Светильник на солнечных батареях

Светильник на солнечных батареях

Эта статья о том, как своими руками и минимальными затратами сделать мощный и долговечный автономный светильник на солнечной батарее, который украсит достойным светом садовые дорожки, станет ночником в доме, либо сможет работать даже с сетью 220В в качестве светового реле.

Что ж, не буду ходить вокруг да около, а сразу приступлю к описание этого, в общем, элементарного устройства. Я лишь оговорюсь, что предложенная здесь схема светильника не претендует на оригинальность и не является сколь бы то ни было грамотной, однако, она, в количестве нескольких экземпляров, вот уже несколько лет, зимой и летом, успешно работает и ни один элемент не вышел из строя, включая элементы питания, учитывая даже то, что в ней нет контроллера заряда.

Элементы питания

Здесь стоит сразу сказать, что в качестве элементов питания я использовал ионисторы, а не аккумуляторы. Они весьма долговечны, значительно меньше по сравнению с аккумуляторами подвержены температурным зависимостям (работают и в жару, и на морозе) безразличны к глубокому разряду и менее привередливы к зарядным токам. Именно, ориентируясь на последнее качество и в угоду простоте, я пренебрег контролером заряда батареи. Лишние компоненты в цепи — это дополнительный расход энергии. Хотя, чтобы обеспечить максимальный срок службы элементов питания, контроллер стоило бы включить в схему. Но это тема для отдельной статьи, поскольку не хотелось бы сейчас делать из простого сложное.

Если вы хотели бы использовать Li-ion аккумуляторы, то стоит выбирать батареи со встроенной защитой от глубокого разряда и перезаряда. Встроенный контроллер обеспечивает оптимальные характеристики заряда и разряда конкретной батареи, нежели схема, сделанная опираясь на общие характеристики аккумуляторов.

Возвращаясь к ионисторам, нужно сказать и про недостаток: их напряжение зависит от степени заряженности. Поэтому стоит использовать в цепи несколько соединенных последовательно ионисторов, чтобы обеспечить запас по напряжению для потребителей в большем диапазоне разряда.

Я использовал два ионистора по 2.7 Вольт и емкостью по 500 Фарад. Таким образом, максимальное напряжение в цепи равно 5.4В, которое ограничивается резисторами перед светодиодами.

Связка ионисторов по 500 Фарад

Связка ионисторов по 500 Фарад 2.7 Вольт.

Данная связка обеспечивает работу четырех круглых светодиодов мощностью 0.15Вт, либо одного светодиода мощностью 1Вт в половину номинальной мощности (~100 mAh). Последний, даже при половине мощности, озаряет комнату светом так, что кажется, что это сетевой ночник, а вовсе не какой-то на солнечной батареи.

Яркость освещения комнаты светодиодом 1Вт при 110 mAh

Яркость освещения комнаты светодиодом 1Вт при 110 mAh.

Белый нейтральный светодиод 1Вт

Белый нейтральный светодиод 1Вт

В обеих вариантах набора светодиодов полного заряда ионистора хватает на 10-12 часов тьмы. Затем, освещение не гаснет, но очень медленно затухает в течении нескольких часов. Стоит отметить, что затухание медленно происходит с самого пика заряженности и это особенность ионисторов, однако достаточная яркость обеспечивается как раз в указанном рабочем временном промежутке. Можно было бы избежать эффекта затухания добавив напряжения и включив в схему стабилитрон или стабилизатор, но эти компоненты спускают ток вхолостую, чтобы ограничить напряжение, а такой роскоши в условиях ограниченного заряда мы позволить себе не можем.

Солнечная батарея

В рассматриваемом примере, я использовал солнечную панель размером 80×100мм выполненную на текстолите с заявленными характеристиками 1Ватт, 5.5В, 170мА. Данная батарея даже в летний пасмурный (но не дождливый и более темный) день обеспечивает полный заряд ионисторов. Так что душить мощность потребителей большими сопротивлениями, чтобы сделать поправки заряда на пасмурные дни, не придется. Однако в зимнее время в пасмурную погоду из-за короткого дня заряда уже не хватает на полный цикл потребления.

Солнечная батарея 1Вт

Солнечная батарея 1Вт 5.5В 170мА.

Максимальное напряжение солнечной батареи до 7 Вольт. При таком напряжении на полностью заряженные (до 5.4В) ионисторы подается ток всего до 8мА, что совершенно не страшно для них.

Читать статью  Телевизионная розетка: как производится установка розетки под телевизор

Электронные компоненты солнечного светильника

Схема светильника на солнечной батарее очень проста, экономична и содержит в себе всего 6 компонентов: 3 резистора, 2 транзистора и диод Шоттки.

Схема солнечного светильника

Схема, контролирующая зарядку батарей и потребление энергии батарей для солнечного светильника.

А теперь подробно о том, как это работает.
Когда свет попадает на солнечную батарею, ток, ограниченный резистором R1, попадает на базу биполярного транзистора VT1 и открывает его. Таким образом, ток, протекающий от элементов питания, ограниченный резистором R2, стекает на «землю», освобождая от напряжения затвор полевого транзистора VT2 и тем самым закрывает его. Когда же на улице стемнеет, на базу VT1 ничего не поступит, а на затворе VТ2 появиться напряжение и он откроется. В роли потребителя может быть что угодно, но поскольку у нас светильник, значит потребитель — светодиод.

Диод Шоттки предотвращает попадание тока на базу VТ1 от элементов питания, а его низкое падение напряжения позволяет более эффективно заряжать батареи. Резистор R3 может быть подстроечным, с помощью которого можно регулировать включение потребителей в зависимости от уровня освещенности. Но, приведенные на схеме параметры сопротивления резисторов выбраны для оптимального включения и наименьшего потребления энергии самой схемой. Подобная схема может работать с напряжением батарей до 40 Вольт и потребителями до 2 Ампер.

Для управления приборами сети 220 вольт, вместо низковольтных потребителей, можно поставить реле, которое будет включать и выключать сетевой ток. Можно подумать — зачем так сложно? Да, в качестве светового реле можно использовать более простую схему с фоторезистором/фототранзистором, к тому же без батарей. Но ведь с помощью всего одной описанной схемы можно реализовать одновременно и автономный светильник на солнечной батарее и световое реле для сети 220В.

Схема светового реле для 220 Вольт

Пример схемы светового реле для управления сетевым напряжением.

В схеме можно использовать и аналоги приведенных компонентов или даже транзисторы с другими характеристиками. Однако в последнем случае придется иначе подбирать сопротивление резисторов и, возможно, это приведет к меньшей эффективности.

Устройство зарядки батарей от солнечной панели для солнечного светильника.

Устройство зарядки батарей от солнечной панели для солнечного светильника выполненное по схеме.
* Плату можно сделать более компактной, так как в данном случае были использованны неоправданно мощные, а потому и большие, резисторы из-за отсутствия подходящих.
** В месте R1 нужное сопротивление было подобрано двумя резисторами, поэтому их больше, чем на схеме.

Светодиод 1Вт в уличном фонаре

Светодиод 1Вт, установленный (приклееный) в уличный фонарь на патрон под лампу.

Если вы собираетесь делать солнечный светильник из уличного фонаря, то следует внутренние темные поверхности фонаря окрасить белой краской, либо оклеить фольгой, поскольку темные поверхности здорово поглощают свет. Помимо этого, в своем варианте я установил матовые стекла с узором в фонарь, так как с ними он выглядит более симпатично, хотя и рассеивает часть лучей просто в атмосферу.

Солнечный светильник в уличном фонаре.

Солнечный светильник со светодиодом 1Вт в уличном фонаре при 5.4В 170мА.
* Выдержка фотоаппарата подобрана максимально близко к реальному освещению.

Светодиод 1Вт в уличном фонаре

Второй солнечный светильник со светодиодом 1Вт в уличном фонаре
* Выдержка фотоаппарата подобрана так, чтобы освещенность на фото соответствовало реальному.

«Радужный» ночник, работающий от платы солнечного светильника. RGB светодиод вклеен в люстру комнатного освещения. Пришлось проложить проводку для светодиода отдельно.

Создание садового светильника на солнечной батарее своими руками, схема устройства

фото 15597_2

Фонарик на солнечных батареях пригодится в любом хозяйстве, но особенно актуальным он будет для тех, кто увлекается садоводством.

Нехитрое устройство позволяется создать световую подсветку даже там, где не проложено электричество.

Садовый фонарик может использоваться отдельными экземплярами, либо целым комплексом, чтобы организовать декоративную подсветку растений и камней. Изготовить светящийся фонарик на солнечных батареях можно своими силами.

Разбираемся с возможными схемами составления декоративного осветительного прибора для садового участка.

Электросхема фонаря для сада

Принцип работы солнечного фонарика очень простой, независимо от размера устройства. Для его работы потребуется панель, которая будет собирать солнечные лучи, накопительный аккумулятор, преобразователь напряжения, и светящийся элемент, способный воспринимать энергию.

Элементы составляются в цепочку, которая будет работать при правильном подборе светодиодов и других частей.

Читать статью  Как изготовить солнечную батарею в домашних условиях?

фото 15597_1

Электронная схема сборки светодиодного фонарика:

Как работает садовая лампа?

Отсутствие подключения к сети питания делает светодиодный фонарик очень удобным и выгодным способом освещения. Днем, в то время пока светит солнце, фонарик запасает солнечную энергию в свою батарею.

Погода должна быть безоблачной и ясной, чтобы собирать свет максимально эффективно. Внутри некоторых фонариков предусмотрен контроллер, который запускает свечение, как только на улице достаточно стемнеет. Тогда начинается расходоваться накопленная энергия в аккумуляторах.

При полной разрядке светильник перестает вырабатывать свет. Работа выглядит следующим образом:

  1. Днем накопительная панель перерабатывает энергию солнца в электричество небольшой мощности.
  2. Полученная энергия с помощью диода перенаправляется в аккумулятор.
  3. Плюсовой потенциал через резистор контролирует отсутствие свечение до наступления темноты.
  4. Как только наступают сумерки, либо другой вид затемнения, транзистор включается в работу (эффект получается за счет небольшого плюсового потенциала, соприкасающегося с базой) и запускает свечение светодиода на основе энергии, содержащейся в батарее. Фонарик испускает свет.
  5. Световой диод равномерно дозирует выработку энергию от аккумулятора для исключения полной разрядки.
  6. Как только начинает светлеть, плюсовое напряжение перекрывает транзистор, в результате чего светодиод перестает получать энергию для свечения. В этот период снова запускается процесс зарядки батареи.

фото 15597_3

Более простые модели без контроллера накапливают энергию и равномерно тратят ее, обеспечивая свечение в любое время суток.

Подбор деталей для изготовления

Большинство солнечных фонариков создаются с солнечными панелями, которые по площади не превышают 9 кв см. Чтобы своими руками сделать осветительный прибор без использования электричества потребуется электрические элементы со следующими характеристиками:

  • диоды от 1 до 1,5 вольт;
  • аккумуляторы, имеющие накопительный объем 3000 мА и вырабатываемым напряжением 3,6 вольт;
  • солнечные панели общей площадью 60х60х4 мм, которые отличаются выработкой 4,4 вольт с 90 мА;
  • для управления понадобятся 4 резистора МЛТ 20 кОм;
  • транзисторы КТ503;
  • стеклянный элемент в качестве плафона;
  • основание из ПВХ.

Все описанные выше элементы будут располагаться на одной плате, которую можно спаять самостоятельно. Чтобы упростить процесс в радиомагазинах можно найти универсальные платы, которые позволят быстрее приступить к работе над светодиодным фонариком.

Для создания схемы необходимо запастись многожильным проводом из меди, который позволит расчертить электрические дорожки.

Максимально в одну схему можно включить 4 фонарика. При грамотной сборке этот светильник будет работать гораздо дольше покупного.

Для сборки светодиодного фонаря нужно будет не только подобрать подходящие материалы, но и позаботиться об инструментах:

  1. сверле;
  2. канцелярском ноже;
  3. паяльнике с припоем;
  4. карандаше.

Пошаговая инструкция по созданию и сборке

Первое, что предстоит выбрать – красивый плафон. Сделать его можно из банки кофе, бутылки, рюмки и любой другой стеклянной формы. Лучше всего подбирать небольшую емкость, которая позволит свету максимально расходиться по периметру участка.

Работать придется по следующему плану:

фото 15597_4

  1. В донышке стеклянной емкости делается отверстие сверлом. Процедура должна проводиться после охлаждения стекла для исключения травм. Держите стеклянную тару в перчатках и сильно на нее не надавливайте, чтобы от усилий стекло не лопнуло.
  2. Создается основание, подходящее по размерам для горлышка стеклянной емкости. Вырезать его можно из ПВХ своими силами с помощью канцелярского ножа, либо в рекламном агентстве (благодаря последнему варианту оно будет идеально ровным).
  3. В основание устанавливается с помощью паяльника мебельная гайка или любой другой болт.
  4. собирается схема, к которой припаиваются все необходимые элементы.
  5. ПВХ основание обезжиривается с помощью спиртового раствора, либо растворителя. Обозревающее вещество не должно касаться электрических частей солнечной батареи, в противном случае она не будет работать.
  6. Солнечная батарея прикрепляется к ПВХ основанию за счет супер клея, можно использовать момент.
  7. Лишний клей снимается при помощи чистой салфетки.
  8. В дне делаем с помощью сверла отверстия под провода.
  9. Пропускаем их и герметизируем.
  10. Берем ПВХ трубку с диаметром до 5 мм и отрезаем ее под основание для диода.
  11. На ПВХ основание в центре будущего фонарика усаживаем светодиоды в трубке.
  12. Запаиваем светодиоды вместе с проводами и защищаем их специальным лаком.
  13. Соединяем плафон и основание с рабочими элементами.
  14. Дополнительно защищаем плату от царапин лаком или другим прозрачным составом.
Читать статью  Накладные розетки и выключатели: правила безопасного монтажа и подключения

Соединение ПВХ основания и стеклянной колбы стоит воспользоваться герметиком или клеем, чтобы через него не проходила влага. В результате этого простого действия получится увеличить срок службы проводов и других элементов.

Для фонариков можно использовать стойки любого диаметра и размера. Их создают из ПВХ труб с последующей покраской в нужный цвет. Можно сделать низкий фонарик около земли, либо организовать высокий светильник, который будет являться не только осветительным прибором, но и маяком.

Ошибки и сложности

При создании светодиодного светильника многие допускают простую и самую распространенную ошибку – запаивают элементы схемы в неправильной последовательности. Избежать ее можно, если четко следовать электронной схеме и не отступать от поэтапного плана создания фонарика.

Сложности могут возникнуть на этапе запаивания и обезжиривания. Все процедуры нужно проводить аккуратно, так, чтобы не повредили отдельные элементы схемы.

Следует аккуратно работать со следующими веществами:

  • растворитель и обезжириватель;
  • суперклей;
  • припой для паяльника.

Все работы должны выполняться в маске и перчатках, чтобы не повредить глаза и руки. В первый раз создание плафона из стеклянной тары может не получиться, поэтому лучше подготовить сразу две ёмкости. Одна будет служить прототипом, а вторая использоваться для самого светильника.

Плюсы и минусы самодельного устройства

В дачных домиках часто бывают перебои с электричеством, либо оно полностью отсутствует. Желание сделать световой дизайн садового участка может иметь большие сложности при прокладке проводов. Светодиодные фонарики, сделанные своими руками, помогут решить проблему.

Их создание и применение связано со следующими достоинствами:

фото 15597_5

  • могут быть изготовлены из недорогих подручных материалов;
  • не требуют профессиональных навыков при сборке;
  • легко устанавливаются и демонтируется по необходимости;
  • не требует никакого источника энергии, кроме естественного света;
  • не предполагает расходов во время эксплуатации;
  • экологическая чистота прибора.

Несмотря на видимые преимущества, у самодельного светодиодного фонарика есть и некоторые недостатки:

  1. чтобы фонарик работал, придется поработать над качественными соединениями;
  2. если установить его в затемнённое место, аккумуляторы не будут пополняться, а светодиод светиться;
  3. в работе над светильником потребуется использовать инструменты, которыми не все умеют пользоваться;
  4. потребуется приобрести некоторые детали для платы и организации частей светильника, что способствует расходам;
  5. невозможно отремонтировать в случае поломки.

Примерные траты

Смету на создание садового солнечного фонарика сложно оценить из-за разницы в элементах конструкции. Если использовать подручные материалы расходы будут небольшими. Для приобретения платы и других радиодеталей потребуется не больше 500 рублей.

Самой затратной частью будет солнечная панель. Ее стоимость может начинаться от 10 рублей до 1000 рублей, в зависимости от качества исполнения изделия и бренда. Самые дорогие элементы будут служить долго, и радовать владельца участка ярким светом.

Дешевые платы быстро ломаются, могут не работать сразу после изготовления. Дополнительными расходами могут стать ПВХ трубы. Лучший вариант подобрать им альтернативу, либо использовать имеющиеся запасы.

Таблица расходов может выглядеть следующим образом:

Детали Стоимость Количество Сумма покупки
Солнечные панели 170 руб. 1 шт. 170 руб.
Накопительная батарея 220 руб. 1 шт. 220 руб.
Светодиоды 12 руб. 3 шт. 36 руб.
Резистор 2 руб. 6 шт. 12 руб.
Транзистор 5 руб. 3 шт. 15 руб.
Диод 3 руб. 3 шт. 9 руб.
Общая сумма 462 руб.

Бюджетный вариант одного светодиодного фонарика будет иметь стоимость около 500 рублей, согласно таблице. Можно приобрести необходимые для его создания оптом, чтобы собрать сразу несколько изделий этого типа, тогда общая сумма покупки будет еще ниже на единицу светящегося прибора.

Полезное видео

Видео схема сборки светодиодного фонарика своими руками:

Заключение

Создать светодиодный фонарик для садового участка можно своими руками из подручных средств. Следует заранее подготовить все составные части будущей схемы и материалы, которые позволят сделать полноценный осветительный прибор на основе солнечного света.

Работу себе получится облегчить, если приобрести готовую плату, но в бюджетном варианте ее можно создать самостоятельно. Важно соблюдать технику безопасности при проведении работ по сверлению и пайке. Для исключения травм стоит пользоваться защитными перчатками и очками.

Светодиодный фонарик собирается по электронной схеме, а затем монтируется в стеклянную оболочку, которая рассевает и усиливает свечение. Затраты на светодиодный фонарик могут быть минимальными, если использовать дешевые материалы. Дорогой светодиод прослужит долго, независимо от условий эксплуатации.

Источник https://exkaryon.ru/library/solar_lamp

Источник https://220.guru/osveshhenie/ulichnoe/landshaftnoe/tipy-lamp-i-fonarej/na-solnechnyx-batareyax/sxema-i-sozdanie-svoimi-rukami.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *