Как выбрать светильники на солнечных батареях для дома- Жми!

Разновидности светильников

Общая концепция светильников на солнечных батареях позволила сделать большое разнообразие уличных моделей. Их можно сгруппировать по способу установки:

В грунт. Для монтажа не потребуются строительные инструменты, все что нужно — воткнуть светильник в почву. Высота прибора варьируется от 20 см и выше, некоторые экземпляры выпускают более одного метра.
Столбы. Такие приборы устанавливают либо в грунт, либо на твердую поверхность (тротуарная плитка, асфальт, бетон). В первом случае потребуется выкопать лунку и после того как будет вставлена опора, засыпать. Сверху утрамбовать и проверить насколько надежно все сделано. Во втором случае, большая площадь нижней части позволяет сохранять устойчивое положение и без дополнительного крепления. Высота моделей начинается от 1,5 м, этого достаточно для основного уличного освещения.
Настенные. Для монтажа потребуется дрель и дюбели. Такие светильники выпускают в различных вариациях, от классического фонаря до панелей в стиле хай-тек. Их можно закрепить на стене дома, заборе, в беседке и т. д.
Подвесные. В зависимости от размеров, некоторые модели потребуют прочной балки, другие достаточно накинуть на ветви деревьев. Именно такой способ крепления позволяет использовать светильники в форме шара.
Встроенные. Их устанавливают в дорожки, лестницы, почву. Такие модели освещают территорию прямо из-под ног, что выглядит достаточно привлекательно. Установив лампы в подступенок лестницы, вы сможете избавиться о лишнего освещения. Обычно эти светильники отвечают всем требования герметичности, не боятся дождей, луж и выдерживают большие нагрузки.
Декоративные. Используют для украшения территории. Эти модели полезны как днем, так и при наступлении вечера. Встроенные лампы не рассчитаны на высокие показатели яркости, поэтому экономично потребляют энергию аккумулятора.

Делаем своими руками

Имея начальные знания в электротехнике, а также умея работать с паяльником, можно изготовить солнечный светильник самостоятельно. В этом случае корпус может быть любым, все зависит от наличия материалов и фантазии изготовителя, а вот комплектующие, придется приобрести.

В соответствии со схемой, приведенной ниже, для изготовления подобного светильника потребуется:

Резисторы, сопротивлением 47,0 – 56,0 Ом;
Диод марки КД243А или 1N4001/7/ 1N4148;
Транзистор КТ361Г или 2N3906;
Печатная плата, которую необходимо изготовить самостоятельно;
Светодиоды, суммарной мощностью до 3,0 Вт;
Аккумулятор, емкостью 1500 мА*час и напряжением 3,7 В.
Солнечная батарея, мощностью 2,0 Вт и напряжением 5,5 В.

Для работы светильника в автоматическом режиме, можно в схему установить фотореле, а для полного отключения устройства, общий выключатель, удовлетворяющий характеристикам по току устройства и размерам выбранного корпуса.

Из приобретенных комплектующих, на изготовленной монтажной плате (можно и без нее) собирается электрическая схема. Все элементы помещаются в корпус, с таким расчетом, чтобы солнечные лучи имели возможность максимально возможное время освещать солнечную панель, а светодиоды освещали именно заданную плоскость поверхности.

Поиск и устранение неполадок в светильниках на солнечных батареях

Если светильник перестал светить, то проверьте, но окислились ли контакты внутри него

Осторожно разберите корпус, почистите от оксидов контакты батареи и аккумуляторов

Окисление контактов часто вызывает попадание влаги внутрь, особенно у недорогих приборов. В таком случае после очистки после сборки обработайте стыки корпуса герметиком.

В другом случае источником отказа в работе служит обрыв проводов. В затемненном помещении проверьте места пайки. Если обнаружен обрыв, то прикрепить провод на место можно методом холодной сварки. Также провод можно поменять полностью и подтянуть контакты.

Если указанные методы не помогли, то стоит проверить аккумулятор на работоспособность. Возможно, он исчерпал свой ресурс и его нужно поменять.

Если не помогла и замена аккумулятора, то батарея пришла в негодность – требуется замена.

