Принципиальная схема фонаря с солнечной батареей

Схема садового светильника на солнечных батареях

Дата публикации: 26 мая 2020

Устройство и принцип работы

Для того чтобы понять принцип работы рассматриваемого оборудования, необходимо разобраться со схемой садового светильника на солнечных батареях. Составными элементами данного устройства являются:

• блок освещения (светодиод, как правило);
• преобразователь энергии;
• устройство, осуществляющее контроль включения и отключения;
• аккумулятор;
• крепеж.

Сам светильник состоит из корпуса, в котором находится светодиод. Рядом расположены контрольная плата и аккумулятор. Над ними находится фоторезистор, солнечная панель и защитное стекло.

Днем при солнечной погоде преобразователь аккумулирует солнечную энергию и преобразует ее в электрическую, которая поступает в аккумулятор. Данная энергия и позволяет функционировать садовому фонарю в темное время суток.

Более дорогие модели данных устройств имеют контроллер движений, который автоматически включает светильник при приближении человека.

В устройство садового светильника на солнечных батареях входят транзистор или микросхема, выполняющие функцию датчика, с помощью которых светодиод отключается при полном разряде батареи либо может уменьшать яркость освещения в случае потери части заряда.

Основные характеристики

Качество подобного устройства определяется применяемым кремнием. В недорогих светильниках используют его поликристаллическую или аморфную разновидности. Монокристаллический кремний может работать в любой сезон, он стоек к агрессивному воздействию. Если нет возможности приобрести монокристаллический элемент, лучше использовать мультикристаллические солнечные батареи.

Для придания долговечности изделиям их покрывают специальной пленкой.

Производители стали изобретать маркетинговые ходы для скрытия некоторых изъянов своей продукции. В частности, поликристаллические устройства стали называть уличными светодиодными фонарями, но срок их нормальной службы составит только один сезон.

Длительным сроком эксплуатации могут похвастаться брендированные устройства. Здесь достаточно мощный фотоэлемент, солнечный свет в него попадает в глубокие слои, что обеспечивает стабильную работу светильников в течение продолжительного времени. У китайских светильников толщина фотоэлемента сравнима с фольгой, поэтому срок службы его гораздо меньше.

На освещение оказывает влияние и структура стекла. При преобладании дней с пасмурной погодой лучше использовать текстурированное стекло, поскольку оно накапливает излучение, в то время как гладкая поверхность способствует его частичному отражению. Наиболее дорогое и долговечное покрытие — закаленное стекло.

Принципиальная схема простого для повторения светильника

Приведенная ниже принципиальная схема светильника, работающего от энергии солнечного света весьма проста, и многократно опробована многочисленными любителями, специализирующихся на изготовлении полезных устройств своими руками.

Как она работает:

• В дневное время солнечная панель (S) преобразует энергию световых лучей в электрическую.
• Вырабатываемый ею ток через диод D1 заряжает аккумуляторную батарею (А).
• Положительный потенциал, приложенный к базе через резистор R1, «удерживает» транзистор Т1 в закрытом состоянии и светодиод D2 не горит.
• При значительном снижении освещенности солнечной панели транзистор открывается (из-за уменьшения положительного потенциала, приложенного к базе) и подключает светодиод D2 к аккумуляторной батарее. Светодиод начинает гореть.
• Диод D1 препятствует разряду аккумулятора через солнечную панель.
• С наступлением рассвета положительное напряжение, поступающее с «+» вывода солнечной панели на базу «закрывает» транзистор Т1 и светодиод D2 перестает гореть, а аккумуляторная батарея снова начинает заряжаться.

Положительные стороны устройств

Садово-парковые светильники на солнечных батареях способствуют облагораживанию таких зон отдыха, как сады, парки, скверы. Данные устройства могут быть снабжены никель-металл-гидридными аккумуляторами, что позволяет им включаться при наступлении темноты, отключаться и начинать заряжаться при наступлении утра.

В настоящее время светильники выпускаются в различных исполнениях. В основном производятся традиционные столбики, имеющие различную высоту, а также гирлянды. Помимо этого начали выпускать светильники в виде собак, кошек, гномов, улиток и других потенциальных обитателей зеленой зоны. Также производители предлагают приборы в виде светильников, вокруг которых летают бабочки.

