Фотореле для светильников с солнечными батареями

Схема садового светильника на солнечных батареях

Дата публикации: 26 мая 2020

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 уличными светодиодными фонарями, 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.

Принципиальная схема простого для повторения светильника

Приведенная ниже принципиальная схема светильника, работающего от энергии солнечного света весьма проста, и многократно опробована многочисленными любителями, специализирующихся на изготовлении полезных устройств своими руками.

Как она работает:

• В дневное время солнечная панель (S) преобразует энергию световых лучей в электрическую.
• Вырабатываемый ею ток через диод D1 заряжает аккумуляторную батарею (А).
• Положительный потенциал, приложенный к базе через резистор R1, «удерживает» транзистор Т1 в закрытом состоянии и светодиод D2 не горит.
• При значительном снижении освещенности солнечной панели транзистор открывается (из-за уменьшения положительного потенциала, приложенного к базе) и подключает светодиод D2 к аккумуляторной батарее. Светодиод начинает гореть.
• Диод D1 препятствует разряду аккумулятора через солнечную панель.
• С наступлением рассвета положительное напряжение, поступающее с «+» вывода солнечной панели на базу «закрывает» транзистор Т1 и светодиод D2 перестает гореть, а аккумуляторная батарея снова начинает заряжаться.

Положительные стороны устройств

Садово-парковые светильники на солнечных батареях 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.

Какие детали и где лучше заказывать

Наиболее сложно разжиться солнечными элементами. Подойдут некондиционные элементы, их проще всего купить на различных интернет-аукционах, таких как Aliexpress. Подбирайте модуль с напряжением на выходе не ниже 5 вольт, мощность должна соответствовать числу светодиодов. Очень важно, чтобы модуль имел отпайки проводников, в ином случае покупайте те, которые идут в комплекте с плоскими проводниками и карандашом-флюсом.

Самый дорогостоящий элемент светильника — это никель-металл-гидридный или литий-ионный аккумулятор . Нужны аккумуляторы напряжением 3,6 В, они выглядят как три пальчиковые батарейки, затянутые в пленку. Емкость также должна соответствовать суммарной мощности светодиодов, умноженной на количество часов автономной работы + 30%. Купить можно вместе с модулями.

Источниками света служат светодиоды. Опираясь только на характеристики, вы, скорее всего, не сможете подобрать подходящий уровень освещенности, поэтому выбирать придется опытным путем. Рекомендуется использовать яркие белые светодиоды BL-L513. Их легко найти в магазинах электронных компонентов, например, в «Чип и Дип» они стоят по 10 руб. К каждому светодиоду нужен токоограничивающий резистор на 33 Ом.

Также для каждого светильника нужен транзистор 2N4403, выпрямительный диод 1N5391 или КД103А, а также резистор, номинал которого рассчитывается по формуле R = Uбат х 100/N х 0,02, где N — количество светодиодов в цепи, а Uбат — рабочее напряжение аккумулятора.

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

Источник

8 лучших светильников для сада на солнечной батарее

Если вы хотите осветить свой сад в темное время суток, не тратя при этом электричества, обратите внимание на светильники, работающие на солнечных батареях. Принцип их работы прост: в течение светового дня они накапливают солнечную энергию в аккумуляторной батарее, а затем расходуют ее в процессе работы. Причем в зависимости от модели, они могут включаться как автоматически, при приближении, так с физически. Узнаем, в чем заключаются плюсы и минусы таких светильников, как их выбрать, и приведем рейтинг лучших моделей 2021 года, по отзывам реальных покупателей.

Плюсы и минусы садовых фонарей на солнечной батарее

Самым главным плюсом этих светильников является отсутствие необходимости подключения к электропроводам. То есть, их можно устанавливать в любом отдалении от дома. Но это не единственный плюс осветительного прибора.

1. Устойчивость к воздействию окружающей среды. Уличные фонари не боятся морозов и жары, они легко переносят температуры от -40 до +40 градусов.
2. Мобильность. Поскольку они не привязаны к одному месту проводами, их можно брать с собой на рыбалку, охоту, пикник или переносить по саду из одного его угла в другой.
3. Простота установки – положить в воду, повесить на дерево или воткнуть в грунт, способ зависит от вида прибора.
4. Безопасность. Светильники абсолютно безопасны как для людей и животных, так и для окружающей среды.
5. Отсутствие необходимости каждодневного включения. Этот пункт спорный, поскольку тут все зависит от конкретной модели. Если вы приобретаете фонарь с датчиком движения, то он автоматически будет включаться при приближении к нему. Устройства с датчиками освещенности автоматически включаются при наступлении сумерек.

Несмотря на все достоинства, у светильников имеются и недостатки:

• маленькая мощность, из-за которой они не могут освещать сад наравне с большими фонарями;
• зависимость от попадания солнечных лучей, ввиду которой их нельзя устанавливать в тени;
• простота установки, которая является плюсом, относится и к минусам, ведь если вы легко установили фонарь, то кто-то также легко сможет его украсть.

На что обратить внимание при выборе

Перед покупкой садового фонарика на солнечной батарее следует определиться с тем, какие функции он должен выполнять, и исходя из этого, выбирать модель.

1. Тип корпуса. Судя по отзывам покупателей, предпочтение следует отдавать приборам с алюминиевым корпусом, он легкий и морозоустойчивый. Пластик же, несомненно, также легкий, но в результате эксплуатации при несоответствующих температурному режиму условиях может лопнуть.
2. Емкость аккумулятора. Тут, казалось бы, все просто, чем она больше, тем лучше. Однако это не совсем так. Светильники с емкими аккумуляторами рекомендуется покупать только в том случае, если вы проживаете в регионе с длинными солнечными днями. В противном случае велик шанс переплаты денег впустую.
3. Размер солнечной панели. Тут все просто: чем больше, тем лучше, поскольку от нее зависит скорость заряда аккумулятора.
4. Габариты. Если вы планируете установить светильник в одном месте и больше не трогать его, тогда этот параметр можно не учитывать. Для использования светильника в качестве переносного источника света следует выбирать небольшие модели.
5. Режим работы устройства, которых бывает три: ночник, постоянное освещение и выключен, реагирует на движение. Первый светит постоянно, но использует при этом незначительную часть своей мощности. Переключение на полную мощность происходит при непосредственном приближении к нему. Второй работает постоянно до окончания заряда аккумулятора или восхода солнца. Третий загорается только при движении.

Настенные светильники

К настенным относятся модели, которые, как следует из названия, можно закрепить на стене. Как правило, их мощность выше, чем наземных светильников.

1. Ritex ASL-093 с солнечной батареей

Отличный уличный светильник по доступной цене. Он имеет одну лампочку, но светит она очень ярко. Плафон выполнен из качественного пластика. Степень защиты IP43 позволяет использовать устройство на улице при любой погоде. RITEX ASL-093 имеет сразу три режима работы, переключение между ними происходит вручную.

Эта модель оснащена датчиком движения и освещенности. Он имеет компактные размеры и гибкое магнитное крепление. Легко устанавливается на любых поверхностях – от веток деревьев до защитных козырьков. Солнечная панель и лампа светильника вращаются независимо друг от друга, что повышает регулировать направление освещения.

Источник