Использование светодиодных фонарей на солнечных батареях, сборка своими руками

Применение датчика движения

Современные наружные осветители на солнечных радиаторах оснащены еще и датчиком движения. Если кто не знает, этот датчик работает так: при движении человек излучает тепло.

Датчик имеет инфракрасное излучение, который на это тепло реагирует. Получается замыкание силовой цепи, и светильник включается.

Любой датчик настраивается по нужным параметрам, например, датчик движения не включается, когда светло, а можно отрегулировать, чтоб включался. Кому как нравится. Сделано это опять же в целях экономии электричества.

Дополнительно такие светильники покрывают особым антикоррозийным материалом, что продлевает срок эксплуатации до 15 лет. Уличные светильники имеют мощный солнечный аккумулятор, заряда которого хватит на несколько дней подряд.

Хотите, чтобы солнце светило не только днем, но и ночью? И не только на улице, но и на душе? Светильники на солнечных батареях – красиво и выгодно.

Смотрите видео, в котором рассказывается об использовании уличных светильников на солнечных батареях в масштабах города:

Компоновка фонаря

Проводить работу нужно на столе, который хорошо освещен, а под рукой есть все необходимое. Может понадобиться пинцет, нож и другие инструменты. Также лучше иметь под рукой несколько проводов. Соединять части по схеме можно двумя способами:

1. Использовать универсальную монтажную плату или сделать ее самостоятельно. В этом случае основные узлы будут скомпонованы в одном месте и надежно закреплены. Купить проще всего в магазинах радиоэлектроники, там есть варианты разного размера, поэтому подобрать несложно.
2. Если платы под рукой нет, можно соединить детали навесным способом. У всех деталей ножки длинные, поэтому их можно соединять даже без использования проводов, но если нужно вынести какие-то детали подальше (например, вывести солнечную батарею наружу или выставить светодиоды), использовать медные провода в изоляции.

Продумайте расположение деталей заранее, разложите и примерьте их, чтобы понимать, как лучше соединить. На этом этапе можно внести поправки и избежать ошибок и сложностей.

Плата используется во всех готовых светильниках.

Из чего сделать плафон и как собрать светильник

После выбора варианта компоновки нужно подобрать корпус, чтобы защитить изделия от атмосферных воздействий. Это может быть небольшая пластиковая емкость, которая плотно закрывается или стеклянная баночка с крышкой. Чтобы сделать светильник на солнечных батареях своими руками, нужно следовать инструкции:

1. На выбранном плафоне (его верхней части) закрепить солнечную батарею. К ней должны быть прикреплены контакты, если их нет, впаивается контактная дорожка. Лучше всего приклеить на двухсторонний скотч, но сильно прижимать не надо. Контакты пропустить через крышку или другой элемент, предварительно сделав небольшие отверстия в подходящих местах. После того, как провода протянуты, отверстия заделать небольшим количеством атмосферостойкого герметика, влага не должна проникать внутрь.
2. Внутри корпуса нужно закрепить отсек для аккумуляторной батареи, его проще всего приклеить на герметик или клеевой пистолет. Далее расположить все остальные детали по схеме, надежно соединяя их. Если в работе не используется печатная плата, можно закрепить небольшой кусок пенопласта и вставлять ножки электронных элементов в него, чтобы они хорошо зафиксировались.
3. Светодиоды обычно располагают в нижней части. Если используется баночка, ничего особенно делать и не нужно. Но для повышения яркости можно собрать отражатель, используя толстую фольгу или компакт-диск, нарезанный на кусочки подходящего размера. Определить качество освещения сложно с первого раза, лучше попробовать разные варианты, чтобы подобрать тот, который будет светить лучше всего.
4. Если используется непрозрачный плафон, то одну из его стенок или нижнюю часть нужно вырезать и вставить рассеиватель или кусок прозрачного пластика подходящего размера. Тут нужно исходить из ситуации и подбирать то, что есть под рукой. Можно использовать рассеиватели или стекла от старых светильников или фонариков. Чтобы закрепить элемент и сделать соединение водонепроницаемым, лучше использовать прозрачный герметик, стойкий к ультрафиолету.
5. После соединения всех деталей схемы надо обязательно проверить ее работоспособность. Если все нормально, соединения нужно загерметизировать специальным карандашом или составом для контактов. Перед сборкой корпуса стоит прогреть его изнутри феном, чтобы убрать излишки влаги и предотвратить окислительные процессы внутри.
6. Можно прикрепить к готовому светильнику ножку, чтобы втыкать его в землю в подходящем месте, а можно подвешивать его. Для этого снаружи проще всего сделать крючок или петельку.

Проверка работы системы перед сборкой.

Садовый светильник на солнечной батарее своими руками

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.

Рекомендуемые элементы

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.

Схема садового светильника на солнечной батарее Схема садового светильника на солнечной батарее Схема садового светильника на солнечной батарее Схема садового светильника на солнечной батарее

101svetilnik.ru

Зачем нужен садовый светильник на солнечной батарее

По нашему скромному мнению, такие светильники можно считать скорее игрушкой, чем устройством, приносящим конкретную пользу. Еще хорошо, что матовый плафон несколько рассеивает излучение светодиодов. Просто нам довелось видеть, как работают подобные светильники с прозрачными пластиковыми плафонами. Свет ярких светодиодов реально “режет глаза”. Находиться в саду, освещенном таким образом, крайне неприятно.

Так зачем же они нужны?

Скорее всего их стоит располагать там, где сами устройства будут не видны, но подсветят видимые участки сада. Например, за стволом дерева, в кустах, на ветвях елей и т.д. При этом не надо забывать о том, что для подзарядки светильников на солнечных батареях нужен солнечный свет. Иначе они не проработают и десяти минут.

Описание и работа схемы

По даташиту модуль контроллера заряда держит до 6,8 Вольт напряжение по входу – сгореть не должен. Если аккумулятор новый, можно купить под него кейс-панельку. Это позволит быстро заменять аккумуляторы или извлекать их на зиму.

Итак, солнечная панель выдаёт в пике примерно 320 мА в час. С потерями на зарядном модуле пусть будет 250 мА приходящих на аккумулятор. За летний день, в идеале, возможно запасти более 2000мАч на аккумуляторе, если, конечно, у него достаточная ёмкость. Не все дни солнечные, поэтому, пусть будет 1000мАч. Исходя из этой цифры соберём светильник. Он должен работать от 4 Вольт и потреблять не больше 300 мА.  Соответственно нужны светодиоды с малым напряжением (2 Вольта). Можно и на 3 Вольта, но тогда гореть будут не во всю мощь.

Подобные светодиоды на 2 Вольта  нашлись в одной из перегоревших светодиодных ламп. Там были SMD светодиоды, напряжением 2,2 Вольта и током потребления примерно 30мА.

В сборе все это выглядит примерно вот так:

вольтметр и выключатель

Солнечная панель была прикреплена с внутренней стороны окна маленьким уголком и герметиком. Конечно, угол наклона и ориентация панели по солнцу не идеальные, но свои 5 вольт и минимум 100-150 мА она выдает с лихвой.

В качестве корпуса для светодиодной сборки был выбран неисправный кухонный электролюминесцентный светильник. Все лишние внутренности были выброшены. Получилось вполне цивилизованно.

При подаче напряжения  4 вольта с аккумулятора, светильник потребляет меньше 160мА. Это означает, что у собранной нами системы положительный электрический баланс – энергии вырабатывается больше чем тратится. Следовательно, в перспективе можно добавить светодиодов на светильник, либо какие-нибудь ещё потребители электроэнергии. По себестоимости подобный светильник выходит немного дешевле китайской аналогичной конструкции, однако по характеристикам будет его превосходить.

Как собрать своими руками?

Собрать светодиодный фонарь несложно при наличии минимальных навыков работы с паяльником. Например, можно воспользоваться старой материнской платой персонального компьютера и выпаять из нее «карман» для фиксации батареи питания. Это следует делать аккуратно, чтобы не повредить поверхность и контакты.

Корпус небольшого фонарика можно сделать из шприца. Для этого нужно малярным ножом срезать конус, на который устанавливается игла, и вынуть поршень.

Медной проволокой пропаять контакты диода. В качестве изоляции можно воспользоваться термокембриком и зажигалкой.

Часть с линзой и светодиодом следует закрепить с помощью клея к корпусу из шприца.

Контакты светодиода соединяем с контактами аккумулятора и вставляем во внутрь конструкции.

Если плата модуля зарядки не помещается в оставшуюся часть шприца, ее можно разделить на две части и соединить между собой скотчем. Разорванные контакты следует пропаять медной проволокой.

Микровыключатель через резистор требуется подсоединить к плате модуля зарядки. Остальные контакты модуля расключаются в соответствии со схемой.

На поверхности после сборки фонарика должны остаться разъем micro-usb и кнопка выключателя. При правильном выполнении работ от одной зарядки такой фонарик будет работать 10-12 часов.

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 

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.

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. О других способах использования солнечной энергии в быту читайте здесь.

Самостоятельное изготовление

При большом желании сэкономить на покупке светильника работающего от солнечной батареи, его можно изготовить самостоятельно.

Для изготовления такого фонаря понадобится:

• светодиодная лента (которая будет излучать свет);

• солнечная батарея;
• крепление для солнечной батареи;
• аккумулятор, который будет сохранять преобразованную электроэнергию из солнечных лучей;
• шкаф, в котором будет храниться аккумулятор для хранения солнечной энергии;
• помимо этого может понадобиться плафон или подобная конструкция, для закрытия светодиодов.

С помощью этого перечня можно собрать светильник на светодиодах для освещения улицы или дачного участка.

Светодиодную ленту необходимо поместить в плафон и соединить ее с солнечной батареей, которую в свою очередь нужно подключить к аккумулятору (для небольшой лампы можно использовать аккумулятор мобильного телефона или подобного электроприбора). Далее фонарь устанавливается на улице для подзарядки на солнце.

Светодиодная лампа, работающая от солнечной батареи практична в использовании и установке. Ее можно использовать на дачном участке или отдыхе на природе.

Она не требует подключения к электросети и этим является абсолютно безопасной в окружении маленьких детей, что немаловажно. Смотрите видео, в котором специалист на примере продукции одной компании объясняет , как пользоваться светодиодными фонарями на солнечных батареях:

Смотрите видео, в котором специалист на примере продукции одной компании объясняет , как пользоваться светодиодными фонарями на солнечных батареях:

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.