Каждый пятый хозяин собственного дома хочет преобразить вид ночной приусадебной территории светильниками на солнечных батарейках, но многим такая роскошь не по карману (имеется ввиду качественный прибор). Выход есть всегда. Нужно всего лишь немного радиодеталей, которые стоят не так дорого и паяльник. Такой светильник будет индивидуальным, не будет похож на магазинные и прослужит вам гораздо дольше покупных. Собирая своими руками светильник на солнечной батареи, вы сами определите необходимые параметры.
Ниже мы рассмотрим подробно один из простых вариантов схемы садового светильника на солнечной батарее.
Принцип работы очень прост. Днем, за счет энергии света от солнечной батареи, заряжается небольшой аккумулятор. А при сумерках, когда с солнечной панели падает напряжение, транзисторный ключ перекрывает ток от солнечной батареи и подает питание на светодиод от заряженного аккумулятора. Утром происходит обратное переключение транзистора, когда на солнечной панели появляется напряжение.
♦ никель-металл-гидридный или литий-ионный аккумулятор напряжением 3,6В с емкостью равной мощности светодиодов умноженной на количество часов автономной работы + запас 30%;
♦ солнечные элементы с напряжением на выходе не ниже 5В;
♦ резистор рассчитывается по формуле R = Uбат х 100/N х 0,02, где N - количество светодиодов в цепи, а Uбат - напряжение аккумулятора.
♦ транзистор 2N4403 или подходящий аналог.
Собранный своими руками светильник на солнечной батарее будет автоматически включаться с наступлением темноты и отключаться утром. Затраты на его изготовление будут в 2 – 3 раза меньшими стоимости готового изделия. Хотя если быть честным, то цена садового светильника на солнечных батареях не такая высокая. Мастерят скорей не ради выгоды, а ради удовольствия.
Совет по эксплуатации. Светильники на солнечных батареях довольно тяжело переносят зиму, поэтому будет лучше, если Вы занесете их в дом. Аккумулятор надо полностью разрядить, закрыв темным материалом солнечную панель. Каждую батарею замотайте в газету, так они прослужат дольше. В целом таких светильников хватает на 6–7 лет активного использования
Как видите ничего сложного в схеме нет, все предельно просто. В эту схему можно еще добавить миниатюрный переключатель, чтобы выключать светильник когда он не нужен. Ну и напоследок, для сравнения, еще несколько вариантов схем светильника на солнечной батареи.
Многие, наверное, задумывались о том, как осветить придомовую территорию так, чтобы было и уютно, и эстетично. Но ведь это дополнительные затраты на электроэнергию. Да и к тому же, чтобы подвести напряжение к каждому из уличных светильников, придется испортить ландшафт, прокопать канавы, в которые будет уложен кабель. Ну а висящие по воздуху провода от одного садового светильника к другому – это совсем некрасиво.
И вот тут возникает мысль: «А ведь можно установить фонарь на солнечной батарее, и тогда электрическая энергия будет производиться таким бесплатным генератором, как солнце!». Естественно, человек идет в магазин за подобными приборами и, глядя на цены этих световых приборов, забывает о своем желании, потому как их стоимость очень высока.
Но ведь есть же руки и голова, и этот прибор создали такие же люди, а значит, вполне по силам собрать садовый фонарь на солнечных батареях своими руками.
Попробуем разобраться, возможно ли это, и насколько сложна эта работа.
Подготовительные работы
Конечно, идеальным будет вариант, если имеется неисправный прибор – помимо того, что станет понятным его устройство, можно заодно понять, как своими руками отремонтировать солнечный фонарь, но и в реализации этой идеи есть недостаток. Естественно, можно взять несколько дешевых садовых фонариков, требующих ремонта, и заменить их солнечные батареи, но модернизация их китайской начинке все равно будет необходима. А потому их база нужна лишь для обучения, т. к. отремонтированный фонарик не прослужит дольше сделанного с нуля.
Прежде чем приступить к созданию светильника на солнечных батареях, необходимо разобраться в конструкции подобных устройств.
Хотя все фонари с виду разные, схема их работы очень проста. Состоит она из солнечной батареи (панели), аккумулятора, преобразователя напряжения и светодиода или модуля.
Схема подобного светильника будет понятна любому начинающему радиолюбителю и выглядит она следующим образом:
И вот уже разобравшись со схемой и поняв принцип работы фонаря, работающего на энергии, которую вырабатывают солнечные элементы, можно определиться с тем, какая яркость требуется, какие выбрать световые элементы, и в соответствии с этим выбирать аккумулятор и солнечную панель.
Для освещения дачного участка вполне подойдут ультраяркие светодиоды Cree, по 1–1.5 вольт в количестве 3 или 4 штук на один светильник. При таких элементах достаточно будет батареи с емкостью 3 000 мА·ч и выходным напряжением в 3.6 вольт. На подобный элемент питания будет подаваться зарядка от солнечной панели в течение 8–10 часов, чего вполне достаточно для работы выбранных светодиодов до 12 часов.
Ну и, естественно, сама солнечная панель. Дело в том, что солнечная батарея из садовых светильников, выпускающихся в наше время, очень мала. Подходящей станет батарея, размер которой 65 х 65 х 3 мм, с выходным напряжением в 4.4 В, 90 мА. Она вполне может обеспечить необходимое питание.
Электронный блок управления. Теперь необходимо собрать «голову» светильника, а именно сам блок управления. Для этого понадобится:
- четыре резистора МЛТ 22 кОм;
- два транзистора КТ503;
- один диод (оптимальным будет Шоттки 11DQ04).
Т. к. все это разместится на одной плате, то конечно лучше ее вытравить самому. Но есть вариант и аккуратнее, и менее трудозатратный. Сейчас в магазинах можно приобрести универсальные макетные платы. В дополнение под рукой при работе должен быть и многожильный медный провод для создания дорожек.
Итак, когда все элементы будущего электронного блока управления в сборе, можно приступить к пайке. Необходимо собрать следующую схему.
В подобную схему свободно включаются 4 светодиода. И если качество сборки на высоком уровне, то прослужит такой блок управления многие годы.
Сборка фонаря
Форму светильника на солнечной батарее, естественно, каждый придумывает сам, здесь уже полный простор мысли и фантазии мастера. При собранной схеме электронного блока управления подключить к нему светодиоды проблем не составит. Конечно, можно в разрыв питания светодиодов включить обычный выключатель, но намного удобнее будет, если вместо него установить фотоэлемент параллельно с датчиком движения. Тогда при наступлении сумерек светильник на солнечных батареях, сделанный своими руками, автоматически включится, а с рассветом выключится. Либо же будет срабатывать на проходящего человека, что тоже удобно.
Также возможно и подключение контроллера при использовании светодиодов RGB, тогда солнечные фонари будут регулироваться еще и по цвету свечения, причем дистанционно, но в таком случае нужно понимать, что и ему понадобится питание. Хотя этот вопрос тоже решаем. Ведь выбор солнечных панелей на прилавках магазинов электротехники в наши дни необычайно широк. А это значит, что подобрать подходящие будет делом несложным.
Дополнительные возможности использования солнечных батарей в домашних условиях
Выводы
Конечно, каждый решает сам, в меру своей занятости и финансового положения, как ему поступить – покупать подобный светильник или сделать его своими руками. Но ведь дело даже не в сумме, потраченной на новые фонари, хотя здесь и выходит экономия более чем в 4 раза.
Разве не приятно осознавать, что на участке дома или в квартире работает светильник, который создан не на заводе, а своими руками, как говорится «на коленке»? Наверное – это главное, из-за чего следует попробовать самостоятельно собрать садовый светильник на солнечной батарее.
Новые технологии значительно упрощают жизнь. Благодаря им появились солнечные светильники, которые используют солнечную энергию для того, чтобы светиться в ночное время. Производители предлагают различные виды светильников, которые разделяются по видам и характеристикам. Садовые светильники на солнечных батареях заряжаются от солнца в дневное время, а их работы хватает надолго, если батарея заряжена полностью. Во многих светильниках есть функция автоматического включения при наступлении темноты.
Виды светильников на солнечных батареях
Те, кто следит за стилем и современными способами освещения своих дачных участков или сада, знают, что в продаже имеется настенный светильник, который работает от солнечной энергии. Чтобы зарядить светильник и подготовить его к работе в вечернее и ночное время, необходимо просто разместить его там, куда попадают солнечные лучи. Если условия заряда батареи соблюдены правильно, энергии хватить на 10 часов беспрерывной работы светильника.
Работа светодиодной лампы зависит от уровня ее заряда – лучше вывешивать лампу на зарядку под прямые солнечные лучи на весь день.
Лучше всего устройства заряжаются при ясной погоде. Срок службы таких ламп варьируется и зависит от качества и устройства. Примерно он составляет от пяти до десяти лет. Существенный минус заключается в том, что в зимнее время, когда солнце неактивно, лампы не заряжаются.
Виды светильников:
- «Globo». Ночные светильники от этого производителя отличаются надежностью и высоким качеством. Также потребителей порадует дизайнерские решения: светильники имеют различные формы и расцветки.
- «Старт». Производитель славится тем, то светильники активно заряжаются в любую погоду. Приборы автоматически включаются вечером и выключаются с рассветом.
- Газонные светильники. Удобное и практичное оборудование. Их используют в качестве декоративного украшения газона. Особенно удобны светильники отсутствием проводов, которые могут мешать при работе с землей. Светильник исправно работают в любых погодных условиях.
- Светодиодные светильники. Отличаются надежностью, экономичностью, простотой в использовании. За ними не нужно особо ухаживать. Светильники применяют в ландшафтном дизайне.
- Декоративные светильники. Отличаются обилием форм и цветов.
С использованием светильников на солнечной батарее можно забыть о затратах на электроэнергию. Существуют светильники, которые работают в любую погоду, а их заряда хватает на 12 часов. Особенно популярны светильники, имеющие долговечную батарею. Единственное условие – ее регулярный заряд от солнечного или искусственного света.
Преимущества садового светильника на солнечной батарее
Все солнечные светильники объединяют в три групп: дизайн, качество и поверхность стекла. Каждый солнечный светильник отличается дизайном и конструкцией. Это могут быть болларды, светильники, которые встраивают в ступеньки, приборы для освещения водоемов, декоративные устройства и светильники, используемые для подсветки деревьев.
Фотоэлемент, который используют в светильниках, состоит из поликристаллического кремния, который по качеству хуже монокристаллического кремния, который лучше защищает сам фотоэлемент.
Поверхность стекла светильника может быть гладкой, структурированной и закаленной. Гладкое стекло способствует отражению большого количества прямого света. Структурированное стекло отличается рассеянным излучением. Закаленное стекло считается самым надежным и качественным.
Преимущества светильников:
- Идеально освещают труднодоступные места.
- Грамотно распределяют энергетические ресурсы, что способствует их экономии.
- Светильники могут беспрерывно работать от до 12 часов.
Стоит заметить, что эффективность некоторых светильников значительно снижается в пасмурные и дождливые дни. Светильники отличаются декоративной способностью: с их помощью участок можно украсить красиво и со вкусом. Оригинальные решения можно найти в интернете на сайтах, посвященных ландшафтному дизайну.
Схема садового светильника на солнечной батарее
Управлять садовым светильником можно автоматически. Для этого нужно изучить схему светильника и способы его функционирования. В устройстве схемы садового светильника использован транзистор. Вид транзистора может быть разным: он может быть отечественным или зарубежным. Для того чтобы собрать простой светильник, понадобятся обычные диоды на один кристалл.
Светильник на обычных диодах может беспрерывно работать в течение семи часов при полном накале.
Заряжается светильник от солнечной панели , которая имеет выходные параметры: 5,5 v и 200 mA. С такими параметрами светильник может работать более восьми часов. Изготовить светильник, работающий от солнечной батареи можно самостоятельно.
Элементы солнечных светильников:
- Батарея, которая накапливает энергию.
- Светодиодный полупроводник. Он излучает свет, при прохождении по нему электрического тока.
- Датчик освещенности.
- Микросхема. Его функция заключается в управлении светодиодного свечения, которое зависит от силы напряжения. Если батарея разрядилась до определенного уровня, он отключает напряжение.
- Фотоэлемент. Управляет включением светильника и преобразованием световой энергии в электрическую.
На солнечную батарею воздействует ультрафиолет, который позволяет ей вырабатывать электрически ток, который заряжает аккумулятор. Аккумуляторы напрямую питают светодиод, который светиться в ночное время. Если аккумулятор заряжен полностью, обычно время его работы равно восьми часам.
Садовый фонарь своими руками
Садовый светодиодный светильник на солнечной батарее способен работать в автономно режиме, пользуясь зарядом солнечной энергии накопленном ранее. Уличный светильник можно сделать своими руками, для этого нужно знать, какие элементы использовать и как их правильно объединить. При изготовлении светильника и выбора элементов важно обратить внимание на то, в какой местности он будет использоваться.
При использовании светильников, которые заряжаются от солнечной батареи, важно обилие солнечной активности, так как без нее никакого заряда не произойдет.
Чтобы собрать схему светильника, необходимо приобрести или вытравить специальную печатную плату. Лампы для светильника лучше выбирать с мощностью в 3Вт: это обеспечит нормальную освещенность. В качестве корпуса некоторые мастера используют колпачок от дезодоранта.
Характеристики элементов:
- Резисторы от 47 до 56 Ом;
- Диод ух8016;
- Транзистор.
Важно собрать схему сразу правильно, иначе его ремонт или переделка займет много времени. Садовые светильники могут работать от солнца и не батарейках. Ночник или фонарик станет прекрасным украшением для sada, при этом выполняя свое прямое предназначение.
Иногда территория, примыкающая к загородным домам и дачам, используется в вечернее и ночное время. Чтобы не получить травмы, а также для поддержания имиджа, применяют садовые фонари на солнечных батареях, которые позволяют не только освещать территорию, но и придавать ей неповторимый декор.
Устройство и принцип работы
Для того чтобы понять принцип работы рассматриваемого оборудования, необходимо разобраться со схемой садового светильника на солнечных батареях. Составными элементами данного устройства являются:
- блок освещения (светодиод, как правило);
- преобразователь энергии;
- устройство, осуществляющее контроль включения и отключения;
- аккумулятор;
- крепеж.
Сам светильник состоит из корпуса, в котором находится светодиод. Рядом расположены контрольная плата и аккумулятор. Над ними находится фоторезистор, солнечная панель и защитное стекло.
Днем при солнечной погоде преобразователь аккумулирует солнечную энергию и преобразует ее в электрическую, которая поступает в аккумулятор. Данная энергия и позволяет функционировать садовому фонарю в темное время суток.
Более дорогие модели данных устройств имеют контроллер движений, который автоматически включает светильник при приближении человека.
В устройство садового светильника на солнечных батареях входят транзистор или микросхема, выполняющие функцию датчика, с помощью которых светодиод отключается при полном разряде батареи либо может уменьшать яркость освещения в случае потери части заряда.
Основные характеристики
Качество подобного устройства определяется применяемым кремнием. В недорогих светильниках используют его поликристаллическую или аморфную разновидности. Монокристаллический кремний может работать в любой сезон, он стоек к агрессивному воздействию. Если нет возможности приобрести монокристаллический элемент, лучше использовать мультикристаллические солнечные батареи.
Для придания долговечности изделиям их покрывают специальной пленкой.
Производители стали изобретать маркетинговые ходы для скрытия некоторых изъянов своей продукции. В частности, поликристаллические устройства стали называть но срок их нормальной службы составит только один сезон.
Длительным сроком эксплуатации могут похвастаться брендированные устройства. Здесь достаточно мощный фотоэлемент, солнечный свет в него попадает в глубокие слои, что обеспечивает стабильную работу светильников в течение продолжительного времени. У китайских светильников толщина фотоэлемента сравнима с фольгой, поэтому срок службы его гораздо меньше.
На освещение оказывает влияние и структура стекла. При преобладании дней с пасмурной погодой лучше использовать текстурированное стекло, поскольку оно накапливает излучение, в то время как гладкая поверхность способствует его частичному отражению. Наиболее дорогое и долговечное покрытие — закаленное стекло.
Положительные стороны устройств
Садово-парковые способствуют облагораживанию таких зон отдыха, как сады, парки, скверы. Данные устройства могут быть снабжены никель-металл-гидридными аккумуляторами, что позволяет им включаться при наступлении темноты, отключаться и начинать заряжаться при наступлении утра.
В настоящее время светильники выпускаются в различных исполнениях. В основном производятся традиционные столбики, имеющие различную высоту, а также гирлянды. Помимо этого начали выпускать светильники в виде собак, кошек, гномов, улиток и других потенциальных обитателей зеленой зоны. Также производители предлагают приборы в виде светильников, вокруг которых летают бабочки.
Рассматриваемые устройства не нуждаются во владении основами установки электропроводки, поскольку схема садового светильника на солнечных батареях не подразумевает подвода к нему электричества, что обеспечивает экономию финансовых средств их владельцам.
Свет, падающий от данных фонарей, не бьет по глазам, поскольку не является сверхъярким.
Данные светильники являются автоматическим оборудованием и могут обмануть воришек в случае имеющегося у них злого умысла напасть на вашу недвижимость.
Они не требуют осуществления работ по заземлению и полностью безопасны как для людей, так и для окружающей среды.
Не требуется какого-либо особого ухода за ними.
При этом срок эксплуатации рассматриваемых видов светильников достаточно продолжительный.
Так как они эксплуатируются на открытой местности, производители предусматривают для них высокий уровень защиты от неблагоприятных факторов погоды.
Отрицательные аспекты
Схема садового светильника на солнечных батареях не предусматривает использования безразмерных аккумуляторов, поэтому подобные устройства имеют ограниченный срок освещения, который, как правило, не превышает 8 часов. Эта цифра достижима в том случае, если весь день стояла хорошая солнечная погода. Пасмурная погода значительно снижает время работы, доводя его до 4-5 часов.
К отрицательным сторонам можно отнести и одну из положительных сторон: неяркий свет. Возможно, некоторым местам необходимо быть хорошо подсвечеными, а это потребует дополнительной установки электрических фонарей.
В некоторых случаях имеются отзывы от покупателей, что светильники плохо работают или совсем не светят во время выпадения осадков.
При приходе зимы они требуют демонтажа, поскольку отрицательные температуры могут вывести аккумулятор из строя.
Типы рассматриваемого оборудования
Наиболее практичен для сада светильник с укороченной ножкой. При этом монтирование осуществляется простым вдавливанием устройства в землю с помощью рук.
Среди достаточно тускло светящих фонарей встречаются прожекторы. В случае если мощность солнечной лампы составляет 10 кВт, то мощность прожекторов эквивалента 100-ваттной лампе накаливания.
Бывают подвесные Их применяют в качестве элемента декора сада, размещая на ветвях деревьев или беседках. Чаще всего подобные садовые светильники на солнечных батареях — шары, собранные в гирлянду.
Настенные модели применяются для дома. Эксплуатируются при прикреплении к нему.
Улучшаем садовые светильники
Наиболее дешевыми моделями являются китайские. Со временем к покупателю таких товаров приходит понимание того, что нужно что-то сделать, чтобы улучшить их конструкцию или эффективность действия. При улучшении происходит замена некоторых элементов светильников на более мощные. Таким образом, можно заменить аккумулятор или светодиод, а также дроссель, используемый в фонарях типа башни. Установка более мощного дросселя поможет добиться яркого свечения, идущего от светильника. Это действие автоматически ведет к замене аккумулятора, поскольку его мощности перестанет хватать на долгий срок, или он может просто выйти из строя.
Вместо одного светодиода можно использовать три, но при монтировании их нужно следить, чтобы разброс напряжения был минимальным, иначе в одном месте освещенность будет повышенной яркости, а в другом пониженной.
Таким образом, ремонт садового светильника на солнечных батареях в основном сводится к замене отдельных деталей.
Добавляем цвета
Усовершенствовать фонари можно также использованием цветных светодиодов. Данная замена требует знаний о том, приспособлено ли это устройство для осуществления таких действий или нет. Если оно не приспособлено, а цветные светодиоды были установлены, то фонарь проработает около 2 часов, после чего погаснет.
С целью предотвращения преждевременного окончания работы цветных садовых светильников на солнечных батареях необходимо в микросхеме сделать дополнительную дорожку, куда впаять еще один резистор.
Собираем садовый фонарь самостоятельно
Некоторые фонари устроены достаточно просто, в связи с чем не возникает сложностей с их самостоятельной сборкой.
Для изготовления своими руками необходимо составить схему садового светильника на солнечных батареях, рассчитать необходимое количество комплектующих.
Сначала нужно приобрести преобразователь энергии, наилучшим из которых является батарея из поликристаллического кремния, имеющая небольшую массу, но хорошую защиту от влаги и высокую мощность. Далее покупаем литий-ионный аккумулятор. Следом приобретаем обычный светодиод.
Последнее приобретение — самое важное — электронный модуль управления, который состоит из пары транзисторов и двух пар резисторов.
Подключение солнечной батареи, светодиода и аккумулятора производится отдельно. Сборка может осуществляться на недорогой универсальной плате DIY PCB 42х25мм.
В заключение
Схема садового достаточно проста. С ее помощью такой фонарь сможет собрать любой разбирающийся человек. При этом нужно учитывать качество материалов, используемых в светильнике, поскольку именно они определяют срок службы и цену этого устройства.
Автономный садовый светильник может служить не только украшением садовой дорожки. Это устройство создает уют и достаточно эффективно освещает приусадебную территорию, избавляя от необходимости расходовать электроэнергию. Можно сэкономить и на его приобретении: светильник на солнечных батареях своими руками соберет даже школьник, немного знакомый с основами электроники и электротехники.
В 1998 году началось производство светодиодов, излучающих яркий белый свет, что позволило значительно увеличить эффективность светильников, основу конструкции которых составляет аккумуляторная батарея и солнечная панель. Аккумулятор придется приобрести в радиомагазине, его емкость должна быть не ниже 1500 мАч при 3,7 В на клеммах. Он полностью зарядится за 8 часов. Так же следует присмотреть и солнечную панель с параметрами 5,5 В/200 мА.
Светильник на солнечных батареях своими руками можно собрать по следующей схеме:
Элементная база состоит из таких элементов:
- резистор 47 – 56 Ом (для ограничения тока);
- резистор 47 – 56 кОм (выбор зависит от типа используемого транзистора);
- диод отечественного производства КД243А либо импортный аналог 1N4001/7/ 1N4148;
- отечественный транзистор КТ361Г или импортный 2N3906.
Диод и Транзисторы выглядят следующим образом:
Для сборки схемы потребуется печатная плата такой конфигурации (ее можно вытравить самостоятельно):
Светодиодные лампы следует использовать мощностью 3 Вт: такой источник будет давать достаточную освещенность. Можно установить несколько штук меньшей мощности (от 1 до 1,5 Вт).
В качестве корпуса для аккумулятора и электронной схемы можно использовать колпачок от дезодоранта. Сверху на него с помощью термоклея крепится солнечная панель. Отражателем может служить лазерный компакт-диск. Собранный светильник будет выглядеть следующим образом:
Собранный своими руками светильник на СБ будет автоматически включаться с наступлением темноты и отключаться утром. Затраты на изготовление будут в 2,5 – 3 раза меньшими стоимости готового изделия, а если светильников должно быть несколько – экономия становится более существенной. Хотя если быть откровенным, то стоимость садового светильника на солнечных батареях не высока. Мастерят светильник на солнечных батареях своими руками скорей не ради выгоды, а ради удовольствия.
В том случае, если автономный светильник уже приобретен, но его декоративные качества оставляют желать лучшего, можно улучшить его характеристики. В светильник на солнечных батареях своими руками вместо белых ламп можно вставить цветные (они бывают зелеными, синими, желтыми, красными различных оттенков), соблюдая полярность. Может возникнуть проблема: садовый светильник через час-полтора станет гореть тускло и затем погаснет.
Чтобы исправить ситуацию необходимо внести изменения в схему, добавив в цепь последовательно сопротивление номиналом несколько десятков Ом. Для этого требуется перерезать дорожку на плате и впаять в разрыв резистор.
Выбор резистора осуществляется по току: его значение должно быть около 5 мА. Такого тока достаточно для того, чтобы светильник работал несколько часов даже от аккумуляторной батареи вдвое меньшей емкости.
Аккумулятор лучше использовать типа Ni-MH («пальчиковый» АА или ААА): он дешевле Ni-Cd акуумулятора, срок службы которого редко превышает 1 год. Это оправдывается еще и тем, что светлого времени суток все равно не достаточно для того, чтобы зарядить на 100% аккумуллятор 3000 мАч емкости.
Такие светильники, изготовленные или доработанные своими силами, можно устанавливать на дорожках в саду, возле въездных ворот или на крылечке дома.