Led светодиоды солнечные батареи

МозгоЧины

#самоделки #инструкции #ремонт_техники #изобретения

МозгоЧины

#самоделки #инструкции #ремонт_техники #изобретения

ƒ↓ Солнечная батарея из светодиодов

ƒ↓ Солнечная батарея из светодиодов

Раньше я уже рассматривал солнечные батареи и их важность в статье про садовую лампу. Но то было уже готовое решение.

Сейчас же я расскажу про свой опыт создания светодиодной солнечной батареи своими руками.

Прошу обратить внимание, что статья обозначена символами ƒ↓ (опыт не удался). Перед началом работы люблю смотреть похожие поделки и оценивать у кого что получилось. Вот тема одного форума, где этот вопрос всплыл раньше, но воплотить в жизнь и сделать развёрнутый обзор эффективности светодиодов никто не взялся.

Лично мне, идея пришла совершенно случайно, также случайно как я попал на чужую пару вольным слушателем. Там рассказывали про светодиоды и возможность их использования как фотодиодов. То есть, другими словами, светодиоды тоже преобразуют свет в электричество!

Для начала нужно определить какие светодиоды лучше использовать. Но сейчас не сезон и тестить под прямыми солнечными лучами не получиться, да и не постоянное это солнце. Что же делать? Забить Забыть до лета? Это не подход мозгочинов и всех самодельщиков))

В дело вступает галогеновая лампа, купленная в статье про фотостол.

Галогенка выбрана не случайно, а за счет близости к солнечному спектру излучения и большой мощности.

Решил собрать и кое где открутить все светодиоды, которые были в нашей мозгочинской лаборатории.

Для максимальной точности сравнения все светодиоды подносились перпендикулярно и вплотную к центру лампы. Но прежде чем заглянуть в таблицу выберите, основываясь на личных знаниях и опыте, — какой светодиод выдаёт большее напряжение? Белый, красный, может инфракрасный?

5 мм	Вольт
Зеленый непрозрачный светодиод	1,51
Зеленый прозрачный светодиод	1,48
Ультрафиолетовый светодиод	0,11
Инфракрасный светодиод	0,93
Красный прозрачный светодиод	1,37
Оранжевый непрозрачный светодиод	1,52
Красный полупрозрачный светодиод	0,52
Белый светодиод	0,32
3 мм
зеленый непрозрачный светодиод	1,52
зеленый непрозрачный с отражателем .	1,57
10 мм
Красный непрозрачный светодиод	1,16

Кто загадывал зелёный, тому — зачот!

Поэтому выберем все зелёные индикаторные диоды.

Далее я спаял 9 светодиодов последовательно и еще 9 параллельно, чтобы сравнить эффективность при 2-х видах подключения. Остановился на 3 мм, т.к. они выдают такой же вольтаж, как и светики по 5 мм (ох и бесит меня это слово).

Результаты вышли следующими:

При последовательном подключении всего 1,25 V

параллельно 1,56 V. Я ожидал совсем иного. Силу тока измерять не удалось (из за моего мультиметра). Но я и так знаю, что она там ничтожно мала. Интересно, что при последовательном соединении напряжение только уменьшилось. Может это связанно с тем, что светодиоды частично потребляют энергию, которую сами же конвертируют из света!?

В общем слова профессора (с 1 Ф :)) ) подтвердились и ничего не вышло. Но чтобы убедиться в этом наверняка, я подключил светодиоды к электронному термометру, который питается от 1 полуторовольтовой таблетки. И…. барабанная дробь …

Epic Fail!

Вывод: площадь p — n перехода у светодиодов очень мала (по сравнению с солнечной батареей). Например у модуля в садовой лампе полоска составляет несколько сантиметров.

Так же светодиод представляет из себя единицу готового изделия, стоимость модуля 100% превысит стоимость солнечных батарей с учетом эффективности. Так что использовать его в данном виде не целесообразно.

Источник

На что способна Солнечная Батарея из 9 светодиодов. Диоды вместо батареек!

Собрать Солнечную Батарею из дешевых и доступных материалов можно! Но вот заблуждений вокруг этих самодельных батарей столь много, что для неискушенного самоделки, информация из неправдивых источников только мешает и никак не помогает делу.

Не раз я обращался к теме не традиционных источников энергии из подручных материалов — и батарейки из пивных банок делал и солнечные панели из DVD дисков и транзисторов ваял

были и паровые турбинные генераторы работающие от солнца через концентратор от кастрюли.

А уж какой невероятный источник энергии получился из неоновых индикаторных лампочек это и представить мало возможно, но все равно агрегат работает.

Панели из светодиодов отдают напряжение при освещении — это не новость. Любой может схватить мультиметр и проверить насколько эффективна генерация одного светодиода, а перемножив на тысячи получить результат колоссальный , правда только в теории.

На практике , даже много диодная панель, при ярком освещении солнцем, едва способна засветить самый маломощный светодиод.

И вот эта задачка — Как минимумом светодиодов зажечь хоть один светодиод мне как раз и понравилась настолько , что проведя ряд опытов измерений и экспериментов я её решил.

✅ 9 светодиодов способны зажечь один и довольно ярко, а значит и для маломощных потребителей — датчиков и извещателей, эта миниатюрная конструкция очень практична хотя и аляповата.

Простые принципы электроники и правила коммутации генерирующих элементов, знание их емкости проводимости и порогов зажигания, позволяют каждому создать из набора светодиодов небольшую солнечную батарею способную как запитать радиоприемник или передатчик, так и подзарядить сотовый телефон старых моделей с малым токопотреблением.

Кто знает тот помнит, что Круасанам пришлось ехать аж в Индию чтобы узнать СЕКРЕТ питания электронных (мааааленьких) часов от полоски магния и разобранной батарейки.
Никто из смотревших миллионов даже не возразил в тему — Чтобы питать часы БЕЗ БАТАРЕЕК надо РАЗОБРАТЬ БАТАРЕЙКУ и КУПИТЬ ПОЛОСКУ МАГНИЯ!
Ну тут, прямо скажем удивляться нечему, так что я своё ЕС-ХАУ не нуждающееся ни в разобранных батарейках ни в магнии я могу предоставить на суд зрителя с гордостью.

✅ Даже из за стекла получая энергию солнца, эта Микроэлектростанция дает энергии достаточно чтобы не только питать часы или заряжать им аккумуляторную батарейку, но и запустить в работу вот такую метеостанцию

в которой обычно используется парочка пальчиковых батарей.

✅ Даже в наших широтах при не самом ярком солнце эта самоделка прекрасно питает Бесплатным Электричеством этот внушительный прибор

Вот только не совершайте ошибок соединяя последовательно кучу светодиодов в надежде поднять напряжение — ничего не получится из за внутреннего сопротивления такого источника тока которое нарастает с каждым дополнительным элементом.

Тоже касается и параллельного соединения — когда увеличивая количество диодов, вы просто будете уменьшать сопротивление в цепи генерирующих элементов и терять ток.

Сказки и выдумки о том, что кто то и когда то делал солнечные батареи из спиленных транзисторов или стеклянных диодов с приведенными не работающими схемами остаются Сказками!

Никто не удосужился даже просто измерить токи и падения напряжения на элементах этой системы. «Гениальные Изобретатели» в погоне за хайпом делают только подделки не способные реально работать!

Источник

Электрик и диод. Зачем диоды солнечным панелям?

Нужно ли ставить диоды для солнечных панелей? А быть может — они там уже стоят? Разберём простейшие схемы солнечных батарей и случаи, когда диод поможет избежать проблем, а когда будет ненужной финансовой нагрузкой.

Все солнечные панели состоят из некоторого числа фотоэлектрических ячеек. Схема солнечной ячейки в самом доступном варианте выглядит вот так:

Rn – последовательное сопротивление солнечной ячейки, Rш – параллельное или шунтовое. Как правило в фотоэлектрической батареи все элементы соединяются последовательно. Это иногда приводит к возникновению «чёрного пятна». Давайте посмотрим на схему солнечной панели, где нагрузка будет обозначена Rн.

Когда происходит затенение одного из элементов – исчезает его ЭДС, а вот активное сопротивление возрастает по мере затенения. Большая часть мощности солнечной панели выделится именно на затененной ячейки, что приведёт к её перегреву и выходу из строя. При этим выйти из строя может вся панель.

Именно для избегания этой проблемы каждую ячейку нужно шунтировать диодом.

Когда ячейка солнечной панели освещена — шунтирующий диод заперт ЭДС самой ячейки. В этот момент ток через него не идёт, а солнечная панель работает в обычном режиме. Когда же происходит затенение ячейки исчезает ЭДС, диод открыт, а ток проходит мимо ячейки не нанося ей повреждений. Ни ячейка ни панель не выходят из строя.

Производить шунтирование каждой ячейки крайне дорого и сложно, поэтому чаще диоды подключают к группе ячеек.

Становится понятно зачем необходимы шунтирующие диоды и почему ставить их отдельно нет никакой необходимости – их уже содержит солнечная панель. Конечно возможно встретить солнечную батарею и без шунтирующих диодов, но сегодня это большая редкость.

Что такое блокирующие диоды? Зачем они нужны.

Предлагаем вам рассмотреть схему параллельного соединения двух солнечных панелей, изобразим их как диоды.

Когда затеняется одна панель, даже частично, происходит следующее: затенённая солнечная панель становится нагрузкой для той, что осталась освещённой. Противоток приводит к дополнительному нагреву. Сосем плохо, если сопротивление нагрузки высокое, а такое возможно при полном заряде подключённого аккумулятора. В крайнем случае возможно возникновение КЗ (короткого замыкания) той панели, что осталась освещена, через затеняемую.

Однако если фотоэлектрических панелей только две, то всё не так страшно и в цепи будет течь ток короткого замыкания одной панели, которые не такой уж и большой, что бы вывести из строя солнечную батарею. Куда хуже, если солнечных панелей больше, тогда ток в цепи будет выше и может привести к выходу из строя солнечного модуля.

Что бы исключить противоток нужно установить блокирующий диод для каждой параллельной цепи (в не зависимости от того одна солнечная панели или несколько соединены последовательно в каждом параллельном каскаде).

Интересно! Подключение диода производится через разъемы МС4. При этом подключить диод в неверной полярности невозможно, так как + и – МС 4 разные и попросту не состыкуются неправильно. Исключением могут быть диоды неизвестных производителей, в том числе заказанные на китайских сайтах. Ведь что внутри у них – неизвестно никому.

Когда затенение солнечной панели делают специально?

Есть только один случай, при котором намеренное затенение фотоэлектрической панели оправдано – разносторонняя установка. Уступить суммарной выработке в угоду распределённой, в течение дня, – очень интересная идея.

В системах с разносторонней ориентацией солнечных батарей можно использовать отдельные контроллеры. То есть если у вас две панели развернуты в разные стороны – то они установлены на два разных контроллера заряда . Три – на три контроллера. Почему? Каждая будет иметь свою рабочую точку.

Есть заблуждение, что установка блокирующих диодов решает эту проблему. Почему заблуждение? Да потому что в течении дня панели будут работать по очереди, исключая друг друга, а выработка будет незначительно выше, чем у одно панели. Так есть ли смысл?

Детально тему «Монтаж солнечных батарей на разные скаты» мы разбирали в одноименной статье. А вот с видео обзором «Когда нужен диод солнечной панели?» можно ознакомиться на нашем YouTube канале .

Источник

Прожектор с 54 LED на солнечной батарее.

Содержимое коробки было следующим:
— Светодиодный прожектор (54 LED)
— Солнечная панель в комплекте с 5м. кабеля;
— Шурупы с пластиковыми дюбелями для крепежа;
— Инструкция.




Указанные на сайте характеристики товара :

Солнечная панель: 6В * 3Вт
Источник света: светодиоды 3528 — 54шт
Режим включения/отключения: Ручной, и автоматический по освещенности;
Материал: Металлический корпус
Режим заряда: Солнечная энергия
Время заряда:5

8ч. (в зависимости от интенсивности солнечного освещения)
Время работы прожектора: 4000 мА/ч батарея, до 12-15часов
Длина кабеля: 5м
Степень защиты: IP65
Батарея: Li-polymer 3.7В/ 4000 Ма/ч
Размер солнечной панели: 16*14*1.7 cм
Размер прожектора: 9*11.5*6.6 см

Давайте подробнее рассмотрим содержимое коробки и проверим, соответствуют ли заявленные характеристики действительности?

Корпус прожектора выполнен из металла, который окрашен в матовый чёрный цвет. Можно условно разделить прожектор на » осветительную часть» и «силовую часть» На передней стороне, под защитным стеклом, располагается панель с 54 светодиодами типа SMD 3528.

Задняя сторона прожектора это отсек, в котором находится плата управления и аккумуляторная батарея на 4000 мА/ч. Также на крышке расположен выключатель и сальниковый гермоввод с питающим кабелем. Хочу отметить присутствие силиконовых прокладок и резиновый колпачок на выключателе, их наличие подтверждает задекларированную степень защиты IP65 (далее будет видно при разборке).

На корпусе, для лучшего рассеивания тепла имеются несколько рёбер. Также присутствует дужка для крепления.


Общее впечатление от качества прожектора положительное. Собрано всё очень добротно.

Заглянем во «внутренний мир» прожектора.

Разбираем сначала заднюю «силовую» часть.
Откручиваем крышку гермоввода и отодвигаем сальник. Затем откручиваем 4 винта на крышке заднего отсека.


Под крышкой находятся: плата управления, Li Polymer батарея 4000мА/ч (собранная из двух аккумуляторов 18650), выключатель.




Плата управления.
Рассмотрим простейшую плату управления прожектором.

Для понимания алгоритма её работы зарисовал схему. Алгоритм прост — на плате находятся два транзистора: полевой (для включения светодиодной панели, и биполярный (для управления полевиком). Когда солнечная панель даёт напряжение (в светлое время суток), биполярный транзистор закрывает полевой и отключается светодиодная панель. Вместе с этим происходит заряд батареи. Когда стемнело и солнечная панель перестала вырабатывать напряжение, биполярный транзистор открывает полевик и зажигается светодиодная панель. Естественно всё вышесказанное происходит при включенном выключателе питания. На плате отсутствует какой либо драйвер для светодиодов, вместо него установлен токоограничительный резисор.

Подробнее о батарее питания.
Батарея была приклеена на двухсторонний скотч к задней крышке отсека. Собрана из двух аккумуляторов 18650. Имеется схема защиты от перезаряда и переразряда. Замерять реальную ёмкость нет ни времени, ни желания. Если в результате тестирования выявится явный недостаток в ёмкости, несложно будет заменить на новые аккумуляторы с проверенными характеристиками.


Плата защиты состоит из двух сдвоенных полевых транзисторов и контроллера. И служит простейшим контроллером заряда/разряда. Приведу приблизительную её схему.

Осветительная часть.
Разберём «осветительную» часть прожектора. Откручиваем 4 винта, снимаем защитную металлическую рамку. Затем снимаем стекло и силиконовую прокладку под ним.

Далее откручиваем 2 винта и снимаем светодиодную панель. Два винта кто то решил сэкономить.

Светодиодная панель выполнена на алюминиевой подложке для лучшего охлаждения светодиодов.

Собираем всё в обратном порядке. При сборке добавил герметика в отверстия между осветительной и силовой частью, в которых проложены провода от светодиодной панели.

Мощность прожектора.
Замеряв напряжение на батарее и ток потребления, нехитрым образом можно вычислить мощность прожектора.
Напряжение батареи 4.24В.

Потребляемый ток, при работе прожектора 0,47А

Следовательно мощность прожектора: P=U*I =4.24*0.47=1.99 Вт.

Из полной схемы фонаря, мы можем просчитать ток для используемых светодиодов SMD3528.

На схеме мы видим токоограничительные резисторы R2-0,5 Ом и R4-1,5 Ом, которые при выше измеренном токе 0,47А создадут падение напряжения: 2 Ом * 0,47А = 0,94В. По характеристикам напряжение питания для SMD3528 2,8 — 3,2В. Токоограничительный резистор садит напряжение батареи с 4,25 В примерно до 3,2В.

Все светодиоды соединены параллельно, мы можем просчитать ток на каждом из них. При токе 0,47А и количестве светодиодов 54шт, приблизительный ток для каждого светодиода будет равняться 0,47/54 = 0,008А. Полученное значение тока меньше половины номинального тока для SMD 3528. Следовательно есть надежда на более длительный срок эксплуатации диодов.

Расчёт резистора для светодиода — очень важный момент перед подключением светодиода к источнику питания. Ведь от этого зависит то, как будет работать светодиод. Если резистор будет иметь слишком маленькое сопротивление, то светодиод может выйти из строя (перегореть), а если сопротивление будет слишком велико, то светодиод будет излучать свет слабо.

Расчёт резистора для светодиода производится по следующей формуле:
R = (Vs — Vl) / I

Vs — напряжение источника питания (В). 4,24В
Vl — напряжение питания светодиода (примем среднее значение 3 В).
I — ток светодиода (в нашем случае 25 мА = 0.025 А)

Расчет для номинальной мощности светодиодной панели из 54 светодиодов SMD3528:

R=(4.24 В — 3 В) / (0.025 А *54 шт.) = 0,91 Ом.

В нашем случае установлены 2 резистора с общим сопротивлением 2 Ом.

Из обратного вычислим ток на 1 светодиоде: 2 Ом = (4.24 В — 3 В) / (I*54 шт.), отсюда I = 0.01А (в 2 раза ниже номинального значения.)

Солнечная панель.
Солнечная панель выполнена в герметичном пластмассовом корпусе, курочить её не поднялась рука.
На панели указаны её характеристики.




Панель к прожектору подсоединяется при помощи кабеля длинной 5м. Хотелось бы отметить разъём, который также обеспечивает указанную степень защиты IP65.

Параметры солнечной панели проверил в не очень солнечный сентябрьский день. Замерял напряжение и ток короткого замыкания. Замеры выполнял в 14.30, хотя где то читал, что рекомендуется делать это в полдень.
Напряжение, которое выдала солнечная панель составило 6,79 В.

Ток короткого замыкания составил 0,47А. Учитывая что солнце уже было не в зените, думаю что реальные параметры солнечной панели очень близки к заявленным. И она способна зарядить аккумулятор 4000 мА/ч за 10-12 часов.


На следующий день сделал замер на солнце в полдень. Параметры соответствуют указанным производителем.
Солнечная панель очень чувствительна к загрязнению или препятствиям в её освещении. Через оконное стекло ток короткого замыкания был почти в 2 раза меньше, чем просто на улице.

Как светит.
Люксметром к сожалению не обзавёлся, но могу сказать, что светит фонарь с широким углом освещения и очень ярко. Товарищу, для освещения небольшого двора вполне хватит.

Сделал несколько фото без прожектора и с ним.

Проверил прожектор на автономность. Включил его с отсоединённой солнечной панелью в 19.50. Во время работы нагрева не наблюдалось. Следующим утром, в 7.50 прожектор всё ещё горел, Яркость естественно была ниже номинальной.

С утра до вечера в солнечный день прожектор зарядился до 4.2 В и снова готов к работе.

Вот пожалуй и всё, что я хотел показать Вам в этом обзоре.

Поскольку в изделии отсутствует оптика, то называть его скорее всего лучше фонарём. Фонарь справится с поставленной ему задачей. Товарищ доволен. ИМХО такого рода устройство сможет стать полезной вещью в частном доме, на даче, в походе и обязательно найдёт своего покупателя.

Что понравилось:
— Добротная сборка
— Возможность автономной работы
— «Щадящий» режим работы светодиодов
— Реальная степень защиты IP65

Что не понравилось:
— простая схема управления
— возможно в пасмурную погоду прожектор будет заряжаться не полностью (хотелось бы солнечную панель больших размеров)
— придётся колхозить крепление для панели.

Источник