Устройство садового светильника на солнечной батарее довольно простое, если не сказать примитивное. Стандартный фонарь для сада состоит из пяти ключевых компонентов:
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:
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!
О, их очень много. Перечислим только самые очевидные из них:
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.
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.
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.
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).
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.
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.
Виды светильников:
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.
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.
Преимущества светильников:
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.
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:
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 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.
Характеристики элементов:
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.
Каждый пятый хозяин собственного дома хочет преобразить вид ночной приусадебной территории светильниками на солнечных батарейках, но многим такая роскошь не по карману (имеется ввиду качественный прибор). Выход есть всегда. Нужно всего лишь немного радиодеталей, которые стоят не так дорого и паяльник. Такой светильник будет индивидуальным, не будет похож на магазинные и прослужит вам гораздо дольше покупных. Собирая своими руками светильник на солнечной батареи, вы сами определите необходимые параметры.
Ниже мы рассмотрим подробно один из простых вариантов схемы садового светильника на солнечной батарее.
Принцип работы очень прост. Днем, за счет энергии света от солнечной батареи, заряжается небольшой аккумулятор. А при сумерках, когда с солнечной панели падает напряжение, транзисторный ключ перекрывает ток от солнечной батареи и подает питание на светодиод от заряженного аккумулятора. Утром происходит обратное переключение транзистора, когда на солнечной панели появляется напряжение.
♦ никель-металл-гидридный или литий-ионный аккумулятор напряжением 3,6В с емкостью равной мощности светодиодов умноженной на количество часов автономной работы + запас 30%;
♦ солнечные элементы с напряжением на выходе не ниже 5В;
♦ резистор рассчитывается по формуле R = Uбат х 100/N х 0,02, где N - количество светодиодов в цепи, а Uбат - напряжение аккумулятора.
♦ транзистор 2N4403 или подходящий аналог.
Собранный своими руками светильник на солнечной батарее будет автоматически включаться с наступлением темноты и отключаться утром. Затраты на его изготовление будут в 2 – 3 раза меньшими стоимости готового изделия. Хотя если быть честным, то цена садового светильника на солнечных батареях не такая высокая. Мастерят скорей не ради выгоды, а ради удовольствия.
Совет по эксплуатации. Светильники на солнечных батареях довольно тяжело переносят зиму, поэтому будет лучше, если Вы занесете их в дом. Аккумулятор надо полностью разрядить, закрыв темным материалом солнечную панель. Каждую батарею замотайте в газету, так они прослужат дольше. В целом таких светильников хватает на 6–7 лет активного использования
Как видите ничего сложного в схеме нет, все предельно просто. В эту схему можно еще добавить миниатюрный переключатель, чтобы выключать светильник когда он не нужен. Ну и напоследок, для сравнения, еще несколько вариантов схем светильника на солнечной батареи.
Автономный садовый светильник может служить не только украшением садовой дорожки. Это устройство создает уют и достаточно эффективно освещает приусадебную территорию, избавляя от необходимости расходовать электроэнергию. Можно сэкономить и на его приобретении: светильник на солнечных батареях своими руками соберет даже школьник, немного знакомый с основами электроники и электротехники.
В 1998 году началось производство светодиодов, излучающих яркий белый свет, что позволило значительно увеличить эффективность светильников, основу конструкции которых составляет аккумуляторная батарея и солнечная панель. Аккумулятор придется приобрести в радиомагазине, его емкость должна быть не ниже 1500 мАч при 3,7 В на клеммах. Он полностью зарядится за 8 часов. Так же следует присмотреть и солнечную панель с параметрами 5,5 В/200 мА.
Для сборки схемы потребуется печатная плата такой конфигурации (ее можно вытравить самостоятельно):
Светодиодные лампы следует использовать мощностью 3 Вт: такой источник будет давать достаточную освещенность. Можно установить несколько штук меньшей мощности (от 1 до 1,5 Вт).
В качестве корпуса для аккумулятора и электронной схемы можно использовать колпачок от дезодоранта. Сверху на него с помощью термоклея крепится солнечная панель. Отражателем может служить лазерный компакт-диск. Собранный светильник будет выглядеть следующим образом:
Собранный своими руками светильник на СБ будет автоматически включаться с наступлением темноты и отключаться утром. Затраты на изготовление будут в 2,5 – 3 раза меньшими стоимости готового изделия, а если светильников должно быть несколько – экономия становится более существенной. Хотя если быть откровенным, то стоимость садового светильника на солнечных батареях не высока. Мастерят светильник на солнечных батареях своими руками скорей не ради выгоды, а ради удовольствия.
В том случае, если автономный светильник уже приобретен, но его декоративные качества оставляют желать лучшего, можно улучшить его характеристики. В светильник на солнечных батареях своими руками вместо белых ламп можно вставить цветные (они бывают зелеными, синими, желтыми, красными различных оттенков), соблюдая полярность. Может возникнуть проблема: садовый светильник через час-полтора станет гореть тускло и затем погаснет.
Чтобы исправить ситуацию необходимо внести изменения в схему, добавив в цепь последовательно сопротивление номиналом несколько десятков Ом. Для этого требуется перерезать дорожку на плате и впаять в разрыв резистор.
Выбор резистора осуществляется по току: его значение должно быть около 5 мА. Такого тока достаточно для того, чтобы светильник работал несколько часов даже от аккумуляторной батареи вдвое меньшей емкости.
Аккумулятор лучше использовать типа Ni-MH («пальчиковый» АА или ААА): он дешевле Ni-Cd акуумулятора, срок службы которого редко превышает 1 год. Это оправдывается еще и тем, что светлого времени суток все равно не достаточно для того, чтобы зарядить на 100% аккумуллятор 3000 мАч емкости.
Такие светильники, изготовленные или доработанные своими силами, можно устанавливать на дорожках в саду, возле въездных ворот или на крылечке дома.
Доброго дня уважаемые Радиолюбители!
Вот уже почти как месяц на сайте открыт раздел “От читателей
“. Честно говоря, я уже стал думать, что эта моя задумка не удалась – откликов читателей на предложение не было. А сегодня утром, просматривая почту сайта, я был приятно удивлен, обнаружив письмо с предложением публикации статьи. Но еще больше я был удивлен, да даже можно прямо сказать – поражен, когда увидел кто автор статьи.
Итак уважаемые Радиолюбители, сегодня, в разделе “От читателей”, я с большим удовольствием и почтением представляю вам статью автора множества интересных и познавательных публикаций и книг – Юрия Всеволодовича Ревича
:
Несколько лет назад в крупных супермаркетах («Ашане», «Леруа-Мерлене») появились на удивление дешевые (по цене меньше ста рублей) садовые светильники на светодиодах и со встроенной солнечной батареей для подзарядки днем. Через некоторое время они появились практически во всех торговых точках, торгующих электрикой или товарами для сада и огорода. Выглядит светильник примерно так, как показано на рисунке:
Хорошее начинание, однако, оказалось несколько подпорчено тем, что яркости маленького светодиода не хватает для того, чтобы что-то осветить всерьез, потому светильник скорее выполняет декоративные функции и быстро надоедает своим мертвенным белым свечением. Кроме того, в реальных световых условиях мощности солнечной батареи не хватает для нормальной подзарядки аккумулятора – светильник горит часа два-три после захода солнца и затем «умирает».
Есть, однако, простой способ исправить сразу оба недостатка, и превратить изделие из одноразовой игрушки в красивый и функциональный элемент садового ландшафта. Разумеется, превратить его в полноценный осветительный прибор невозможно, но легко значительно повысить декоративные качества светильника, если заменить светодиоды на цветные. Последних имеется в продаже множество различных цветов (не только белые-красные-желтые-зеленые-синие, но и разных оттенков – например, зеленые бывают не только просто зеленые, но и желто-зеленые и голубовато-зеленые, а желтые – и густо-желтые и лимонные). Все они, и обычные, и повышенной яркости, любого размера и геометрии могут работать в этих светильниках без доработки (за исключением специальных мощных осветительных и еще мигающих светодиодов, которые сами представляют собой законченную схему). При замене только следите за полярностью светодиода, и практически больше ничего не требуется. Светильники спокойно работают и зимой при небольших морозах, но при сильном похолодании их лучше убрать в помещение, вытащив аккумулятор.
Однако, вторая проблема при этом может даже усугубляться: малое падение напряжения на цветном светодиоде заставит его гореть очень ярко, но даже летом всего полчаса-час. Это особенно мешает осенью и зимой, когда световой день сокращается, а пасмурная погода приводит к тому, что накопленного за день заряда аккумулятора хватает лишь на пару минут.
Этот недостаток исправить тоже несложно, если подключить последовательно со светодиодом резистор номиналом в несколько десятков ом. Следует острым резаком разорвать дорожку на плате, ведущую от микросхемы к светодиоду и установить резистор вместо нее (на рисунке ниже показана переделка платы светильника из «Леруа-Мерлена», в других случаях плата может выглядеть иначе):
Подбор резистора следует осуществлять таким образом, чтобы ток через него составлял 4-6 мА – этого достаточно для нормальной яркости свечения, а при полной зарядке штатного Ni-Cd акуумулятора в 600 мА-ч светильник будет тогда работать несколько суток (на практике полная зарядка, конечно, не достигается).
На выходе микросхемы светильника имеет грубый источник тока с напряжением на холостом ходу порядка 2,5 В – то есть примерно равном удвоенному напряжению аккумулятора. При подключении нагрузки это напряжение падает, и резистор необходимо подобрать так, чтобы падение напряжения на нем соответствовало выбранному току. Например, для красного светодиода номинал может составить 75-91 Ом (падение напряжения на резисторе 0,4-0,5 В), для зеленого повышенной яркости – от 47 до 62 Ом (падение напряжения 0,2-0,3 В) и т.д.
Кстати, обычно штатного Ni-Cd акуумулятора хватает не более, чем на год, потом он выходит из строя. Опыт показал, что в светильник можно установить обычный пальчиковый Ni-MH аккумулятор, причем чем дешевле (то есть чем меньше его емкость), тем лучше – имеющейся солнечной батареи все равно не хватит, чтобы зарядить полностью аккумулятор с емкостью 2000-3000 мА-ч, и он в любом случае будет работать лишь на небольшую часть от своих возможностей.
Для тех кто (по молодости лет) незнаком с Ю.В. Ревичем:
Инженер и журналист с многолетним стажем. Основной круг интересов – информационные технологии, их влияние на современное общество, технологические инновации, история компьютеров и технологических инноваций. Регулярно публикуется в журналах, газетах и сетевых изданиях. Автор 6 популярных книг, среди которых “Занимательная электроника”, “Самоучитель работы на ПК для всех”, “Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера” и др.