Устройство и принцип работы светильников на солнечных батареях

Основные элементы солнечного светильника

Светильник состоит из следующих конструктивных частей.

Солнечная батарея (или панель). Основной элемент светильника, самый дорогой. Панель состоит из фотогальванических ячеек, в которых энергия солнечных лучей преобразуется в электрический ток за счет фотогальванических реакций. Материал электродов используется разный. Именно от них зависит эффективность батареи.

Аккумулятор. Он накапливает электрический ток, который производит панель. Аккумулятор подсоединяется к батарее при помощи специального диода. Диод проводит электричество только в одну сторону. В темное время суток он становится источником энергии для лампочек, а в светлое – питает контроллер и другую автоматику. Обычно используются никель-металлогидридные или никель-кадмиевые аккумуляторы. Они хорошо справляются с многочисленными циклами заряд-разряд.

Источник света. Чаще всего используются светодиодные лампочки. Они расходуют минимальное количество энергии, выделяют мало тепла, долго служат.

Корпус. Все перечисленные компоненты заключены во внешний корпус. Он должен быть устойчивым к прямым солнечным лучам, осадкам, пыли и грязи. Иногда солнечная батарея размещается отдельно, а сам светильник в другом месте. Часто сверху корпуса размещается плафон, который выполняет защитные функции и рассеивает световой поток в пространстве.

Контроллер (выключатель). Прибор, который управляет процессом заряда/разряда. Иногда контроллер выполняет функцию фотореле — отвечает за автоматическое включение света, когда стемнеет. На некоторых моделях имеется ручной выключатель.

Опора светильника. Корпус размещается на металлической опоре: столбе или иной ножке. В зависимости от назначения опора изготавливается разной высоты.

Принцип действия заключается в следующем: солнечные лучи попадают на фотогальванические элементы и преобразуются в электрический ток. Ток через диод поступает в аккумулятор, который накапливает заряд. Днем, когда светло, фотореле (или ручной выключатель) препятствуют разряду аккумулятора. Но с наступлением темноты аккумулятор начинает работать: накопленная днем электроэнергия начинает поступать на источник света. Светодиоды начинают освещать пространство вокруг себя. На рассвете фотореле снова срабатывает, светильник перестает работать.

Схематичный принцип действия

В солнечный день энергии достаточно для работы светильника в течение 8-10 часов. При заряде в облачный день время работы снижается в несколько раз.

Динамический многоцветный светильник

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Покупательский рейтинг лучших «солнечных» светильников

Если вы намереваетесь приобрести качественный фонарь, который будет работать безупречно и очень долго, не смотрите в сторону дешевых изделий. Ассортимент таких товаров достаточно широк, так что подобрать светильник в соответствии с вашими запросами и финансовыми возможностями – не проблема. Проанализировать всю линейку приборов такого рода не представляется возможным, но зато мы можем выделить несколько позиций, снискавших наибольшее число одобрений со стороны покупателей:

Solar Lamp – один из самых экономичных вариантов, идеально подходящий для освещения веранды, крыльца или дверного проема. Прибор оснащен «умным» датчиком движения, который увеличивает до максимума интенсивность света, когда кто-то входит в радиус действия подсветки;
RDF YD04 – высококачественное изделие с оригинальным дизайном, но ограниченным спектром использования (яркость свечения здесь довольно низкая);
MK02500 – практичная и довольно востребованная модель настенного исполнения, недорогая, но с отличными показателями влагозащиты и пыленепроницаемости;
Sunlight M3 – оптимальное решение для дачи или локального освещения из бюджетной категории. Оригинальное дизайнерское исполнение, приемлемая стоимость, небольшая мощность. Такие модели размещают группами или покупают упаковками по несколько штук, чтобы сохранить стилистику экстерьера;
Star Alliance YH0607A-PIR – незаменимая подсветка для участков с повышенной влажностью (благодаря полностью герметичному корпусу с антикоррозийным покрытием). Модель оснащена датчиком движения и функционалом для управления режимами освещения;
ZY-TYN-T10W – светильник премиум-класса, который определенно стоит своих денег. Модель мощная, надежная, работает без сбоев, не нуждается в каком-либо контроле.
MJJC-SLYF170 – компактная и маломощная модель подвесного типа, оптимально подходящая для подсветки мансард, лестниц, декоративных цоколей и чайных зон на даче;