Рассматриваемые устройства не нуждаются во владении основами установки электропроводки, поскольку схема садового светильника на солнечных батареях не подразумевает подвода к нему электричества, что обеспечивает экономию финансовых средств их владельцам.

Свет, падающий от данных фонарей, не бьет по глазам, поскольку не является сверхъярким.

Данные светильники являются автоматическим оборудованием и могут обмануть воришек в случае имеющегося у них злого умысла напасть на вашу недвижимость.

Они не требуют осуществления работ по заземлению и полностью безопасны как для людей, так и для окружающей среды.

Не требуется какого-либо особого ухода за ними.

При этом срок эксплуатации рассматриваемых видов светильников достаточно продолжительный.

Так как они эксплуатируются на открытой местности, производители предусматривают для них высокий уровень защиты от неблагоприятных факторов погоды.

Какие детали и где лучше заказывать

Наиболее сложно разжиться солнечными элементами. Подойдут некондиционные элементы, их проще всего купить на различных интернет-аукционах, таких как Aliexpress. Подбирайте модуль с напряжением на выходе не ниже 5 вольт, мощность должна соответствовать числу светодиодов. Очень важно, чтобы модуль имел отпайки проводников, в ином случае покупайте те, которые идут в комплекте с плоскими проводниками и карандашом-флюсом.

Самый дорогостоящий элемент светильника — это никель-металл-гидридный или литий-ионный аккумулятор . Нужны аккумуляторы напряжением 3,6 В, они выглядят как три пальчиковые батарейки, затянутые в пленку. Емкость также должна соответствовать суммарной мощности светодиодов, умноженной на количество часов автономной работы + 30%. Купить можно вместе с модулями.

Источниками света служат светодиоды. Опираясь только на характеристики, вы, скорее всего, не сможете подобрать подходящий уровень освещенности, поэтому выбирать придется опытным путем. Рекомендуется использовать яркие белые светодиоды BL-L513. Их легко найти в магазинах электронных компонентов, например, в «Чип и Дип» они стоят по 10 руб. К каждому светодиоду нужен токоограничивающий резистор на 33 Ом.

Также для каждого светильника нужен транзистор 2N4403, выпрямительный диод 1N5391 или КД103А, а также резистор, номинал которого рассчитывается по формуле R = Uбат х 100/N х 0,02, где N — количество светодиодов в цепи, а Uбат — рабочее напряжение аккумулятора.

Критерии выбора деталей и цены

Выбор деталей зависит от того, насколько мощный светильник вы намереваетесь изготовить. Приводим конкретные номиналы для самодельного осветительного прибора мощностью 1 Вт и интенсивностью светового потока 110 Лм.

Так как в вышеприведенной схеме отсутствуют элементы контроля уровня заряда аккумуляторной батареи, то, прежде всего, необходимо обратить внимание на выбор солнечной батареи. Если выбрать панель со слишком маленьким током, то за световой день она просто не успеет зарядить аккумулятор до нужной емкости. И наоборот слишком мощная световая панель может перезарядить батарею за время светового дня и привести ее в негодность.

Вывод: ток, вырабатываемый панелью, и емкость аккумулятора должны соответствовать друг другу. Для грубого расчета можно воспользоваться соотношением 1:10. В нашем конкретном изделии мы используем солнечную панель с напряжением 5 В и вырабатываемым током 150 мА (120-150 рублей) и аккумуляторную батарею форм-фактора 18650 (напряжением 3,7 В; емкостью 1500 мАч; стоимостью 100-120 рублей).

Также для изготовления нам понадобятся:

• Диод Шоттки 1N5818 с максимальным допустимым прямым током 1 А – 6-7 рублей. Выбор именно этой разновидности выпрямительной детали обусловлен низким падением напряжения на нем (около 0,5 В). Это позволит использовать солнечную панель наиболее эффективно.
• Транзистор 2N2907 с максимальным током коллектор-эмиттер до 600 мА – 4-5 рублей.
• Мощный белый светодиод TDS-P001L4U15 (интенсивность светового потока – 110 Лм; мощность – 1 Вт; рабочее напряжение – 3,7 В; потребляемый ток – 350 мА) – 70-75 рублей.

