Схема садового светильника на солнечной батарее

Зарядное устройство на солнечных батареях из садовых светильников

В прошлой статье уже рассказывалось о том, как сделать солнечную панель из старых садовых светильников. Так как мощность солнечных элементов используемых в них не столь велика, то для создания панели средней мощности требуется достаточно большое количество элементов. После сборки солнечной панели, у автора осталось еще несколько садовых светильников, но для еще одной солнечной панели их недостаточно. Поэтому автор решил сделать зарядное устройство на основе солнечных элементов, используемых в садовых светильниках.

Материалы, которые использовал автор для создания зарядного устройства на солнечной энергии:
1) отрезок листа фанеры
2) садовые фонари 4 штуки
3) диод Шоттки
4) паяльник и необходимые расходники
5) аккумуляторные батарейки АА или ААА.

Рассмотрим основные этапы создания и сборки данного зарядного устройства.
Для начала автор рассчитал примерное количество солнечных элементов от светильников исходя из их мощности и мощности необходимой для питания аккумуляторных батарей. В итоге для создания зарядного устройство необходимо как минимум четыре садовых светильника.

После этого автор приступил к разборке садовых фонарей, чтобы достать из них солнечные элементы. Так же можно использовать имеющиеся держатели для аккумуляторов, а вот плата и светодиод в данной конструкции не пригодятся.

При желании можно аккуратно отделить солнечные элементы от крышки садового светильника, так как элементы покрыты специальной смолой, то они достаточно крепкие и при должном подходе останутся целыми. После чего поместить эти элементы в пластиковый корпус. Однако проводить подобную процедуру стоит только если вам необходим красивый внешний вид изделия, в ином случае допустимо использование элементов вместе с крышками. Автор не стал добавлять себе работы и просто прикрепил четыре солнечные элемента вместе с крышками на лист фанеры. После этого автор стал соединять элементы в одну конструкцию.

Ниже приведена схема подключения солнечной батареи, которая будет питать аккумуляторы:

В итоге получилось такое зарядное устройство из 4 солнечных элементов от садовых светильников, которые питают аккумуляторные батареи.

Своими руками — Как сделать самому

Как сделать что-то самому, своими руками — сайт домашнего мастера

Светильники на солнечных батареях – ремонт и улучшение своими руками

Как модернизировать садовые светильники (фонарики) на солнечных батареях

На участках у многих дачников есть садовые светильники на солнечных батареях, в основном китайского производства, не отличающиеся особой надёжностью.

Несложные доработки позволяют заметно повысить эксплуатационные характеристики таких светильников.

Садовые светильники не только украшают участок, но и освещают дорожки, делая вечерние прогулки по саду безопасными. Все садовые светильники подразделяются на стационарные и автономные. Размещение стационарных светильников на садовом участке сопряжено со значительным объёмом работ по прокладке электрического кабеля и установке самих светильников. Да и цена их весьма высока.

ВСЕ ЧТО НЕОБХОДИМО ДЛЯ ЭТОЙ СТАТЬИ НАХОДИТСЯ ЗДЕСЬ >>>

Стационарные светильники на участке можно дополнить, а то и заменить автономными устройствами. Они будут уместны буквально в каждом уголке сада. Особенно

эффектно выглядят такие светильники, если разместить их по периметру водоёма и вдоль садовых дорожек. Существуют ещё и автономные садовые прожекторы, которые используют для подсветки построек и крупных декоративных растений.

Несмотря на разнообразие моделей автономных садовых светильников, все они собраны по типовой схеме, которая включает в себя солнечную батарею, аккумулятор, преобразователь напряжения и светодиод или светодиодный модуль. Любой из этих узлов можно усовершенствовать, улучшив тем самым эксплуатационные характеристики садовых светильников — например, яркость или продолжительность их работы.

Доработка светильника «башня» своими руками

К примеру, светильник «Башня» (рис. 1) собран на импульсном преобразователе DA1-ANA618 (или его аналогах – ANA608, Y801, Y8018). Импульсный преобразователь повышает напряжение никель-кадмиевого аккумулятора до уровня, необходимого для включения светодиода HL1. Кроме того, преобразователь отслеживает напряжение на солнеч ной батарее, а с наступлением сумерек (при снижении напряжения на солнечной батарее) включает светильник. Величина тока, протекающего через светодиод, и, соответственно, яркость светодиода зависят от индуктивности дросселя L1. В светильниках разных производителей установлен дроссель индуктивностью 68-82 мкГн. При такой величине индуктивности ток через светодиод не превышает 12 мА, хотя рабочий ток для большинства светодиодов малой мощности составляет 20-30 мА.