Разумеется, список получился довольно скромным, но какую бы модель вы ни предпочли, любой фонарь на солнечных панелях неизменно станет более выгодной, удобной и практичной альтернативой всем другим видам освещения

Осталось только обратить внимание на несколько других нюансов

Тип стекла

Стекло садового или уличного светильника на солнечных батареях отвечает за светопропускную способность, к тому же, на его плоскости ламинируется фотоэлемент, потому на материал стоит обращать внимание при покупке. Стекло может быть следующих типов:

гладкое хорошо пропускает прямые солнечные лучи и значительную часть рассеянных;
рифленое за счет сложного рельефа позволяет отразить и перенаправить часть лучей солнца, и мощность светильника увеличивается до 12%. Хорошее решение для регионов, где солнечная погода бывает нечасто;
закаленное стекло – самое надежное и долговечное, но изделие будет стоить на 5-10% дороже.

Выбор светильников на солнечных батареях

Из-за огромного разнообразия представленных на рынке светильников с солнечными батареями довольно просто потеряться при выборе нужной вам модели

Поэтому мы рассмотрим наиболее актуальные критерии выбора, на которые стоит обратить внимание, чтобы купленное оборудование удовлетворяло ваши ожидания

Мощность

Определяет интенсивность освещения территории и пространства, но с учетом конструктивных особенностей источника. Как уже говорилось, наиболее эффективными являются светодиодные лампы за счет идеального соотношения вырабатываемого светового потока к расходуемой мощности

Поэтому обращайте внимание не только на мощность, но и на уровень освещенности, так как слабые модели предназначены для подсветки дорожек, а наиболее мощные для общего освещения прилежащих территорий и загородных участков. Если вы собираетесь использовать лампы накаливания или люминесцентные, стоит учитывать соотношение мощности и светового потока между ними

Таблица: соответствие мощности в Вт для разных типов ламп

Светодиодные	Люминесцентные	Накаливания
1	3	15
3	7	35
5	11	50
7	15	70
9	19	90
12	25	120
15	31	150
18	36	180

Класс защиты

Данный параметр определяет устойчивость прибора освещения к воздействию внешних факторов. В паспортных данных он обозначается как аббревиатура IP с двумя цифрами, первая из которых обозначает степень защищенности от мелких пылинок и мусора, а вторая указывает герметичность светильника и устойчивость к проникновению влаги. Оптимальным вариантом считаются устройства уличного освещения с классом защиты от IP44 и выше. Конкретный параметр лучше подбирать в соответствии с климатическими особенностями местности, в которой будет устанавливаться фонарь на солнечных батареях.

Материал корпуса

Корпус может изготавливаться из металла, дерева, полимера и стекла. В зависимости от модели, существуют как изделия из одного материала, так и комбинированные. Выбирая конкретный аппарат освещения на солнечных батареях, лучше исходить из практичности модели – материал корпуса для уличных или садовых фонарей обязательно должен быть прочным и устойчивым к механическим воздействиям. Если это декоративные модели, расположение которых существенно ограничивает к ним доступ, можно устанавливать светильники со стеклянным плафоном.

Вид и способ монтажа

По виду и способу монтажа светильники уличного освещения подразделяются на такие категории:

Грунтовые – используются для освещения дорожек, декоративной подсветки, ориентиров. Особенностью таких моделей является погружной штык, который заглубляется в грунт, позволяя зафиксировать устройство. Отличаются длиной ножки и высотой расположения плафона.

Рис. 3: грунтовый светильник

Настенный светильник — применяется как для декоративной подсветки, так и для освещения придомовой зоны. Сложность установки заключается в грамотном выборе положения по отношению к сторонам света, чтобы солнечная батарея максимально продолжительно находилась на свету.

Рис. 4: настенный светильник

Подвесные – могут располагаться на любых конструктивных элементах хоть с жесткой фиксацией (балки, кронштейны и т.д.), хоть с гибкой (тросы, растяжки и прочие).

Рис. 5: подвесной светильник

Встраиваемые — образуют единую конструкцию с какими-либо элементами постройки или дизайна (ступеньки, столбы, садовые дорожки и т.д.)

Рис. 6: встраиваемый светильник

Тип стекла

гладкое хорошо пропускает прямые солнечные лучи и значительную часть рассеянных;
рифленое за счет сложного рельефа позволяет отразить и перенаправить часть лучей солнца, и мощность светильника увеличивается до 12%. Хорошее решение для регионов, где солнечная погода бывает нечасто;
закаленное стекло – самое надежное и долговечное, но изделие будет стоить на 5-10% дороже.

Достоинства и недостатки таких осветителей

Точечный фонарь

Основные плюсы:

Экономичность: питание происходит за счет энергии солнца. Не требуются электричество, газ, бензин, другие источники энергии.
Экологичность: сокращается расход невозобновляемых природных ресурсов. К тому же от солнечного освещения не выделяется вредных веществ (углекислый газ, тепло, окиси других элементов).
Простой монтаж без дополнительных проводов, кабелей, подключения к электрической сети. Снижается вероятность аварий, связанных с повреждением коммуникаций.
Мобильность.
Безопасность: светильники на солнечных батареях безопасны для человека в плане повреждений электричеством. Не требуется заземление.
Автоматизация.
Большой выбор и разнообразный дизайн.

Недостатки тоже существуют:

Зависимость от количества солнечных дней и часов. Короткий световой день или пасмурная погода мешают полностью заряжать аккумулятор.
Нестабильность светового потока в зависимости от степени разряда аккумулятора.
Трудности с ремонтом. Аккумуляторы и солнечные батареи практически невозможно починить. В случае неисправности требуется их замена.
На сильном морозе, жаре возможны сбои в работе аккумуляторов.
Высокая цена. (сомнительная окупаемость)

Прожектора против локального освещения

Глобальная подсветка прожекторами имеет плюсы и минусы. Удобно то, что, имея всего пару-тройку прожекторов, вполне можно осветить небольшой участок. Конечно, многое зависит от его конфигурации и размера, но «верхний свет» позволяет в любом случае обойтись минимальным количеством светильников. Большим плюсом подобного решения является то, что прожектора находятся гораздо выше уровня глаз, не слепят и не мешают любоваться вечерним садом.

Совсем другое дело — садовые светильники «на короткой ноге». Такие приборы стоят или вообще на поверхности почвы, или приподняты совсем невысоко. Они не могут глобально повлиять на освещенность всего дачного участка — мешают кусты, деревья и все то, что находится выше определенного уровня. Но в локальном освещении тоже есть свои прелести и свой резон.

Если удачно расставить низкорослые садовые светильники, то можно выстроить очень интересную картинку света и теней. Например, осветить дорожки, оставив в тени заросли кустов. Решений может быть очень много. Все зависит от конфигурации сада, характера насаждений, финансовых возможностей владельца и бурности его фантазии.

Использование локальных светильников сопряжено с определенной сложностью. Их ведь надо как-то подключить к электрической сети. Хорошо, если владелец имения продумал разводку электричества по территории сада заранее. При заливке бетоном дорожек, площадок под беседки и прочих зон, были предусмотрены электрические кабель-каналы. В результате владельцу участка остается только купить стационарные садовые светильники, расставить их по местам и подключить к заранее проложенным электрическим проводам.

Но хорошо, если вся электрическая разводка продумана и сделана заранее. Если в доме живут круглый год, а не только летом и по выходным. Иногда подобные достаточно дорогие решения оказываются неприемлемыми. Ведь дорогие осветительные приборы в отсутствие хозяев могут банально украсть.

И тут владелец загородного дома или дачи обращает внимание на садовые светильники на солнечных батареях. Они бывают самые разные

От простейших и дешевых, которые светят только «себе под нос», до больших светильников-шаров, которые могут не только освещать часть садового участка, но и красиво переливаться разными цветами.

Достоинство данных световых приборов очевидно. Им не требуются электрические провода. Их можно «воткнуть» в любое место вашего сада. Их можно легко переставить в другое место в любой момент. Их можно быстро «собрать» и убрать на зиму. Одним словом, светодиодные садовые светильники на солнечных батареях на первый взгляд кажутся очень удачной заменой стационарным световым приборам.

Плюсы и минусы

Замысел создать независимую от сетевых источников систему наружного освещения, которое будет само обеспечивать себя электроэнергией, привлекателен и весьма заманчив. Возникает комплекс осветительных приборов, созданный на совершенно иных принципах и создающий новые возможности.

Поскольку соединения с линией электропитания у светильников не имеется, отпадает необходимость в привязке к одному месту. Фонари можно перемещать по мере необходимости, временно устанавливая то в одном, то в другом месте. Значительно упрощается прокладка линий освещения, исчезает необходимость в проведении земляных работ, отпадает потребность в большом количестве дорогостоящего кабеля.

Однако, рассматривая автономную систему освещения, нельзя видеть только положительные стороны от ее использования. Необходимо учесть, что каждый светильник должен обладать собственным комплектом солнечных батарей и накопительной емкостью, позволяющей лампе работать на протяжении всего темного времени суток. Чем оно длительнее, тем мощнее должны быть аккумуляторы и больше площадь фотоэлементов, что усложняет конструкцию и делает ее значительно дороже. В результате может получиться ситуация, когда создание автономной системы окажется значительно дороже, чем монтаж стационарной линии.

Назначение

Автономное освещение на солнечных батареях предназначено для обеспечения нормальной видимости на улицах города или на участках частных домов в темное время суток. В отличие от стационарных фонарей, уличные фонари на солнечных батареях для освещения улиц требуют определенного времени на зарядку аккумуляторов, которая производится в светлое время суток. Как правило, освещение в такие часы не требуется, поэтому оборудование имеет возможность восстановить истраченный за ночь запас энергии.

Подобное освещение можно сделать при помощи обычных светильников и протянутого между ими кабеля или установив светильники на солнечных батареях

Достоинства

Почему частично? Потому что наиболее «ответственные» зоны (ворота, парковка, входные двери) придется освещать стационарно — так надежнее. Зато на остальной площади можно поставить светильники на солнечных батареях. Они имеют целый ряд преимуществ.

Светильники на солнечных батареях обычно автономны, их не надо никуда подключать. Их устанавливают/развешивают в нужных местах, на этом монтаж закончен, они готовы к работе.
Включаются/выключаются они сами, от встроенных датчиков.
Простота монтажа и безопасность — два больших плюса
Требуют минимального ухода — надо периодически протирать фотоэлементы и плафон светильника от пыли и грязи.
Имеют длительный срок службы — от 10 лет и более (при надлежащем качестве).
Не наносят вреда окружающей среде и абсолютно безопасны, так как работают от низкого напряжения, которое не опасно для человека.
Если уличное освещение на солнечных батареях сделано на даче, его консервация на зиму и установка занимает совсем немного времени. Надо просто собрать светильники перед отъездом и расставить по приезде.

Недостатки

Как видите, плюсов немало, главный из которых — экономия электроэнергии и очень простой монтаж/демонтаж. Но и минусы есть:

Садовые и уличные светильники на солнечных батареях свет дают обычно не очень яркий. Использовать их в качестве охранного освещения не получится. Вернее, есть мощные модели, которые применяют даже для освещения автотрасс, но их стоимость совсем негуманная, из-за чего использование их на частных подворьях очень ограничено.
Уличное освещение на солнечных батареях обычно не очень яркое
Количество часов работы в ночное время зависит от погоды: при пасмурной дождливой погоде светильники «запасают» слишком мало энергии. Иногда ее хватает лишь на несколько часов, а не на всю ночь.
Надежные светильники на солнечных батареях стоят дорого, зато работают надежнее и дольше.
Солнечные панели имеют ограниченный диапазон эксплуатационных температур. Они плохо переносят сильные морозы и сильную жару. Потому использоваться оптимально могут на территориях с умеренным климатом.

Как видите, вариант не идеальный, но действительно помогает экономить на электричестве, ведь штатное освещение ответственных зон — это далеко не половина расходов на общее освещение двора и сада.