Важно! Рабочий ток светодиода D2 (или суммарный общий ток при использовании нескольких излучателей) должен быть меньше максимального допустимого тока коллектор-эмиттер транзистора T1. Это условие с запасом выполняется для примененных в схеме деталей: I(D2)=350 мА

Источник

Схема фонаря на солнечной батарее. Доработка садовых светильников на солнечных батареях. Ремонт и усовершенствование солнечных светильников своими руками – фото

Загородным участкам, особенно с большой площадью, требуется ночное освещение. Эту задачу можно решить разными способами, среди которых все более популярной становится схема садового светильника на солнечной батарее. В первую очередь такие приборы используются для освещения дорожек, обеспечивая безопасное хождение в темное время суток. Подсветка отдельных элементов сада подчеркивает общую направленность и красоту ландшафтного дизайна.

Разновидности садовых светильников

Садовые светильники, работающие от солнечных панелей, представлены широким ассортиментом моделей и конструкций.

Они классифицируются по различным параметрам и характеристикам;

• Материалы, применяемые в приборах. Чаще всего — это прочный пластик, металлы и их сплавы, дерево твердых пород. Каждое осветительное устройство монтируется на улице, поэтому для обработки материалов используются специальные средства. Металлы покрываются антикоррозийными составами, а дерево пропитывается веществами, предотвращающими рассыхание и гниение. Плафоны изготавливаются из различных видов стекол. Поверхности могут быть гладкими, максимально пропускающими свет или рефлекторными — наиболее эффективными при пасмурной погоде. Существуют более прочные закаленные стекла, защищающие от механических воздействий.
• Аккумуляторные батареи. Применяются для накопления электроэнергии, полученной из солнечного света. Никель-кадмиевые АКБ обладают мощностью до 700 мА/ч и обеспечивают работу ламп в течение 8-10 часов. Более современными и эффективными считаются никель-металлогидридные модели с высокими технико-экономическими показателями.
• Различные виды кремния, используемые в фотоэлементах. В основном используются варианты. Первые стоят дороже, но они более эффективны и долговечны. Вторые элементы используются в дешевых моделях поскольку в процессе эксплуатации наступает быстрая потеря потенциала и снижение работоспособности. Они больше подходят для декоративной подсветки и применяются эпизодически в летнее время.

Где устанавливаются

Существует много вариантов установки садовых светильников. Как правило, используется несколько типовых дизайнерских решений, подходящих для большинства объектов. Среди них часто практикуется монтаж настенных фонарей, располагающихся на фасаде здания. Местами креплений служат наружные стены домов и другие вертикальные поверхности (рис. 1).

Данный способ установки требует внимательного выбора точек размещения, поскольку корректная работа будет зависеть от интенсивности потока солнечных лучей. В пасмурные дни заряд АКБ может быть низким и его не хватит на всю ночь. Поэтому рекомендуется дополнительно устанавливать традиционные дублирующие светильники.

Подвесные светильники (рис. 2) имеют много общего с настенными. Однако, использование специальных крепежных элементов, дает возможность устанавливать их в любых местах. Это могут быть ветки деревьев, ограждения и т.д. Можно выделить определенные зоны и создать праздничный декор.

Часто применяется уличный садовый фонарь, устанавливаемый на столбе (рис. 3). Вначале они применялись для освещения городских улиц, а в настоящее время нашли широкое применение на дачах и в загородных домах. Фонари выполняют не только осветительную, но и декоративную функцию.

Парковый светильник на солнечных батареях (рис. 4) устанавливается совместно с большой и мощной солнечной панелью и аккумуляторами повышенной емкости. Такие гелиосистемы обеспечивают продолжительную автономную работу. Корпус изготовлен из качественных материалов и защищен от пыли и влаги.

Газонные светильники (рис. 5), устанавливаются непосредственно на земле. Они оборудованы небольшой ножкой, втыкаемой в грунт или специальной опорой достаточной высоты. Такие приборы легко устанавливаются в любом месте и могут быть перенесены при необходимости.

Еще один вид осветительных приборов изготавливается в форме декоративных элементов (рис. 6). Это могут быть камни, цветы, сказочные персонажи, работающие на батарейках, с помощью которых выделяются наиболее эффектные места садового участка.

Плюсы и минусы

Прежде чем начинать изготавливать садовый светильник на солнечной батарее своими руками, необходимо выяснить их положительные и отрицательные стороны.

Несомненными плюсами осветительных приборов на солнечных батареях являются следующие:

• Не требуется специальных знаний и практических навыков работы с электропроводкой. За счет этого монтаж систем освещения становится быстрее и проще.
• Яркость садовых светильников невысокая, мягкий рассеянный свет не бьет в глаза.
• Отсутствие затрат на электроэнергию.
• Автоматическая работа фонарей очень удобна и в отсутствие хозяев обеспечивает определенную защиту от несанкционированного проникновения на участок.
• Обслуживание светильников легкое и простое: достаточно всего лишь регулярно протирать фонари и панели от пыли и грязи.
• Продолжительные сроки эксплуатации, защита от негативных воздействий.

Основным минусом является слабый ресурс встроенной аккумуляторной батареи. В большинстве случаев ее не хватает на всю ночь, поэтому приходится устанавливать фотореле или . Тусклый свет фонарей не всегда дает качественное освещение, в некоторые места приходится устанавливать обычные светильники. При пасмурной погоде скорость зарядки снижается почти в два раза, соответственно сокращается и период освещения в ночное время. Серьезным недостатком считается высокая стоимость качественного мощного оборудования.

Если все же принято решение об использовании автономных светильников, следует изучить типовое устройство и конструкцию одного из них.

Как устроен садовый светильник

Электрическая схема садового светильника на солнечных батареях будет примерно одинаковая для всех подобных устройств. Однако, используемые компоненты, могут различаться между собой по многим показателям, что влияет и на конечные технические характеристики того или иного прибора.

Стандартная принципиальная схема светильника на солнечной батарее состоит из следующих деталей и электронных компонентов:

• Корпус. Отличается формой, исполнением, материалами и выбирается, исходя из места установки светильника.
• Солнечная панель — основной источник питания системы освещения.
• Электрические лампы. Обычно это светодиоды, обладающие малой мощностью и высокими показателями .
• Устройства автоматического управления. К ним относятся датчики движения и освещенности, обеспечивающие включение и выключение прибора в нужные моменты.
• . Накапливает электроэнергию днем и отдает ее в ночное время. Работает совместно с , обеспечивающим оптимальный режим зарядки.
• Коммутационная аппаратура отключает прибор, когда освещение уже не требуется.

Далее нужно выбрать детали с соответствующими параметрами и техническими характеристиками. Будет вполне достаточно 3-4 ультра ярких светодиодов на 1-1,5 вольта, для которых потребуется АКБ на 3000 мАч и выходным напряжением 3,6 В. Светильник будет заряжаться при хорошей погоде в течение 8-10 часов, а светодиоды смогут проработать до 12 часов. Соответственно выбирается и солнечная панель. Лучше всего подойдет устройство с размерами 65х65х3 мм, с током 90 мА и выходным напряжением 4,4 вольта.

Для сборки электронного блока управления потребуются резисторы МЛТ на 22 кОм — 4 шт, транзисторы КТ503 — 2 шт, диод Шоттки 11DQ04 — 1 шт. Все элементы размещаются на плате, а дорожки на ней создаются из медного многожильного провода. После всех подготовительных работ собирается общая схема.

Сборка элементов схемы

Все подготовленные детали светильников на солнечных батареях компонуются в общую схему.

Конфигурация светильника и его устройство выбирается по собственному вкусу. Далее к готовому блоку управления подключаются светодиоды. Вместо обычного выключателя, в разрыв питания рекомендуется установить датчик движения и освещенности. С наступлением темноты светильник будет автоматически включаться, а утром — выключаться. При появлении в зоне ответственности движущегося объекта, автоматика также сработает и прибор включится.

Если используются цветные светодиоды, то можно подключить специальный контроллер, которые будет выполнять регулировки по цветам. Ему потребуется отдельное питание, но это вполне решаемая проблема. В целом, фонарь на солнечной батарее своими руками собранный из подручных материалов, стоит в несколько раз дешевле своих заводских аналогов.

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.

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.

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.

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.

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.

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)

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).

Многие, наверное, задумывались о том, как осветить придомовую территорию так, чтобы было и уютно, и эстетично. Но ведь это дополнительные затраты на электроэнергию. Да и к тому же, чтобы подвести напряжение к каждому из уличных светильников, придется испортить ландшафт, прокопать канавы, в которые будет уложен кабель. Ну а висящие по воздуху провода от одного садового светильника к другому – это совсем некрасиво.

И вот тут возникает мысль: «А ведь можно установить фонарь на солнечной батарее, и тогда электрическая энергия будет производиться таким бесплатным генератором, как солнце!». Естественно, человек идет в магазин за подобными приборами и, глядя на цены этих световых приборов, забывает о своем желании, потому как их стоимость очень высока.

Но ведь есть же руки и голова, и этот прибор создали такие же люди, а значит, вполне по силам собрать садовый фонарь на солнечных батареях своими руками.

Попробуем разобраться, возможно ли это, и насколько сложна эта работа.

Подготовительные работы

Конечно, идеальным будет вариант, если имеется неисправный прибор – помимо того, что станет понятным его устройство, можно заодно понять, как своими руками отремонтировать солнечный фонарь, но и в реализации этой идеи есть недостаток. Естественно, можно взять несколько дешевых садовых фонариков, требующих ремонта, и заменить их солнечные батареи, но модернизация их китайской начинке все равно будет необходима. А потому их база нужна лишь для обучения, т. к. отремонтированный фонарик не прослужит дольше сделанного с нуля.

Прежде чем приступить к созданию светильника на солнечных батареях, необходимо разобраться в конструкции подобных устройств.

Хотя все фонари с виду разные, схема их работы очень проста. Состоит она из солнечной батареи (панели), аккумулятора, преобразователя напряжения и светодиода или модуля.

Схема подобного светильника будет понятна любому начинающему радиолюбителю и выглядит она следующим образом:

И вот уже разобравшись со схемой и поняв принцип работы фонаря, работающего на энергии, которую вырабатывают солнечные элементы, можно определиться с тем, какая яркость требуется, какие выбрать световые элементы, и в соответствии с этим выбирать аккумулятор и солнечную панель.

Для освещения дачного участка вполне подойдут ультраяркие светодиоды Cree, по 1–1.5 вольт в количестве 3 или 4 штук на один светильник. При таких элементах достаточно будет батареи с емкостью 3 000 мА·ч и выходным напряжением в 3.6 вольт. На подобный элемент питания будет подаваться зарядка от солнечной панели в течение 8–10 часов, чего вполне достаточно для работы выбранных светодиодов до 12 часов.

Ну и, естественно, сама солнечная панель. Дело в том, что солнечная батарея из садовых светильников, выпускающихся в наше время, очень мала. Подходящей станет батарея, размер которой 65 х 65 х 3 мм, с выходным напряжением в 4.4 В, 90 мА. Она вполне может обеспечить необходимое питание.

Электронный блок управления. Теперь необходимо собрать «голову» светильника, а именно сам блок управления. Для этого понадобится:

• четыре резистора МЛТ 22 кОм;
• два транзистора КТ503;
• один диод (оптимальным будет Шоттки 11DQ04).

Т. к. все это разместится на одной плате, то конечно лучше ее вытравить самому. Но есть вариант и аккуратнее, и менее трудозатратный. Сейчас в магазинах можно приобрести универсальные макетные платы. В дополнение под рукой при работе должен быть и многожильный медный провод для создания дорожек.

Итак, когда все элементы будущего электронного блока управления в сборе, можно приступить к пайке. Необходимо собрать следующую схему.

В подобную схему свободно включаются 4 светодиода. И если качество сборки на высоком уровне, то прослужит такой блок управления многие годы.

Сборка фонаря

Форму светильника на солнечной батарее, естественно, каждый придумывает сам, здесь уже полный простор мысли и фантазии мастера. При собранной схеме электронного блока управления подключить к нему светодиоды проблем не составит. Конечно, можно в разрыв питания светодиодов включить обычный выключатель, но намного удобнее будет, если вместо него установить фотоэлемент параллельно с датчиком движения. Тогда при наступлении сумерек светильник на солнечных батареях, сделанный своими руками, автоматически включится, а с рассветом выключится. Либо же будет срабатывать на проходящего человека, что тоже удобно.

Также возможно и подключение контроллера при использовании светодиодов RGB, тогда солнечные фонари будут регулироваться еще и по цвету свечения, причем дистанционно, но в таком случае нужно понимать, что и ему понадобится питание. Хотя этот вопрос тоже решаем. Ведь выбор солнечных панелей на прилавках магазинов электротехники в наши дни необычайно широк. А это значит, что подобрать подходящие будет делом несложным.

Дополнительные возможности использования солнечных батарей в домашних условиях

Выводы

Конечно, каждый решает сам, в меру своей занятости и финансового положения, как ему поступить – покупать подобный светильник или сделать его своими руками. Но ведь дело даже не в сумме, потраченной на новые фонари, хотя здесь и выходит экономия более чем в 4 раза.

Разве не приятно осознавать, что на участке дома или в квартире работает светильник, который создан не на заводе, а своими руками, как говорится «на коленке»? Наверное – это главное, из-за чего следует попробовать самостоятельно собрать садовый светильник на солнечной батарее.

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:

Как видно из схемы, соединяются все элементы параллельно. Для того, чтобы аккумуляторы не разряжались через солнечные элементы при слабой освещенности, автор установил в разрыв между солнечными элементами и аккумуляторами диод Шоттки. Благодаря этому диоду зарядное устройство будет накапливать энергию на солнце, а в темное время суток успешно ее сохранять.

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

Новые технологии значительно упрощают жизнь. Благодаря им появились солнечные светильники, которые используют солнечную энергию для того, чтобы светиться в ночное время. Производители предлагают различные виды светильников, которые разделяются по видам и характеристикам. Садовые светильники на солнечных батареях заряжаются от солнца в дневное время, а их работы хватает надолго, если батарея заряжена полностью. Во многих светильниках есть функция автоматического включения при наступлении темноты.

Виды светильников на солнечных батареях

Те, кто следит за стилем и современными способами освещения своих дачных участков или сада, знают, что в продаже имеется настенный светильник, который работает от солнечной энергии. Чтобы зарядить светильник и подготовить его к работе в вечернее и ночное время, необходимо просто разместить его там, куда попадают солнечные лучи. Если условия заряда батареи соблюдены правильно, энергии хватить на 10 часов беспрерывной работы светильника.

Работа светодиодной лампы зависит от уровня ее заряда – лучше вывешивать лампу на зарядку под прямые солнечные лучи на весь день.

Лучше всего устройства заряжаются при ясной погоде. Срок службы таких ламп варьируется и зависит от качества и устройства. Примерно он составляет от пяти до десяти лет. Существенный минус заключается в том, что в зимнее время, когда солнце неактивно, лампы не заряжаются.

• «Globo». Ночные светильники от этого производителя отличаются надежностью и высоким качеством. Также потребителей порадует дизайнерские решения: светильники имеют различные формы и расцветки.
• «Старт». Производитель славится тем, то светильники активно заряжаются в любую погоду. Приборы автоматически включаются вечером и выключаются с рассветом.
• Газонные светильники. Удобное и практичное оборудование. Их используют в качестве декоративного украшения газона. Особенно удобны светильники отсутствием проводов, которые могут мешать при работе с землей. Светильник исправно работают в любых погодных условиях.
• Светодиодные светильники. Отличаются надежностью, экономичностью, простотой в использовании. За ними не нужно особо ухаживать. Светильники применяют в ландшафтном дизайне.
• Декоративные светильники. Отличаются обилием форм и цветов.

С использованием светильников на солнечной батарее можно забыть о затратах на электроэнергию. Существуют светильники, которые работают в любую погоду, а их заряда хватает на 12 часов. Особенно популярны светильники, имеющие долговечную батарею. Единственное условие – ее регулярный заряд от солнечного или искусственного света.

Преимущества садового светильника на солнечной батарее

Все солнечные светильники объединяют в три групп: дизайн, качество и поверхность стекла. Каждый солнечный светильник отличается дизайном и конструкцией. Это могут быть болларды, светильники, которые встраивают в ступеньки, приборы для освещения водоемов, декоративные устройства и светильники, используемые для подсветки деревьев.

Фотоэлемент, который используют в светильниках, состоит из поликристаллического кремния, который по качеству хуже монокристаллического кремния, который лучше защищает сам фотоэлемент.

Поверхность стекла светильника может быть гладкой, структурированной и закаленной. Гладкое стекло способствует отражению большого количества прямого света. Структурированное стекло отличается рассеянным излучением. Закаленное стекло считается самым надежным и качественным.

• Идеально освещают труднодоступные места.
• Грамотно распределяют энергетические ресурсы, что способствует их экономии.
• Светильники могут беспрерывно работать от до 12 часов.

Стоит заметить, что эффективность некоторых светильников значительно снижается в пасмурные и дождливые дни. Светильники отличаются декоративной способностью: с их помощью участок можно украсить красиво и со вкусом. Оригинальные решения можно найти в интернете на сайтах, посвященных ландшафтному дизайну.

Схема садового светильника на солнечной батарее

Управлять садовым светильником можно автоматически. Для этого нужно изучить схему светильника и способы его функционирования. В устройстве схемы садового светильника использован транзистор. Вид транзистора может быть разным: он может быть отечественным или зарубежным. Для того чтобы собрать простой светильник, понадобятся обычные диоды на один кристалл.

Светильник на обычных диодах может беспрерывно работать в течение семи часов при полном накале.

Заряжается светильник от солнечной панели , которая имеет выходные параметры: 5,5 v и 200 mA. С такими параметрами светильник может работать более восьми часов. Изготовить светильник, работающий от солнечной батареи можно самостоятельно.

Элементы солнечных светильников:

• Батарея, которая накапливает энергию.
• Светодиодный полупроводник. Он излучает свет, при прохождении по нему электрического тока.
• Датчик освещенности.
• Микросхема. Его функция заключается в управлении светодиодного свечения, которое зависит от силы напряжения. Если батарея разрядилась до определенного уровня, он отключает напряжение.
• Фотоэлемент. Управляет включением светильника и преобразованием световой энергии в электрическую.

На солнечную батарею воздействует ультрафиолет, который позволяет ей вырабатывать электрически ток, который заряжает аккумулятор. Аккумуляторы напрямую питают светодиод, который светиться в ночное время. Если аккумулятор заряжен полностью, обычно время его работы равно восьми часам.

Садовый фонарь своими руками

Садовый светодиодный светильник на солнечной батарее способен работать в автономно режиме, пользуясь зарядом солнечной энергии накопленном ранее. Уличный светильник можно сделать своими руками, для этого нужно знать, какие элементы использовать и как их правильно объединить. При изготовлении светильника и выбора элементов важно обратить внимание на то, в какой местности он будет использоваться.

При использовании светильников, которые заряжаются от солнечной батареи, важно обилие солнечной активности, так как без нее никакого заряда не произойдет.

Чтобы собрать схему светильника, необходимо приобрести или вытравить специальную печатную плату. Лампы для светильника лучше выбирать с мощностью в 3Вт: это обеспечит нормальную освещенность. В качестве корпуса некоторые мастера используют колпачок от дезодоранта.

• Резисторы от 47 до 56 Ом;
• Диод ух8016;
• Транзистор.

Важно собрать схему сразу правильно, иначе его ремонт или переделка займет много времени. Садовые светильники могут работать от солнца и не батарейках. Ночник или фонарик станет прекрасным украшением для sada, при этом выполняя свое прямое предназначение.

Источник