních článků.

Typy solárních článků

Citizen v současné době používá čtyři typy solárních článků ve svých hodinkách se systémem Eco-Drive - standardní, kruhový, tenký a průhledný. Ty umožnily vyrábět hodinky menší, tenčí v atraktivnějších designech. Prvním typem je standardní solární článek, který naleznete ve většině výrobků Citizen. Druhý pak kruhový solární článek (Eco-Drive RING), který je relativní novinkou, vyvíjený Citizenem od roku 2000. Tento typ solárního článku umožňuje používat různé číselníky, včetně těch světlo nepropustných. V této technologii je Citizen unikátní a žádný jiný výrobce ji zatím neumí napodobit.

Další typ solárního článku má tvar prstence. Jeho unikátností je neuvěřitelná tenkost jednoho milimetru! Tento typ článku je dáván do nejtenčích hodinek Citizen jako např. modelové řady Stiletto, která nabízí velmi tenké hodinky s výškou do 5 mm nebo v modelové řadě Eco-Drive One, která nabízí nejtenčí solárně napájené hodinky na světě. Posledním typem je výroba průhledného solárního článku, který je umístěn přímo pod sklíčko a absorbuje světlo odražené od číselníku. Tento solární článek zatím není v žádném modelu, ale pravděpodobně se na něj můžeme v brzké době těšit.

Typy solárních článků Citizen

Typy číselníků

Umístit solární články pod číselník bylo možné jen díky vývoji nových typu číselníků. Oproti prvním modelům, které byly průsvitné z 80 % a solární článek tak byl hodně vidět se v současných modelech setkáte, díky učinnějšímu článku, s propustností pouhých 20 %. Solárního článku si tak ani nevšimnete. To, co Vás okamžitě zaujme u číselníků solárních hodinek Citizen, je jejich rozmanitý design, který nabízejí. Samozřejmě za tím stojí spousta nových technologií jako např. technologie pokovení srážením kovových par, jehož výsledkem je tvrdý keramický materiál umožňující průchod světla a zároveň zcela maskuje solární člálek. Další technologií použitou při výrobě číselníků je URF (Under Reflection Film). Protože u většiny číselníků s Eco-Drive nemůže Citizen použít kov, dodal číselníkům alespoň kovový lesk. Tato možnost využívá rozdílu mezi indexem lomu horní reflexní vrstvy a spodního reflexního plátku, takže číselník dostává krásný kovový lesk i když není vyroben z kovu. Tato technologie je opět napřed oproti konkurenci.

Typy číselníků Citizen

Více o systému Eco-Drive

Jednou z dalších důležitých částí systému Eco-Drive jsou integrované obvody, které jsou "mozkem". V prvních světlem napájených hodinkách však spotřebovávaly hodně elektřiny. Reakcí firmy Citizen bylo zcela od začátku přepracovat integrovaný obvod tak, aby bylo dosaženo minimalizace energetické náročnosti. Té bylo dosaženo změnou konstrukce tak aby pracovaly při malém napětí. Totéž čekalo i motor. Optimalizace motoru znamenala dosáhnout toho, aby fungoval s minimální spotřebou energie bez ohledu na vnější podmínky, jako jsou změny teploty a kolísání napětí baterie. Všechna tato vylepšení přispěla k výraznému snížení spotřeby energie. Oproti prvnímu modelu z roku 1976 se spotřebu podařilo snížit na desetinu. Pro zajímavost, ve srovnání s chytrými hodinkami spotřebovává Eco-Drive jen 1/90 000 energie!

Akumulátor oproti původnímu modelu doznal také značné změny. Z původní výdrže baterie 8 dní se s použitím lithium-iontových akumulátorů délka chodu vyšplhala na 6 měsíců. Vyroben byl dokonce jeden model, jehož doba chodu je závratných 10 let. Šestiměsíční výdrž baterie i v naprosté tmě je neuvěřitelná. Toho ale nebylo dosaženo jen tak, ale opět díky funkci vyvinuté firmou Citizen pro úspory energie. Hodinky například dočasně zastaví ručky, pokud dochází energie a nejsou po určitou dobu vystaveny světlu. Uvnitř ale pořád čas "tiká", jde čistě o zastavení ruček, které se po opětovném vystavení světla vrátí na správnou pozici a začnou se normálně pohybovat. Na docházející energii a přechod do úsporného režimu hodinky upozorní pohybem sekundové ručky ve dvouvteřinových intervalech. CITIZEN také vynalezl světově první indikátor úrovně světla pro analogové hodinky. Ten detekuje intenzitu osvětlení, které dopadá na číselník, a tuto úroveň generování elektrické energie aktuálně zobrazuje, což uživatelům umožňuje snadno zjistit úroveň nabití v jakékoliv dané situaci.

Analogové zobrazení síly dopadajícího světla

Eco-Drive dobíjí nejen sluneční světlo, ale také jakékoliv umělé. Sluneční je však co do účinnosti nejlepší, při ideálních podmínkách s ním hodinky nabijete do plna již za 9 hodin, při zamračené obloze za 45 hodin. Pro srovnání např. pod 30W zářivkou za 150 hodin. Na jeden den provozu však hodinkám stačí pouhé 2 minuty na přímém slunečním světle. Životnost akumulátoru je přibližně 10 let a výměna za nový příjde na něco kolem 1500 Kč. Výrazně však životnost prodloužíte tím, že budete hodinky udržovat ve stále nabitém stavu.

Vývoj systému Eco-Drive v čase

1976 - první světlem napájené analogové quartzové hodinky na světě Citizen Crystron
1986 - zvýšení účinnosti, výroba prvních hodinek s výdrží 200 hodin
1994 - Eco-Drive dostává své jmono
1994 - první model se solárním článkem pod číselníkem Citizen Attesa Solar Power
1995 - první světlem poháněný model s dobou chodu šest měsíců
2000 - nové formy solárních článků, objevily se koncepty jako Solar Ring
2016 - 40. výročí oslavené výrobou nejtenčích světlem napájených hodinek na světě Eco-Drive One