Чтобы повысить величину тока (яркость светильника), следует заменить штатный дроссель L1 дросселем с индуктивностью 33 мкГн. Ток, протекающий через дроссель, очень мал. Поэтому можно использовать дроссель практически любой конструкции с заданной величиной индуктивности (фото 1).

Из платы следует выпаять старый дроссель и на его . место установить новый. Если плата приварена к корпусу светильника и развернута компонентами внутрь фонаря, её не обязательно демонтировать. Надо, воспользовавшись оловоотсосом, удалить припой, после чего извлечь дроссель из платы (фото 2).

В зависимости от конструкции светодиоды обеспечивают различную яркость при заданном рабочем токе. У сверхъярких светодиодов малой мощности яркость колеблется в широких пределах от 2 до 20 кд/м2 и выше. В рассматриваемом садовом светильнике использован светодиод с плоской шляпкой, который при рабочем токе 20 мА создаёт световой поток яркостью около 4 кд/мг. Этого достаточно для освещения площади в радиусе до 1,5 метра. Простая замена такого светодиода сверхъярким светодиодом 5013UWC с яркостью 20 кд/ м2 значительно улучшит характеристики садового светильника.

Читайте также:  Зачем платить больше рассухариватель клапанов своими руками

При увеличении рабочего тока и яркости светодиодного фонаря возрастает ток, потребляемый от аккумулятора. Нужно вместо штатного аккумулятора ёмкостью 600 мАч установить аналогичный по размерам никель-металлогидридный аккумулятор ёмкостью 1000 мАч, тем самым значительно увеличив продолжительность автономной работы светильника даже в пасмурную погоду (фото 3).

Следует отметить, что в настоящее время выпускаются никель-металлогидридные аккумуляторы типоразмера ААА различной ёмкости: 1 000, 1 100, 1 350, 1 800 и даже 2 000 мАч. Чем больше ёмкость установленного аккумулятора, тем дольше будет работать светильник от одной зарядки.

Перед покупкой аккумулятора надо мультиметром обязательно проверить напряжение. У никель-металлогидридного аккумулятора напряжение на электродах не превышает 1,3 В. У солевых или щелочных батарей напряжение на электродах составляет 1,50-1,57 В. Иногда недобросовестные продавцы под видом никель-металлогидридных аккумуляторов высокой ёмкости реализуют стилизованные под аккумуляторы солевые батареи.

Светильники с тремя светодиодами

Чтобы светильник создавал равномерное освещение, вместо одного светодиода можно установить три под углом 120 градусов. Светодиоды включают параллельно друг другу. Перед монтажом следует проверить разброс их рабочего напряжения, который должен быть минимальным, иначе из трёх светодиодов ярко гореть будет только один, а остальные — лишь тускло светиться. Простую проверку несложно осуществить, собрав тестовую схему (рис. 2). Если использованы свето диоды из одной партии, они будут светиться практически с одинаковой яркостью (фото 4).

Следует учитывать, что прямое падение напряжения у светодиодов разного цвета свечения значительно отличается (см. таблицу).

Поэтому при параллельном включении светодиодов разного цвета светиться будет тот, на котором падение напряжения меньше.

Светодиоды расположены на плате диаметром 15 мм. Чертёж печатной платы, собранный светодиодный модуль и садовый светильник на солнечной батарее с этим светодиодным модулем показаны на фото 5-6.

Можно изготовить садовые светильники, которые будут гореть разными цветами — красным, синим, жёлтым, зелёным, белым, пурпурным. Необходимо лишь подобрать соответствующие светодиоды. Предпочтение следует отдать сверхъярким светодиодам, которые при одинаковом рабочем токе обладают значительно большей яркостью, чем обычные (фото 7).

Динамический многоцветный светильник

Независимо от того, какого цвета светодиоды выбраны для садового светильника, этот цвет будет статичным, неизменным во времени. Гораздо более интересного эффекта можно достичь, воспользовавшись трёхцветным светодиодом со встроенным генератором. Такие светодиоды используются в более дорогих светильниках НЛО и прудовых фонарях шарообразной формы. По сравнению с обычными садовыми светильниками стоимость динамических фонарей в 15-20 раз выше!

Трёхцветные светодиоды со встроенным генератором содержат на одном из электродов микросхему, которая управляет работой RGB- матрицы, смонтированной на другом электроде (фото 8). У светодиода два вывода — катод и анод. Анодный вывод, как правило, длиннее. К источнику питания трёхцветный динамический светодиод подключается через токоограничительный резистор. Рабочий ток у такого светодиода составляет 20 мА. Динамические светодиоды недопустимо подключать к источнику питания без токоограничительного резистора или подавать на них напряжение обратной полярности. Максимальное обратное напряжение более 0,5-0,75 В разрушает динамические светодиоды.

Трёхцветные динамические светодиоды бывают с быстрым изменение цвета (fast fading) и с плавным затуханием (slow fading). Последние наиболее интересны для использования в садовых светильниках. Цвет их свечения как бы перетекает от красного к жёлтому, затем к зелёному, синему, белому, оранжевому и обратно.

В зависимости от количества приобретаемых светодиодов и места приобретения стоимость светодиодов заметно варьируется. Так, партия светодиодов из 100 штук, приобретённых на радиорынке, обошлась автору в 10 руб. за штуку, а через розничную сеть эти же светодиоды реализуют по 55 руб.

Подключить трёхцветный светодиод со встроенным генератором к садовому светильнику вместо установленного белого светодиода невозможно: он просто не будет . работать. И причина проста — преобразователь, установленный в : садовом фонаре, вырабатывает импульсное напряжение прямоугольной формы с частотой 200-250 кГц (фото 9). Каждый новый импульс перезапускает генератор, встроенный в трёхцветный динамический светодиод, а для нормальной работы генератора импульсное напряжение следует преобразовывать в постоянное.

Проще всего для этих целей воспользоваться выпрямительным диодом и накопительным конденсатором. Диод отсекает отрицательные выбросы напряжения от преобразователя, а конденсатор разряжается в паузах между импульсами на светодиод. Таким образом из переменного мы получим постоянное напряжение.

При выборе диода и конденсатора предпочтение следует отдать компонентам для поверхностного монтажа. Весьма желательно установить диод Шоттки, у которого минимальное падение напряжения — 0,12-0,14 В, а рабочая частота достигает сотен килогерц вследствие малого времени рассасывания заряда. Конденсатор предпочтительно использовать танталовый с низким эквивалентным сопротивлением (фото 10). При этих условиях обеспечивается максимальный кпд выпрямителя.

Схема модуля светильника представлена на рис. 4, печатная плата для модуля и трёхцветного светодиода — на рис. 5, а собранный модуль — на фото 11.

Поскольку в рамках журнальной статьи сложно передать динамические события, для иллюстрации работы садового фонаря с трёхцветным светодиодом приведена серия фотоснимков на фото 12.

Читайте также:  Ение деталей штангенциркулем

Модернизация садового светильника оказалась очень простой задачей. Можно украсить свой сад фантастической иллюминацией на основе серийно выпускаемых недорогих садовых светильников, доработанных своими руками.

Ремонт и усовершенствование солнечных светильников своими руками – фото

Рис. 1. Принципиальная светильника «Башня». Фото 1. Миниатюрные индуктивности для навесного монтажа. Фото 2. Извлечение дросселя без демонтажа платы. Фото 3. Аккумуляторы типоразмера ААА. Рис. 2. Принципиальная схема проверки яркости свечения.Фото 4. Светодиоды одной партии имеют практически одинаковую яркость свечения.Фото 5. Светодиодный модуль в сборе. Рис. 3. Печатная плата для трёх светодиодов. Фото 6. Светильник с тремя светодиодами.Фото 7. Пример сверхярких светодиодов. Фото 8. Трёхцветный светодиод с управляющей RGB-матрицей.

Ремонт и улучшение светильника на солнечной батарее – фото 2

Фото 9. Осциллограмма импульсного напряжения, вырабатываемого преобразователем. Фото 10. Танталовый конденсатор. Рис. 4. Принципиальная схема модуля динамического светильника. Рис. 5. Печатная плата модуля динамического светильника.Фото 11. Модуль динамического светильника в сборе. Фото 12. Различные фазы работы динамического светильника с трёхцветным светодиодом.

Садовые фонари на солнечной батарее – чистая энергия солнца

Как работает светильник на солнечной батарее?

Устройство садового светильника на солнечной батарее довольно простое, если не сказать примитивное. Стандартный фонарь для сада состоит из пяти ключевых компонентов:

  • солнечная батарея;
  • аккумулятор;
  • источник света (светодиод, LED-матрица);
  • механизм включения (датчик освещенности, звука, движения и т.д.);
  • крепежная часть.

Работает всё так: в дневное время солнечный свет попадает на солнечную батарею, которая является связкой из нескольких фотоэлементов, преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Этот ток аккумулируется в накопителе, которым является аккумуляторная батарея (в светильниках для сада чаще всего используются батарейки типа АА). В ночное время суток ток подаётся на светодиод (-ы) или LED-матрицу и мы получаем свет.

В большинстве случае за всем этим следит автоматический включатель, фотоэлемент, который замыкает цепь при низком уровне освещенности. В качестве включателя может выступать и другой датчик, к примеру, датчик движения или звука, а также простая механическая кнопка для ручного включения.

На данной схеме хорошо показан принцип устройства среднестатистического фонаря на солнечной батарее и как он работает:

Вроде не сложно, но звучит на миллион. Солнечная энергия это дорого?

Солнечная энергия это бесплатно, а вот оборудование, необходимое для её использования может стоить больших денег. Впрочем, самые простые садовые фонари с солнечной панелью можно купить за смешные деньги, что-то около $1-3. Да, как осветительные приборы они не годятся, но обозначить тропинку, к примеру, или границы участка с ними можно. Есть, конечно, экземпляры и подороже, оснащенные датчиками движения или звука, вынесенными отдельно солнечными панелями и т.д. и т.п. Но даже самые дорогие садовые фонари окупятся стократ за достаточно короткий период, ведь солнечная энергия БЕСПЛАТНАЯ!

А помимо экономии на электроэнергии есть вообще преимущества?

О, их очень много. Перечислим только самые очевидные из них:

  • отсутствие необходимости в использовании кабеля даёт свободу действия по выбору места для установки фонаря (даже на затененном участке вашего сада, если использовать выносную солнечную панель);
  • простой и понятный монтаж;
  • огромный срок службы (до 15-20 лет, при условии правильной эксплуатации и своевременной замене аккумуляторов);
  • огромный ассортимент, включая декоративные светильники, как для сада, так и для водных объектов;
  • экологичность.

Понятно. А как лучше установить садовые фонари на даче и вообще использовать их?

Автономные комплекты освещения просты в установке, а область их использования очень широка. Давайте рассмотрим несколько способов использования светильников с солнечной батареей для благоустройства вашей территории.

Огни безопасности

Вы можете использовать различные комбинации светильников с солнечной энергией для освещения дорожек, лестниц, краёв ландшафтных сооружений и архитектурных форм. Для этого подходят газонные (привычный фонарь на ножке), настенные и точечные фонари. Оснащенные фотоэлементами они будут освещать препятствия на вашем участке всю ночь и обеспечат безопасное передвижение по нему. Более эффективным получится система освещения с использованием датчиков движения. Начните с бюджетных газонных фонарей по краю тропинки и вы поймете, насколько это удобно.

Охранные огни

Мощные прожекторы с датчиком движения помогут наладить освещение в затемненных местах, таких как крыльцо или флигель, обезопасив вас и ваше имущество. Такие прожекторы стоят гораздо дороже обычных садовых фонарей, но и света они дают намного больше. Их оснащают мощной солнечной панелью, которая часто закрепляется отдельно от прожектора на солнечной стороне и передаёт энергию прибору через кабель.

Декоративные огни

Украсьте свой ландшафт акцентными точечными светильниками. В основном это делается мощными прожекторами, если нужно подсветить высокое дерево или часть фасада здания, а также небольшими точечными фонарями, если нужно сделать акцент на небольших кустиках в вазонах. Есть также оригинальные подвесные светильники с установленной в них солнечной батареей – они найдут своё место на ветвях любимого дерева.

Читайте также:  ПРОЕКТ Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье человека Социальная сеть ра

А что мне делать, если я не могу установить фонари там, где много солнечного света?

Многие ошибочно полагают, что они могут использовать солнечные батареи только там, где много солнечного света, постоянно хорошая погода и ни как иначе. В последние годы технологии шагнули далеко вперёд, солнечные батареи сильно прибавили в КПД, а повсеместное использование светодиодов значительно сократило потребление электроэнергии. Просто не ставьте фонари там, где они постоянно будут находиться в тени, старайтесь направлять солнечную панель к югу и регулярно следите за чистотой фотоэлементов.

Как выбрать светильник на солнечных батареях? Есть нюансы?

Кроме очевидных моментов, таких как внешний вид изделия, аккуратность сборки, прочность материалов, длительность работы от одного заряда и прочего, следует обратить внимание на особенности светильника, исходя из эксплуатационных требований к нему.

Степень защиты

Прежде всего, обратите внимание на степень защиты, а именно на маркировку IPXX, где первая цифра обозначает степень защиты от проникновения твёрдых предметов, в том числе пыли, а вторая – от проникновения влаги. Не забывайте, что садовые фонари будут эксплуатироваться в достаточно экстремальных условиях, поэтому защита внутренней начинки фонаря должна быть на должно уровне. Обычно светильники для наружного применения имеют минимальную степень защиты IP44. Это значит, что изделие защищено от попадания внутрь посторонних предметов, имеющих диаметр около 1 мм, а также брызг воды со всех сторон. От пыли и сильного ливня изделие, как вы понимаете, не защищено.

Таблицы расшифровки степени защиты (IP) в соответствии с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254)

Степень защиты от твёрдых предметов (жми для увеличения)

Степень защиты от воды (жми для увеличения)

Тип накопителя

В большинстве случаев садовые фонари оснащают никель-кадмиевым (NiCd) или никель-металл-гидридными (Ni-MH) аккумуляторными батарейками типа АА. Второй тип аккумулятор предпочтительней, так как имеет в среднем в 2 раза большую ёмкость (NiCd: 500-900 мАч, Ni-MH: 1000-2000 мАч), более экологичный и надёжный (выдерживают экстремальные температуры, не имеют эффекта памяти и т.д.). Стоит отметить, что сейчас большинство производителей уличных фонарей на солнечных батареях оснащают свои изделия именно Ni-MH аккумуляторами. Даже если вам попались светильниками с NiCd на борту, берите их смело, если они устраивают вас по остальным параметром, ведь батарейки всегда можно будет заменить на свои.

Тип фотоэлемента солнечной панели

Если есть возможность, обратите внимание на вид используемых фотоэлементов солнечной батареи. Даже не вид или тип, а подвид, так как в большинстве случаев садовые светильники оснащают кремниевыми кристаллическими фотомодулями. Кремний, в свою очередь, может имеют разную структуру, что подразделяет фотоэлементы из кремния на монокристаллические, поликристаллические и элементы из аморфного кремния. Наивысший КПД у монокристаллического кремния и составляет 15-20%, чуть меньше у поликристаллического – 10-14%, меньше всего у аморфного кремния – всего 5-6%. Также элементы имеют свойство деградировать, то есть терять мощность с годами. Аморфный кремний подвержен деградации больше остальных, поэтому старайтесь избегать панелей из этого материала.

Также следует обратить внимание на тип включателя. В большинстве случаев фонари оснащаются фотореле, которое включает свет только тогда, когда на улице потемнело. Такие фонари рассчитаны на то, чтобы гореть всю ночь и освещать, к примеру, дорожки на вашем участке. Есть также светильники, оснащенные датчиками движения – они идеально подходят для подсветки ступеней, дверей и т.д. Такие фонари экономней потребляют энергию, светят только тогда, когда это нужно, а также могут выполнять охранную функцию.

Слышал, они часто ломаются, а ремонту подлежат?

Ломаются они не чаще любого другого светильника, а уход и профилактика нужны в любом случае, однако в эксплуатации садовые фонари не очень требовательны. Регулярно протирайте солнечную панель влажной тканью, чтобы грязь не препятствовала прохождению солнечного света. Чаще всего выходят их строя именно аккумуляторы, особенно если это NiCd. Произвести замену элементарно. В сезон, когда фонари использовать не планируете, аккумуляторы обязательно доставайте и храните отдельно, соблюдая рекомендации по хранению того или иного вида накопителя. Иногда окисляются контакты, особенно если степень защиты у фонаря всего IP44, а он регулярно попадал под сильный дождь и влага, в итоге, попала внутрь изделия. Отремонтировать фонарь достаточно просто, если у вас есть хотя бы начальные технические навыки, и вы понимаете фразу «зачистить контакты полюсов аккумулятора и контейнера питания».

Если вы увлекаетесь техникой и электроникой, садовый фонарь на солнечной батарее можно и доделать, усовершенствовать. Часто в самые не дорогие модели, которые включаются только с кнопки, ставят фотореле. Иногда вместо обычного диода ставят RGB. Здесь полагаемся на вашу фантазию и умение пользоваться Google-ом (рекомендуем заглянуть на YouTube с этим вопросом).

Добавьте в ландшафт своего участка немного освещения на солнечных батареях, чтобы в полной мере ощутить всю прелесть использования чистой и обильной энергии солнца. Не пожалеете!

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector