Уличное освещение на солнечных батареях: садовое, автономное

Содержание
  1. Развенчиваем мифы о фонарях на солнечных батареях
  2. 5 причин выбрать освещение на фотоэлементах
  3. Где чаще всего используются солнечные батареи
  4. Срок службы солнечных батарей
  5. Общие характеристики и доступность приобретения
  6. Функционирование, виды преобразователей и их сравнительная энергоэффективность
  7. Достоинства автономного солнечного освещения на улице
  8. Недостатки автономного освещения
  9. Светильники на солнечных батареях
  10. Автономное освещение для дома
  11. Как устроен светильник на солнечной батарее и принцип работы
  12. Какой светильник лучше выбрать?
  13. Зачем платить деньги за уличное освещение
  14. Устройство и принцип действия уличных светильников
  15. Использование на дорогах
  16. Подсветка пешеходных переходов
  17. Уличное освещение на солнечных батареях
  18. Плюсы и минусы
  19. Выбор светильников для уличного освещения на солнечных батареях
  20. Мощность
  21. Класс защиты и материал корпуса
  22. Вид и способ монтажа
  23. ТОП -10 лучших светильников на фотоэлементах
  24. Как собрать садовый светильник на солнечных батареях своими руками
  25. Схема садового светильника
  26. Схема светодиодного светильника
  27. Схема китайского светильника
  28. Критерии выбора деталей и цены
  29. Паяем простенькую схему и компонуем детали
  30. Назначение и расчет добавочного резистора в цепи питания светодиода
  31. Монтаж
  32. Из чего изготовить плафон
  33. Как усовершенствовать купленный светильник
  34. Изменение схемы
  35. Изменение цвета и свечения фонаря

Развенчиваем мифы о фонарях на солнечных батареях

Противники светильников на солнечных батареях для уличного освещения утверждают, что такие приборы никак не могут конкурировать с электрическими лампами. Но имеет ли смысл сравнивать их вообще? Они изначально предназначены для разных целей.

Сравнение электрических ламп и фонарей на солнечных батареях некорректно. Они дают совершенно разный свет. Первые – яркий и резкий, вторые – приглушенный и мягкий

Назначение электрических ламп – давать яркий контрастный свет, благодаря которому можно рассмотреть все детали. А у фонарей на солнечных батареях совершенно другая функция – подсветить территорию, чтобы можно было нормально ориентироваться в вечернее и ночное время.

Они не предназначены для освещения зон, где планируется активная деятельность, требующая внимания и точности.

Не следует считать фонари на солнечных батареях адекватной альтернативой электрическим. Они подсвечивают и украшают территорию, формируют атмосферу спокойствия и романтики, но не способны создать зоны яркого света

Фонари на фотоэлементах не могут конкурировать с электрическими приборами по яркости, поэтому имеет смысл организовать комбинированное освещение.

Например, над крыльцом дома уместна электрическая лампа. Для повышения удобства пользования и экономии электроэнергии ее можно дополнить датчиком движения или светочувствительным реле. А дорожки, газоны, сад можно подсветить светильниками на солнечных батареях.

При обустройстве комбинированной системы нужно помнить, что электрический свет перекрывает солнечные фонари.

Комбинированное освещение будет удачным, если электрические и солнечные светильники освещают разные зоны и не перекрывают друг друга. Правильно подобрав приборы по яркости и цвету, можно организовать плавные переходы

Интенсивность и продолжительность работы автономных уличных фонарей на солнечных батареях во многом зависит от погоды.

Если днем пасмурно, нельзя ожидать хорошего и длительного освещения вечером, т.к. для полноценной зарядки аккумулятора требуется 8-10 часов времени и хороший солнечный свет. Это главный недостаток уличных фонарей на фотоэлементах.

5 причин выбрать освещение на фотоэлементах

Светильники на фотоэлементах отличаются несколькими достоинствами, которые прекрасно компенсируют недостатки:

  1. Автономность. Для работы фонарей не нужна электроэнергия, поэтому не требуется прокладывать провода и подключать приборы к сети. Это существенная экономия сил и денег.
  2. Энергонезависимость. Можно установить несколько десятков светильников, а счета за электроэнергию не увеличатся.
  3. Полная автоматизация. Приборы заряжаются, включаются и выключаются без участия пользователя.
  4. Простота в монтаже. На установку светильников потребуется минимум времени и сил. Не нужно обладать какими-то специальными знаниями, чтобы их смонтировать и обеспечить нормальную работу. При желании приборы легко переставить на другое место.
  5. Неприхотливость. Светильники удобны в эксплуатации, не требуют сложного ухода и обслуживания.

Стоимость качественных электрических уличных фонарей и садовых светильников, работающих от солнечных батареек, не особенно отличается. Разница в затратах становится очевидной в процессе эксплуатации.

Солнечный фонарь – это единоразовое вложение денег, а работа даже самых экономичных электрических приборов подразумевает постоянные расходы на энергоресурсы.

Где чаще всего используются солнечные батареи

Сфера применения солнечных батарей огромна. Уже сейчас их с успехом используют для электроснабжения частных и многоквартирных домов, хозяйств, в том числе для освещения и обогрева теплиц, построек, освещения придомовой территории, питания приборов.

Чаще всего про автономное электроснабжение задумываются в следующих случаях:

  • Если местность не электрифицирована, солнечные панели для частного дома обойдутся намного дешевле, чем использование жидкотопливных генераторов.
  • В сельской местности нередко отключают электричество, и люди буквально остаются без света. Включив автономное электроснабжение, можно жить в привычном комфорте длительное время, тем более, что в комплекте с солнечными панелями всегда идет аккумулятор.
  • В многоквартирных домах солнечные модули также применяются в качестве резервных, а также существуют проекты, предусматривающие использование солнечной энергии для горячего водоснабжения.

Срок службы солнечных батарей

Как правило, в документах на оборудование, указывается срок годности от 20 до 25 или даже 30 лет. Однако многие устройства продолжают функционировать и по прошествии указанного производителями периода. Например, первая в мире солнечная батарея работает уже свыше 60 лет, а за эти годы технология производства была существенно усовершенствована.

Прототип солнечной батареи был разработан еще в конце XIX века

Явно можно выделить только один недостаток – при постоянной эксплуатации мощность оборудования снижается, тем не менее эти показатели незначительны: за 10 лет не больше чем на 10%.

При соблюдении несложных рекомендаций срок службы солнечных панелей можно увеличить:

  • Предупреждать физические повреждения, такие как падение деревьев, срыв ветром и царапин на чувствительных элементах. От последних зависит эффективность работы устройства.
  • Регулярно производить уход: обслуживание и очистку.
  • При необходимости установить ветрозаградительные конструкции.

Солнечные панели для частного дома (готовые комплекты) в систему включают следующие составляющие: аккумуляторные батареи и силовая электроника. Срок службы первых устройств составляет от 2 до 15 лет, вторых – от 5 до 20 лет, в зависимости от характеристик, интенсивности эксплуатации и бережного ухода.

Общие характеристики и доступность приобретения

Оборудование не наносит вреда окружающей среде и обеспечивает стабильное питание без скачков напряжения. И, главное, поставляет бесплатную энергию: за которую не приходят коммунальные счета.

Внешний вид солнечных панелей мало изменился, после их изобретения, чего не скажешь о внутренней «начинке» 

Солнечная модуль преобразовывает свет в электрическую энергию, генерируя постоянный ток. Площадь панелей может достигать нескольких метров. Когда необходимо увеличить мощность системы, увеличивают количество модулей. Их эффективность зависит от интенсивности солнечного света и угла падения лучей: от местоположения, сезона, климатических условий и времени суток. Чтобы грамотно учитывать все эти нюансы, монтаж должны выполнять профессионалы.

Виды модулей:

  • Монокристаллические.

Состоят из силиконовых ячеек, преобразующих солнечную энергию. Отличаются компактными размерами. По своей производительности это до недавнего времени самая эффективная (КПД до 22 %) солнечная батарея для дома. Комплект (цена его одна из дорогостоящих) обойдется от 100 тыс. рублей.

  • Поликристаллические.

В них используется поликристаллический кремний. Они не так эффективны (эффективность до 18%), как монокристаллические фотоэлементы. Зато их стоимость существенно ниже, поэтому они доступны широким слоям населения.

  • Аморфные.

Имеют тонкопленочные фотоэлементы на основе кремния. Уступают моно и поликристаллам по выработке энергии, но и стоят дешевле. Их преимуществом является способность функционировать при рассеянном и даже слабом освещении.

  • Гетероструктурные.

Современные и наиболее эффективные на сегодняшний день солнечные модули, обладающие КПД 22-25% (на протяжении всего срока службы!). Эффективно работают как в облачную погоду, так и при высоких температурах).

В России единственным производителем модулей по этой технологии является компания «Хевел», которая входит в пятерку мировых производителей, выпускающих гетероструктурные солнечные модули.

НТЦ компании в 2016 году запатентовал собственную технологию создания гетероструктурных модулей и сейчас её активно развивает.

Гетероструктурные солнечные панели «Хевел»

Функционирование, виды преобразователей и их сравнительная энергоэффективность

Преобразователи или инверторы являются ключевыми компонентами солнечных батарей. Они трансформируют постоянный ток, вырабатываемый модулем в переменный напряжением 220 В, который необходим для работы электрических приборов. Инверторы имеют мощность от 250 до 8000 Вт. При покупке рекомендуют учитывать самую высокую нагрузку на сеть и соотносить напряжение и мощность. Оптимальными считаются параметры: 12 вольт и 600 ватт, 24 Вольт при 600-1500 Ватт, 48 Вольт, если мощность больше 1500 Ватт.

Инвертор, на принципиальной схеме работы солнечных батарей

Разновидности преобразователей

  • Автономный. Перед тем как выбрать инвертор, надо определить, какие приборы будут от него питаться, и подсчитать их общую максимальную мощность в единицу времени. Рекомендуется взять мощность инвертора несколько больше. Некоторые бытовые электроприборы при включении создают резкое увеличение напряжения, из-за которого устройство может выйти из строя.
  • Синхронный. Они накапливают энергию, а излишки передают в электрическую сеть. В случае недостатка электричества, выработанного системой, преобразователь «позаимствует» его из общей сети. Применение модели синхронного типа позволит избежать перебоя в энергоснабжении.
  • Многофункциональные устройства объединили в себе преимущества первого и второго вида.

Достоинства автономного солнечного освещения на улице

Перед описанием преимуществ следует отметить, что часто автономное уличное освещение лишь частично зависит от солнечного света, так как некоторые места участка придется освещать стационарно. Это связано с тем, что светильники на солнечных батареях не всегда освещают пространство достаточно ярко.

Светильники, работающие на солнечных батареях, имеют несколько преимуществ:

  1. Описываемые устройства для дачи не нужно никуда подключать, они работают автономно. После установки они готовы к работе и не требуют дополнительных работ. Выключение таких устройств происходит автоматически благодаря датчикам.
  2. Светильники на солнечных батареях не требуют специального ухода. Иногда необходимо протирать фотоэлементы от пыли и загрязнений.
  3. Долговечность. Описываемые устройства могут работать больше 10 лет.
  4. Светильники являются безопасными, так как они работают от низкого напряжения.
  5. Если светильники приобретаются для дачи, можно найти светильники. Которые можно установить временно, а в зимнее время убрать их в помещение.

Таким образом, светильники для дачи, которые работают на солнечных батареях, могут позволить сэкономить большое количество денег, которое могло быть потрачено на освещение.

Недостатки автономного освещения

К минусам описываемых устройств можно отнести:

  1. Уличные светильники на солнечных батареях не дают достаточно яркого света. Именно поэтому их не получится использовать в качестве охранного освещения. Существуют мощные устройства, которые являются достаточно яркими, но они отличаются большой стоимостью, поэтому не все владельцы участков способны их приобрести.
  2. Количество часов работы напрямую зависит от погодных условий. Во время пасмурного дня светильники запасают недостаточно энергии, поэтому ее хватает на несколько часов.
  3. Надежные мощные светильники имеют большую стоимость. При этом такие устройства работают дольше и создают более яркий световой поток.
  4. Солнечные панели могут работать только в определенном диапазоне температур. Такие изделия плохо переносят морозы и высокую температуру в летнее время. Чаще всего они используются в регионах с умеренным климатом.

Несмотря на все описанные минусы, автономное освещение позволяет сэкономить большое количество средств на освещении большого участка.

Светильники на солнечных батареях

Уличные светильники могут отличаться по многим параметрам, но все они состоят из следующих компонентов:

  1. Солнечная панель. Данное устройство необходимо для переработки солнечной энергии в электрическую. Панель всегда обращена вверх, чтобы лучше улавливать солнечный свет.
  2. Аккумулятор, необходимый для накопления энергии в светлое время суток.
  3. Осветительный блок, который состоит из плафона, лампы и корпуса.
  4. Контроллер, необходимый для включения и отключения лампы. Это происходит благодаря датчикам освещенности окружающего пространства.
  5. Крепление, необходимое для подвешивания светильника или его установки.

Автономное освещение для дома

Освещение для дома создается по принципу гелиостанции. На крыше дома размещаются фотомодули. Дополнительное оборудование обычно располагается в техническом помещении.

Во время работы системы в солнечных батареях происходит выработка электроэнергии, которая затем накапливается в аккумуляторах. После этого она расходуется на осветительные приборы.

В устройстве имеется контроллер заряда, который следит за состоянием аккумулятора. Благодаря этому элементу систему не происходит перезаряд и обратный разряд. В устройстве имеется инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный, подающийся в электросеть. При использовании солнечных батарей лампы в доме заменяются на светодиодные.

Если используются светильники на 12 В, то инвертор не требуется. Следует отметить, что освещение на 12 В является более безопасным и не требует использования качественной проводки. Электроснабжение на солнечных батареях можно использовать и для фонарей, которые расположены на участке. Но во время создания системы освещения необходимо учитывать, что энергопотребление всех устройств не должно превышать вырабатываемой мощности.

Как устроен светильник на солнечной батарее и принцип работы

Светильники, предназначенные для улицы, могут быть самых разных форм в зависимости от модели и оформления. Способ установки у них тоже разный. Но, все они имеют один и тот же состав:

  • Солнечная батарея или панель. Это главный элемент, который подает электроэнергию, перерабатывая солнечный свет. Местонахождение у него может быть самое разное, но установлено оно должно быть так, чтобы напрямую поступали лучи солнца.
  • Аккумулятор. Это накопитель энергии, который запасает ее для дальнейшего использования в темное время суток.
  • Блок освещения. Он состоит из корпуса, светодиодной лампы и плафона. Это то, что мы можем видеть снаружи.
  • Датчик вкл/выкл. Он контролирует, когда нужно подавать энергию для освещения.
  • Крепление для того чтобы можно было установить светильник.

Как уже понятен принцип работы: солнечная панель (или батарея) берет на себя лучи солнца и перерабатывает в электроэнергию, после чего подает в аккумулятор. После того как наступает темень (при освещенности 20 лк), срабатывает датчик и происходит подача энергии аккумулятором. Лампа начинает свою работу. Если в аккумуляторе достаточно энергии, то, как правило, лампа горит до утра (до освещения в 10 лк), после чего освещение автоматически отключается.

Какой светильник лучше выбрать?

Сегодня благодаря работе ученых у нас есть возможность приобрести любой осветительный прибор на свой вкус, который может пригодиться как для украшения и освещения сада, так и на улице для освещения дороги.

Существует очень много подвидов уличных фонарей, отталкиваясь от их способа установки:

  • Фонарь с небольшой ножкой для сада. Его, как правило, устанавливают для освещения садовых дорожек или отдельных участков сада.
  • Фонарь для установки на столбы. Такой фонарь устанавливают на проезжих дорогах или же возле крыльца дома, так как он охватывает большую территорию.
  • Подвесные светильники. Такое освещение не очень сильное, поэтому его используют в большом количестве, развешивая на беседки или ветки деревьев. Предназначено больше для украшения сада.
  • Светильник на фасад – устанавливают на стены дома с целью освещения отельного участка или просто как украшение на дом.
  • Лампа для украшения участка. Такую лампу ставят для того чтобы подчеркнуть достоинства сада или просто украсить его.
  • Фонарь с солнечной батареей. Его ставят, чтобы осветить дорожку возле дома. Является хорошей заменой электрическому фонарю.
  • Высокие фонари. Они бывают самых разных форм и имеют огромное количество способов дизайнерского оформления.
  • Солярные системы для украшения сада. Бывают самых разных видов и устанавливаются как в саду, так и на фасаде дома работая от солнечных батарей.

Зачем платить деньги за уличное освещение

В последние годы можно увидеть уличные светильники не только возле частных домов, магазинов, кафе, офисов, но и на дачах, где владельцы появляются время от времени и ненадолго.

Казалось бы, зачем вкладывать деньги в освещение там, где хозяева бывают лишь изредка? Но в этом есть смысл.

Разноцветные светильники на солнечных батареях используют для декора отдельных зон – искусственных водоемов, веранд, беседок и т.п. Они создают исключительно красивые и небанальные цвето-световые эффекты

Дача – место, куда приезжают отдыхать, наслаждаться покоем, обществом родных и друзей. Здесь должно быть уютно и красиво.

Кроме того, освещение на даче является определенным сигналом для злоумышленников. Оно свидетельствует о том, что дом не заброшен и в нем могут находиться хозяева.

Уличное освещение жизненно необходимо. Его в любом случае придется обустраивать. Вопрос лишь в суммах, которые придется вложить для его организации и эксплуатации.

Самый выгодный вариант – покупка уличных фонарей на солнечных батареях. Они не увеличивают счета за электроэнергию и не требуют никакого особого технического обслуживания.

Устройство и принцип действия уличных светильников

Работают уличные светильники благодаря накопленному аккумулятором заряду от солнечной батареи. Солнечного дня достаточно для накопления энергии, позволяющей обеспечить бесперебойную работу освещения до 10 часов.

В пасмурный день заряд аккумулятора будет происходить от дневного света, но время беспрерывной работы фонарей уменьшится в несколько раз.

Лампа осветительного прибора автоматически включается от фотоэлемента, реагирующего на естественное уличное освещение. После отключения фонаря в дневное время аккумулятор переходит на накопление энергии. На всех моделях светильников имеются выключатели, и при необходимости их можно отключать вручную.

Экономные лампочки фонарей выполнены из блоков, включающих несколько светодиодов. Маленькие декоративные модели в основном оборудованы одним светодиодом средней мощностью 0.06 Вт.

Фонари оборудованы никель-кадмиевым аккумулятором средней мощности 600-700 мА/ч. Заряд аккумулятора выполняется за счет батареи, преобразовывающей солнечную энергию в электрическую.

Многообразие моделей светильников позволяет разнообразить декор домашнего участка: сделать светящиеся деревья в саду, украсить пруд, выполнить подсветку хозблока и многое другое.

Монтаж освещения легко выполнять находящимися в комплекте креплениями и опорами.

Электрические элементы фонарей надежно защищены от влаги и грязи плафоном. Степень защиты осветительного прибора указана на упаковочной коробке с обозначением IP.

Возьмите на заметку: для удобства управления домашним освещением можно воспользоваться специальными пультами или датчиками движения, реагирующими на проходящего человека.

Использование на дорогах

Автономное освещение на солнечных батареях улиц и дорог устроено иначе.

В основном, это высокие столбы с закрепленными на них светодиодными фонарями и фотомодулями. Устанавливают опоры методом заглубления в грунт, закреплением на твердом покрытии.

В систему освещения входят:

  • светильник, работающий на светодиодах;
  • несколько солнечных батарей;
  • контроллер регулирования зарядки аккумулятора и включения-выключения системы;
  • аккумулятор для подачи электричества на светодиоды и последующее его накопление от солнечной батареи;
  • защитный шкаф для аккумулятора и контроллера;
  • регулируемые крепления для фотомодулей.

Установленные датчики освещенности дают команду контроллеру для включения света в темное время суток и выключения его днем. Автоматическая работа системы позволяет рационально использовать энергию аккумулятора.

При избытке вырабатываемой электроэнергии ее направляют для электроснабжения светофора или установленного рядом киоска.

Подсветка пешеходных переходов

Ограничение видимости на дорогах в осенне-зимний период создает опасность на пешеходных переходах.

Устранить проблему помогает подсветка на солнечных батареях.

Установленный на системе датчик движения срабатывает при появлении человека на пешеходном переходе и отсчитывает время, требуемое для пересечения дороги.

Силуэт пешехода освещает белый свет, который дает понять водителю о необходимости убавить скорость автомобиля.

Принцип работы перехода с освещением

Дополнительным предупреждением для водителя о затемненном пешеходном переходе служит светофор, работающий от солнечных батарей.

Мигая в темноте желтым цветом, светофор обращает внимание водителя на возможное появление пешехода на дороге.

Уличное освещение на солнечных батареях

Для обеспечения достаточной видимости на открытой части прилежащей территории предприятий, частных домов и дач устанавливается наружное освещение. Несмотря на повсеместное внедрение мер, направленных на снижение затрат для обеспечения видимости на открытых территориях, расходы электричества все же составляют значительные суммы. Поэтому актуальным способом снижения расхода электрической энергии является уличное освещение на солнечных батареях. Такие установки все чаще приходят на замену классическим моделям, так как обладают рядом преимуществ в эксплуатации.

Плюсы и минусы

К преимуществам уличного освещения на солнечных батареях относят:

  • Полная автономность – каждый уличный фонарь не зависит ни от исправности электрической сети, ни от состояния других осветительных элементов, устанавливаемых на участке;
  • Мобильность — осветительные приборы на солнечных батареях не нуждаются в стационарном размещении, благодаря отсутствию питающих проводов их можно переносить с одного места на другое по желанию владельца.
  • Простота монтажа – всю работу по установке и настройке можно выполнить своими руками без привлечения специалистов.
  • Компактные размеры – позволяют быстро перемещать их в нужную точку, не требуют привлечения спецтехники для перевозки и доставки.
  • Регулируемые параметры – обеспечивают возможность настройки времени и параметров включения и отключения уличных светильников в автоматическом режиме без участия человека.
  • Высокая степень электробезопасности – за счет отсутствия питающих проводов и электрических соединений исключается угроза травмирования людей электротоком.

Также все устройства на солнечных батареях представлены в широком ассортименте, что позволяет использовать их в качестве декоративных элементов для обустройства дизайна участка.

К недостаткам наружного освещения на солнечных батареях относятся:

  • Зависимость автономного освещения от внешних факторов – в пасмурную погоду и при выпадении осадков в значительной мере снижается интенсивность зарядки аккумулятора, из-за чего падает производительность.
  • Длительность работы зависит от емкости аккумулятора, которая с течением времени уменьшается.
  • Неустойчивость работы – яркость электрических ламп меняется от начала работы приборов освещения до момента отключения по мере разрядки источника электроэнергии.
  • Под воздействием высокой и низкой температуры аккумуляторы дают сбой в работе.
  • За счет мобильности некоторые приборы уличного освещения на солнечных батарейках могут демонтироваться злоумышленниками без лишних усилий.
  • Требуют постоянного ухода – при засорении солнечных панелей или при выпадении значительного слоя осадков снижается производительность, из-за чего поверхность должна периодически очищаться.

Для устранения недостатков приборов освещения уже разработаны и внедряются различные меры: подключение мощных аккумуляторов, объединение всех приборов на солнечных батареях в единую систему, использование выделенных солнечных электростанций для питания и другие. Но такие действия, в свою очередь, значительно снижает мобильность и вносит свои коррективы в их работу.

Выбор светильников для уличного освещения на солнечных батареях

В торговой сети есть светодиодные уличные светильники с очень большим разбросом цен — от ста рублей до десятков тысяч. Порой есть модели, которые выглядят почти одинаково, но очень отличаются по цене. Как это понимать и как выбрать осветительные приборы для уличного освещения на солнечных батареях? Все просто — надо смотреть технические характеристики. Именно в них вся разница.

Мощность

При устройстве освещения необходимо учитывать, сколько света может давать светильник. От этого зависит количество светильников и расстояние, на котором их необходимо устанавливать друг от друга. В технических характеристиках обычно указывается мощность в ваттах, а в случае со светодиодными светильниками она мало о чем говорит.

Пример технических характеристик уличного светильника на солнечных батареях

Чтобы понять уровень освещенности, можно сравнить с аналогом обычной лампы накаливания — их мощность нам более-менее понятна, а также можно перевести этот показатель в Люмы (Лм) — единицы измерения освещенности. Так реально можно оценить насколько эффективной будет именно этот светильник.

Таблица соответствия мощности светодиодных ламп и освещенности

Как понимаете, модели с мощностью 1 Вт дают не так уж и много света — примерно как 20 Вт лампа накаливания, потому использовать их можно только для подсветки или маркировки участка — обозначения дорожек, подсветки беседок и т.д.

Класс защиты и материал корпуса

Чтобы уличное освещение на солнечных батареях работало долго и надежно, необходимо чтобы корпус и световой блок (плафон) имели защиту от попадания пыли и влаги. Желательно чтобы класс защиты был не ниже IP44 (больше цифры — это хорошо, меньше — плохо).

Расшифровка цифр в классе защиты

Также стоит обратить внимание на материал из которого изготовлены светильники. Обычно это специальный ударопрочный пластик или металл. Если «металл» — отличный от нержавеющей стали или алюминия, предпочтение лучше отдать пластикам. Они точно не ржавеют и длительное время сохраняют хороший внешний вид.

Вид и способ монтажа

По способу монтажа светодиодные уличные светильники делят на несколько групп:

  • Установка в грунт. Это группа светильников на ножках разной высоты — от 20-30 см до метра и выше. Их установка чрезвычайно проста — они просто втыкаются в грунт в нужном месте.

    Самая обширная группа — светильники просто втыкаются в грунт

  • Светильники-столбы. Как правило, это более высокие модели с высотой ножки от 1,5 метров и выше. Они тоже могут устанавливаться грунт, но требуют уже более серьезных мер по установке — имеют большую высоту и вес. Придется делать лунку, вставлять в нее столб, засыпать грунтом и уплотнять его. Есть модели для установки на твердое покрытие — плитки, асфальта и т.д.

    Солнечные светильники на высоких столбах

  • Настенные светильники на солнечных батареях. Есть в разных стилях — от классического «фонарного» дизайна, до моделей в современном стиле. Монтироваться могут на стену, забор, заборные столбы.

    Настенные варианты смотрятся декоративно

  • Подвесные. Вариантов тоже немало — есть модели, которые можно крепить к потолку, балке и т.п., а есть которые можно развесить на ветках.

    Для разных целей и условий

  • Встраиваемые в грунт, дорожки, лестницы. Очень практичные модели, которые позволяют осветить даже лестницы, причем подсвечивают не сверху, как обычно, а на уровне ступеней. Интересное и практичное решение — при таком варианте свет не слепит глаза, а освещенность остается хорошей.

    Подсветка лестниц — удобно, экономно и красиво

  • Декоративные. Выполнены в виде различных фигурок. В дневное время они выглядят как обычный декор, в ночное дополнительно еще излучают свет. Монтажа в данном случае нет — просто ставят светильник в предназначенное для него место.

    В декоративные фигурки тоже встроены солнечные батареи

Выбор уличных светильников на солнечных батареях для уличного освещения действительно велик. По стилю, размерам, цене ассортимент большой, так что можно выбрать.

ТОП -10 лучших светильников на фотоэлементах

  • URANUS – оснащается регулируемым кронштейном, пультом управления;
  • Beetle – модель среденй мощности с высокой степенью защиты;
  • Garden ball – грунтовая модель;
  • Eglo 48496 SOLAR – маломощный прибор освещения с корпусом из нержавейки;
  • Eglo 98187 PALIZZI – модель с выносной солнечной батареей;
  • Lutec Diso 6906702335 — с датчиком движения и оригинальным дизайном;
  • Lutec Bread 6901501000 – с датчиком движения;
  • Globo 33371 SOLAR, Globo 33014 SOLAR, Eglo 47856 – яркие представители декорированные под сказочных персонажей.

Как собрать садовый светильник на солнечных батареях своими руками

Типовая схема таких светильников очень простая, она состоит всего из семи элементов:

  • резистор 47КОм;
  • резистор 56Ом;
  • диод КД243А (либо импортный 1N4001/7/ 1N4148);
  • транзистор КТ361Г (либо импортный 2N3906);
  • аккумулятор 3,7В/1500мАч;
  • солнечная панель 5,5В/2Вт;
  • светодиоды — один мощностью 3 Вт или несколько по 1-1,5Вт.

Ниже приведена базовая схема светильника на солнечной батарее.

Принцип действия предложенной цепи прост. Когда солнечный свет падает на панель, транзистор закрыт, и энергия накапливается на аккумуляторе. Когда на солнечную панель перестает попадать свет, транзистор открывается, и ток идет на светодиоды. Таким образом, в течение светового дня светильник заряжается, а вечером и ночью он светится. Для заряда хватает восьми часов, а время работы зависит от емкости аккумулятора и силы свечения светодиодов.

Собрать схему способен даже начинающий любитель. Есть несколько вариантов монтажа.

  • Самостоятельно сделать небольшую плату (2х3см), вытравить на ней дорожки, а затем припаять все элементы схемы.
  • Собрать схему без платы навесным монтажом. Но тогда позаботьтесь о качественной изоляции для стыков проводков и элементов, чтобы при помещении всех элементов в корпус фонарика не случилось замыкания цепи.

В обоих случаях схема без труда поместится в колпачке от дезодоранта. Там же можно разместить и аккумулятор. А солнечную панель при помощи термоклея можно прикрепить сверху. Для усиления яркости светильника используйте отражатель. Его делают из фольги или старого компакт-диска.

Схема садового светильника

Конструктивно, садовый светильник, работающий на солнечной батарее, состоит из следующих частей:

  1. Корпус – может быть различной конструкции, в зависимости от способа установки, материала, используемого при изготовлении и его предназначения.
  2. Солнечная батарея – является источником питания электрического аппарата.
  3. Источник света – электрическая лампа, как правило малой мощности (светодиод) и значительным световым потоком.
  4. Устройства автоматики – датчики освещенности и движения, обеспечивают включение в темное время суток и при попадании движущегося объекта в зону охвата датчика, соответственно.
  5. Аккумулятор (АКБ) – является накопителем электрической энергии, обеспечивающей работу источника света.
  6. Электронный блок (контроллер) – отвечает за режим заряда аккумулятора и работу источника света.
  7. Коммутационный аппарат – служит для отключения прибора, когда нет необходимости в его работе.

Схематически, садовый светильник, работающего на солнечной батарее, выглядит следующим образом:

На данном рисунке коммутационные устройства и средства автоматики не указаны. Принцип работы основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую, которое происходит внутри фотоэлементов, являющихся основой солнечной батареи.

Все элементы – АКБ, контроллер и источники света, помещаются в общий корпус, солнечная панель может в него встраиваться или быть выносной, в соответствии с конструкцией конкретной модели.

Схема светодиодного светильника

Схема светильника, у которого в качестве источника света, используются светодиоды, аналогична выше приведенной, с той лишь разницей, что при наличии нескольких светодиодов в одном светильнике, появляется возможность создать режим работы устройства, когда в зависимости от заданных параметров, светят лишь часть светодиодов или все их количество.

Простейшая электронная схема подобного устройства, может выглядеть следующим образом:

Работа светодиодов осуществляется от аккумуляторов, которые заряжаются от солнечной батареи. Стабилизаторы, диоды и катушки индуктивности, обеспечивают требуемые параметры напряжения в цепях питания и зарядки. Светодиоды светятся одновременно, при достаточном заряде аккумуляторных батарей.

Схема китайского светильника

Среди товаров, в конструкции которых предусмотрено электроснабжение электрических компонентов от солнечной батареи, большая доля принадлежит продукции китайских производителей, это относятся и к солнечным светильникам.

Схема подобных устройств может быть различна, в зависимости от требований, предъявляемых к конкретной модели. Принципиальная схема и внешний вид одной из моделей таких устройств, а именно — Solar Garden Light, приведены ниже.

В данной схеме предусмотрена установка выключателя, который позволяет выключать источник света в дневное время и включать, по мере необходимости.

Данная модель, изготавливается в виде «светильника на ножке», что позволяет ее устанавливать в любом удобном для эксплуатации месте и переустанавливать, по мере необходимости.

Внешний вид плафона и материал из которого он изготовлен, а также материал «ножки», могут быть различны, что отражается на стоимости, но не на технических характеристиках устройства.

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 < Iкэ(Т1)=600 мА.

  • Батарейный отсек KLS5-18650-L (FC1-5216) – 45-50 рублей. Если при монтаже устройства аккуратно припаять провода к выводам аккумулятора, от покупки этого элемента конструкции можно отказаться.

  • Резистор R1 номиналом 39-51 кОм – 2-3 рубля.
  • Добавочный резистор R2 рассчитываем в соответствии с характеристиками применяемого светодиода.

Паяем простенькую схему и компонуем детали

Для сборки такой схемы не обязательно иметь текстолитовую основу и вытравливать дорожки. Катоды (короткая ножка) всех светодиодов собираются в один узел, к анодам (длинная ножка) припаиваются резисторы на 33 Ом. Хвосты резисторов также спаиваются вместе и припаиваются к коллектору транзистора. С базой транзистора соединен резистор на 3,6 кОм, а с эмиттером — катод выпрямительного диода. Анод диода соединен с резистором базы, на этот же узел подается положительный полюс солнечных модулей. Минус от модулей и аккумулятора соединен проводами с объединенными катодами светодиодов. Положительный полюс аккумулятора подключается к эмиттеру транзистора.

Электрическая схема светильника

Отдельные солнечные модули имеют напряжение 0,5 В, а для зарядки аккумуляторов нужно 4,5–5 В. Поэтому отдельные модули нужно объединять в цепочки. Для начала припаяйте к модулям проводники, если их нет. Для этого нарежьте плоский проводник на полоски, длиною чуть больше, чем ширина модуля. Если модуль 19 мм, режьте по 25 мм.

Положительный контакт модуля расположен на тыльной стороне, а отрицательный — эта та самая центральная полоска на лицевой части. По этой полоске нужно провести флюсом — это такой бесцветный маркер из комплекта. Затем поверх контакта укладывается отрезок проводника. Остается только медленно провести сверху паяльником: тонкий слой олова уже есть на проводнике. Оставшийся хвост припаивается к контакту на тыльной стороне следующего модуля и так по цепочке, пока не соберется 10 модулей в два ряда.

Между рядами нужно сделать перемычку из плоского проводника, а к оставшимся двум концам припаять тонкие медные проводки. Будьте осторожны при работе с модулями, они очень хрупкие. Их также не желательно перегревать, поэтому не держите паяльник на одном месте слишком долго.

Назначение и расчет добавочного резистора в цепи питания светодиода

Напряжение аккумулятора может быть слишком большим для светодиода (это может привести к выходу из строя последнего). Чтобы компенсировать его излишки используем добавочный резистор R2. Расчет его номинала производим исходя из формулы: U(A) = U(D2) + U(R2), где:

U(A) – напряжение аккумуляторной батареи;

U(D2) – рабочее напряжение светодиода;

U(R2) – падение напряжения на добавочном резисторе R2.

Для используемого в приведенной выше схеме светодиода TDS-P001L4U15 с рабочим напряжением 3,7 В применение резистора R2 не требуется, так как U(A) = U(D2). То есть наша конкретная схема будет выглядеть следующим образом:

В качестве примера расчета добавочных резисторов рассмотрим схему с подключением двух разнотипных светодиодов: D2 – BL-L813UWC (рабочее напряжение – 2,7 В; потребляемый ток – 30 мА; стоимость – 15 рублей) и D3 – FYL-5013UWC/P (2,2 В; 25 мА; 20 рублей).

Рассчитываем добавочный резистор R2 для светодиода D2.

U(A) = U(D2) + U(R2)

U(R2) = U(A) – U(D2) = 3,7 – 2,7 = 1 В

По закону Ома (знакомого всем со школьной скамьи):

U(R2) = R2 • I, где I – потребляемый светодиодом ток, следовательно

R2 = U(R2) : I = 1 : 0,03 = 33,33 ≈ 33 Ом

Аналогично рассчитываем добавочный резистор R3 для светодиода D3:

U(R3) = U(A) – U(D3) = 3,7 – 2,2 = 1,5 В

R3 = U(R3) : I = 1,5 : 0,025 = 60 ≈ 62 Ом

На заметку! После произведенных расчетов величины добавочных резисторов округляем полученные значения до ближайших стандартных номиналов.

Окончательно схема с двумя разнотипными излучателями будет выглядеть следующим образом:

Монтаж

Схема состоит из минимального количества элементов, поэтому монтаж можно без труда осуществить навесным способом. Длины «ножек» деталей будет вполне достаточно, чтобы произвести пайку без применения дополнительных проводов. После окончания монтажа и проверки работоспособности изготовленного светильника все места соединений следует заизолировать с помощью теплового карандаша или соответствующего герметика.

Для тех, кто предпочитает монтировать компоненты на печатной плате, могут сделать это, используя универсальную монтажную плату подходящих размеров или изготовленную самостоятельно.

Из чего изготовить плафон

Прежде, чем рассказать, какие формы можно использовать при изготовлении плафона, напомним о требованиях, которые необходимо соблюдать при самостоятельном изготовлении корпуса светильника:

  • Солнечная панель должна быть расположена снаружи на верхней части изделия, чтобы она хорошо освещалась в дневное время.
  • Все стыковочные швы между элементами конструкции надо тщательно герметизировать (компоненты схемы боятся влаги).
  • Светодиоды необходимо располагать в прозрачной части плафона.

В остальном все будет зависеть только от вашей фантазии, личных предпочтений и имеющихся в наличии подручных материалов. Одним из наиболее простых вариантов является применение в качестве плафона стеклянной банки (например, для хранения сыпучих продуктов) с широким горлышком и плотной крышкой:

  • делаем отверстие в крышке и пропускаем через него провода от солнечной панели;
  • фиксируем на внешней стороне солнечную панель с помощью герметика;
  • на внутренней поверхности монтируем батарейный отсек и элементы схемы;
  • светодиоды располагаем в нижней части банки.

В качестве практически готового корпуса можно с успехом использовать пищевой контейнер из прозрачного пластика. В продаже имеется большое количество таких изделий различных размеров и форм (круглые, квадратные, прямоугольные). Выбор будет зависеть от размеров солнечной панели и количества светодиодов.

Как усовершенствовать купленный светильник

Самостоятельное изготовление солнечного фонаря обходится в 2-3 раза дешевле покупки самого примитивного готового изделия китайского производства. Но это не единственный бонус, ведь при домашнем изготовлении вы можете учесть все свои потребности, поставить качественные элементы и продумать декоративные функции освещения.

Если же вы уже купили готовые изделия, то можно легко модернизировать устройство этих садовых светильников на солнечных батареях по вашему усмотрению.

Изменение схемы

В дешевых светильниках могут возникнуть проблемы из-за несовершенного подбора элементов схемы, но их несложно исправить:

  • Если светодиоды дают тусклый свет, то попробуйте убрать один резистор и поставить вместо него перемычку.
  • Если светодиоды сначала горят ярко, потом тускло, а затем гаснут, то нужно добавить один резистор в несколько десятков килоОм и 5мА (такая сила тока будет питать светодиоды на несколько часов дольше даже при вдвое меньшем объеме аккумулятора. Для этого разорвите цепь и впаяйте туда дополнительный светодиод.
  • Если же диоды быстро (через 2-3 часа) гаснут, то проверьте емкость аккумулятора. В китайских фонарях обычно стоит аккумулятор на 600мАч. Для полноценного светильника нужно хотя бы 1000мАч (предпочтительнее типа Ni-MH). Слишком большая емкость тоже не нужна, потому что такой аккумулятор просто не успеет зарядиться за наш световой день.

Изменение цвета и свечения фонаря

Кроме того, можно улучшить декоративные функции садовых фонарей:

  • Вместо одного светодиода можно использовать три. Если их разместить под углом в 120 градусов, то получится более равномерное освещение. Чтобы добиться одинакового свечения всех трех элементов, проследите, чтобы у них был минимальный разброс рабочего напряжения. Быстрый совет: используйте светодиоды из одной партии, тогда они будут светиться примерно одинаково.
  • Разброс напряжения следует учитывать и при включении в схему светодиодов разного цвета — у элементов каждого цвета свое напряжение. При параллельном соединении ярче всего будет светиться светодиод с минимальным напряжением. Чтобы проверить совместимость элементов можно сначала собрать цепь на монтажной плате или проверить параметры по специальным таблицам.
  • В садовых светильниках можно использовать трехцветные динамические светодиоды с эффектом затухания — цвет плавно перетекает из одного в другой. В таких светодиодах на одном из электродов расположена микросхема, которая управляет матрицей RGB. Эти элементы работают на токе 20мА. И их обязательно нужно подключать при помощи токоограничительного резистора и с точным соблюдением полярности. Но учтите, что трехцветный светодиод со встроенным генератором не может работать на импульсном напряжении, как это делает белый светодиод. Для него необходимо постоянное напряжение.

Экспериментируйте, и ваш садовый участок превратится в красивое и безопасное место.

Источники

  • https://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/ulichnoe-osveshhenie-na-solnechnyx-batareyax.html
  • https://m-strana.ru/articles/solnechnye-batarei-dlya-doma/
  • https://bouw.ru/article/solnechnoe-osveshtenie-dlya-doma
  • https://cdelct.ru/vidy/street/osveschenie-ot-solnechnyh-batarei.html
  • https://teplo.guru/eko/ulichnoe-osveshhenie-na-solnechnyih-batareyah.html
  • https://www.asutpp.ru/ulichnoe-osveschenie-na-solnechnyh-batareyah.html
  • https://stroychik.ru/landshaftnyj-dizajn/ulichnoe-osveshhenie-na-solnechnyh-batareyah
  • https://altenergiya.ru/sun/svetilnik-na-solnechnoj-bataree.html
  • https://alter220.ru/solnce/shema-svetilnika-na-solnechnoj-bataree.html
  • https://artillum.ru/lighting-devices/115-ulichnyj-fonar-na-solnechnykh-batareyakh-svoimi-rukami.html
  • https://www.rmnt.ru/story/electrical/svetilniki-na-solnechnyx-batareykax-svoimi-rukami.986889/

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: