Принцип работы светильников от солнечных батарей

Как работают уличные светильники на солнечных батареях?

Изобретение солнечных батарей – это одно из наиболее важных и полезных достижений современной науки. Что самое приятное, эта технология будущего уже сегодня доступна каждому. В магазинах товаров для сада и огорода можно найти уличные светильники на солнечных батареях. Что это такое и как функционируют данные устройства?

Принцип работы светильников на солнечных батареях

Качественные современные фотомодули способны заряжать аккумулятор даже в пасмурную погоду. Сердце осветительного прибора – аккумулятор. Он накапливает энергию и расходует ее в темное время года. Современные уличные светильники на солнечных батареях оснащаются контролером, который включает лампу при недостаточном уровне естественного освещения, а также выключает устройство, если аккумулятор разряжен или на улице стало достаточно светло. Также светильник имеет корпус и непосредственно светодиодный фонарь-лампу.

Достоинства солнечного освещения

Фото, размещенные в статье, демонстрируют лишь часть популярных моделей. Подобные осветительные приборы не требуют сложного ухода и постоянного участия пользователя. Такие фонари зажигаются автоматически с наступлением темноты, их не надо перезаряжать, достаточно лишь иногда удалять загрязнения.

Недостатки светильников на солнечных батареях

Советы по выбору и отзывы владельцев

Что говорят о солнечных светильниках люди, уже успевшие купить эту новинку для своего усадебного участка? Многим такой вариант садового освещения нравится: это экономично и удобно. Более того, даже самые недорогие и простые модели выглядят в темноте загадочно и интересно.

Светильники на солнечных батареях уличные отзывы имеют и негативные. Недорогие приборы зачастую достаточно быстро ломаются, с них может слезть краска, портятся и декоративные элементы. Что касается мощности освещения, для подсветки дорожки лучше устанавливать светильники парами по обе стороны. Если же вы хотите осветить зону отдыха, также располагайте рядом по 2-3 прибора минимум. И все же светильники на солнечных батареях плюсов имеют больше, чем минусов. Если вы все еще выбираете вариант для освещения собственного сада, обязательно подсчитайте достоинства и недостатки этих устройств.

Источник

Светильники на солнечных батареях. Виды. Устройство и работа

При благоустройстве садового участка необходимо предусмотреть освещение некоторых участков территории. Светильники могут применяться для освещения главного входа, беседки, тропинок, то есть, по своему главному назначению. А также светильники используют для декорации элементов участка: фонарики, плавающие на воде, светильники на солнечных батареях, украшение клумбы с цветами и т.д.

Светильники на солнечных батареях их устройство и принцип действия

Подключать светильники к сети питания неудобно, и обойдется недешево. Поэтому использование солнечных батарей для питания светильников является лучшей идеей. Стоят они недорого, не требуют квалифицированной установки и какой-либо подготовки места для монтажа. Чтобы все получилось оригинально и красиво, необходимо выполнять условия использования таких светильников.

Китайские светильники на солнечных батареях годны только в качестве светлячков, но показывают возможности индустрии полупроводников. Еще два десятка лет назад светильники на солнечных батареях использовали только в космической технике или специальных приборах. Для остальных людей они были недоступны.

Светильники на солнечных батареях применяют в местах, где нет электричества или невыгодно его проводить. Ресурс работы такого светильника ограничен емкостью аккумулятора и видом лампы. Батарею нужно периодически заряжать, поэтому абсолютной автономности не получится.

Яркие светодиоды решили проблему выбора ламп для фонарей. Светодиоды очень эффективны, их световой поток намного выше ламп накаливания. Солнечные батареи также прогрессировали в своем развитии, повышался КПД, снижалась стоимость.

Некоторые люди могут подумать, что создать освещение в любом месте садового участка без прокладки проводов для подачи электричества невозможно, и является сомнительной идеей. Но проекты автономного освещения участков и территорий существуют, и просты в реализации, благодаря использованию принципа накапливания энергии в солнечных батареях.

Устройство светильников на солнечных батареях простое. В состав их конструкции входит:

• Лампа на основе светодиодов с различным цветом освещения, либо с переходом цветов.
• Солнечная батарея, которая преобразует солнечный свет в энергию электрического тока.
• Аккумуляторная батарея, которая днем работает на заряд, а ночью отдает энергию на освещение.
• Зарядный контроллер или преобразователь напряжения для повышения энергии.
• Фотодатчик света, автоматически включает свет при наступлении темноты, выключает при достаточном освещении.
• Корпус светильника, детали крепления.

Вспомогательные элементы так же могут быть в светильниках: звуковые устройства «собачий лай», датчики уровня света, движения. Защитный колпак светильника изготавливается из гладкого, структурированного или термообработанного стекла. Каленое стекло зарекомендовало себя лучше других, но стоит дороже.

Светильники на фотоэлементах действуют по определенному методу. Световой элемент батареи образует из солнечных лучей света электричество, с помощью которого происходит зарядка аккумулятора за время светового дня. При сумерках фотоэлемент запускает аккумулятор для питания лампы, осуществляется освещение территории участка.

Утром, когда рассвело, фотодатчик отсоединяет батарею и лампа отключается. Если до наступления рассвета заряд аккумулятора иссяк до определенного минимального значения, то сработает датчик наименьшей емкости, и отключит батарею аккумуляторов.

Большинство светильников на солнечных батареях оснащены аккумулятором небольшой емкости. Они позволяют освещать территорию не больше 8 часов при полностью заряженном аккумуляторе. Когда светлое время суток сокращено, светильникам не хватает заряда аккумуляторов на всю ночь. Существуют конструкции светильников с повышенным временем работы освещения.

Фонари с LED элементами обладают повышенной работоспособностью, ярче светят. Если в их конструкции есть датчик движения, то время работы еще увеличивается, за счет того, что свет включается только в нужный момент.

Виды светильников на солнечных батареях и их особенности

Светильники на светодиодах используют для освещения любого участка сада, домашней усадьбы, имеют различный дизайн оформления.

Для удовлетворения покупательских запросов изготовители фонарей предлагают широкий выбор исполнения с различным дизайном. Светильники выполнены от скульптур до обычных фонарей.

Классификация светильников по функциональности:

• Болларды – светильники на колышках для освещения небольших площадок.
• Фонари для стен, подвешенные на столбах.
• Фонари для декорации площадок, лестниц, встроенные в конструкцию.
• Плавающие модели фонарей для водоемов.
• Водонепроницаемые светильники для освещения под водой.
• Светильники на солнечных батареях для придания красоты клумбам с цветами, прозрачные, днем они незаметны окружающим.
• Фонари в виде зверей, различных персонажей.

Классификация фонарей на фотоэлементах дает возможность принять решение в выборе модели из всего разнообразия конструкций, сделать оптимальный выбор, учитывая цель покупки и условия применения. Чаще всего фонари на фотоэлементах одной модели применяются для выполнения разных задач, поэтому такое разграничение имеет условный характер.

Конструкция светильника имеет модуль преобразования света, аккумулятор, светодиоды, схему для контроля заряда и включения фонаря. Более сложные светильники проектируют с учетом специальных условий работы.

Рассмотрим фонарь для освещения таблички с наименованием улицы. Для этого применяют обычную лампочку на 40 ватт. Она быстро сгорает. Если применить лампу на светодиодах до 5 ватт, получится нормальная освещенность. В этот набор войдет модуль света на 10 ватт напряжением 12 В, плату для контроля и заряжания аккумулятора, аккумулятор с продолжительностью работы выше 7 часов, светильник со светодиодной лампой на 5 ватт, 12 В. На приобретение придется потратить около 3000 рублей без установки, это минимум.

Более высокие суммы можно потратить на солнечные светильники значительной мощности (для уличного освещения). Кроме всех составляющих может потребоваться преобразователь для переменного напряжения, нужного для подключения газоразрядных ламп.

Солнечный фонарь с натриевой лампой работает на двух модулях, со всеми компонентами его стоимость составит более 100 тысяч рублей. Проблема не только в большой стоимости. Узким местом для солнечных светильников остается недолговечный аккумулятор.

Если летом проблем это не вызывает, то зимой емкость аккумуляторов падает, электролит теряет плотность, замерзает, и батарея приходит в негодность. Можно поставить инновационные необслуживаемые аккумуляторы, но высокая цена оставляет эту проблему.

Интерес к автономным устройствам возрастает. Существуют аккумуляторы, изготовленные по самым передовым технологиям – с графеновыми пленками. Также, ученые разработали суперконденсаторы на фотоэлектрохимическом принципе для накапливания и преобразования энергии солнца. Они являются подобием ионисторов, производятся с использованием наноуглеродных трубок.

Правила эксплуатации и условия работы светильников на солнечных батареях

При благоустройстве участка дачи или дома хозяин надеется на долговременную сохранность внешнего облика усадьбы. Для длительной работы светильников необходимо выполнять элементарные условия для их исправности. Корпус фонаря не предназначен к небрежному отношению, механическим повреждениям, его не стоит царапать, кидать, втыкать в землю. Чтобы солнце светило на поверхность фотоэлементов без препятствий, нужно протирать его от пыли и грязи. Если светильник не герметичен, то не нужно ставить его возле водоема. Только специальные фонари с герметичным корпусом могут контактировать с водой.

Осенью, до наступления холодов светильники демонтируют для хранения в теплое место, выключают его и вынимают аккумулятор. С течением времени необходимо периодически менять аккумулятор на новый, который не трудно найти в продаже.

Достоинства и недостатки

Перед покупкой фонарей просмотрите и изучите всю информацию об их устройстве, особенности и применение. Чаще люди, установившие их, удовлетворены покупкой. Есть и негативные отзывы, обусловленные неоправданным приобретением. Какие преимущества имеют светильники, а что не стоит ожидать от них.

Светильники на солнечных батареях могут экономить электроэнергию, освещая садовый участок и не оплачивая лишние деньги. Стоимость фонарей простых моделей невысокая, поэтому можно приобрести сразу несколько штук, чтобы установить их во всех уголках территории. Светильники автономны в своей работе, поэтому проведение электричества не нужно. Монтаж таких фонарей несложный, расходы на их установку не понадобятся. Большой срок работы при соблюдении элементарных условий дает возможность быстрой окупаемости.

Недостаток светильников на солнечных батареях заключается в том, что необходимо демонтировать их для хранения в зимний период, а также, их работоспособность зависит от наличия солнечных дней. Ночью они светят не очень ярко, свет тусклый, приглушенный. Во время приобретения необходимо обратить внимание на число ламп, от которых зависит интенсивность освещения, емкость аккумулятора (обуславливает длительность эксплуатации ламп), материал фотоэлемента (самый качественный монокристаллический, стоит дорого).

Обычные светильники для газонов имею цену 100-200 рублей, но работают они недолго, и светят недалеко. Более качественные и долговечные светильники на солнечных батареях имеют стоимость выше.

Источник

Солнечный светильник

Пост опубликован: 19 июля, 2017

Солнечный светильник – это техническое устройство, используемое для получения света, в котором источником электрической энергии, служит солнечная батарея.

Устройство и принцип работы

Принцип работы основан на получении электрического тока в фотоэлементах солнечной батареи, установленной в корпусе светильника.

Работа солнечной батареи осуществляется следующим образом:

• Под воздействием солнечной энергии на панель, происходит следующее:

1. в верхнем слое, образование дополнительных отрицательно заряженных электронов;
2. в нижнем слое – образование «дырок», что обусловлено недостатком отрицательно заряженных частиц;

• На границе слоев фотоэлемента, который изготавливается из кремния с добавлением фосфора (верхний слой) и бора (нижний слой), образуется «p — n переход», обуславливающий «p – n проводимость» устройства и соответственно разность потенциалов.
• Под воздействием электрического поля, существующего в «p — n переходе», происходит разделение положительно и отрицательно заряженных частиц, которые начинают движение. Положительно заряженные частицы движутся в верхний слой, отрицательно заряженные – в нижний.
• Образуется разность потенциалов и при подключении нагрузки – в цепи протекает электрический ток.

Для того, чтобы солнечный светильник мог работать и излучать свет, в его конструкцию, кроме солнечной батареи, входят следующие элементы:

• Аккумуляторная батарея, служит накопителем электрической энергии и является источником питания светильника в процессе его работы;
• Источник света – светодиодная лампа или иная энергосберегающая лампа малой мощности, способная работать на постоянном токе и малом напряжении цепи питания;
• Преобразователь напряжения – электронное устройство, контроллер, обеспечивающий повышение и преобразование напряжения, выдаваемого накопителем электрической энергии;
• Элементы системы автоматики – датчики движения и освещенности.
• Корпус светильника – определяет способ установки и монтажа устройства, его назначение и общую конструкцию.

Для сада

При разработке ландшафтного дизайна участка, создания дополнительного освещения сада, садовых дорожек и зон отдыха, широко используются источники света, в конструкции которых входит солнечная батарея, что обусловлено достоинствами таких устройств, это:

1. Возможность создания автономной системы освещения, без прокладки кабелей и проводов.
2. Безопасность устройств по воздействию на человека и окружающую среду.
3. Мобильность, позволяющая выполнить перестановку в любую точку сада (участка), в зависимости от желания пользователя.
4. Использование устройств позволяет экономить потребление электрической энергии от ее традиционных поставщиков (предприятия электрических сетей, службы энергосбыт).
5. Большой выбор источников света (ламп, светодиодов), позволяет подобрать светильник по требуемой мощности и световому потоку.
6. Разнообразие конструкций, различающих по способу установки, цвету и дизайну, позволяет воплотить в жизнь разнообразные замыслы по оформлению ландшафтного дизайна.

Наиболее широкое распространение, при освещении сада, получили светильники:

• Устанавливаемые на стене или иной конструкции. При таком варианте установки, источники света служат для подсветки архитектурных форм и сооружений, освещают придомовое пространство.
• Парковые светильники – устанавливаются на различных конструкциях, могут быть выполнены в настенном и подвесном исполнении, устанавливаться на столбы и опоры. Используются для освещения территории парков и садов.
• Газонные светильники – могут быть выполнены в виде «светильник на ножке», во встраиваемом виде, когда монтаж выполняется непосредственно в поверхность садовой дорожки или газона.

Солнечный светильник с выносной солнечной панелью

Конструктивной особенностью некоторых моделей, вне зависимости от способа их установки, может быть оснащение их выносной солнечной панелью.
В этом случае появляется возможность увеличить площадь приемной плоскости солнечной батареи, соответственно увеличиться ее мощность и способность поглощать солнечный свет.

Подобные конструкции, широко используются при устройстве освещения парков и иных территорий, где есть необходимость в значительной освещенности, а также при устройстве настенной подсветки элементов строений.

Конструктивно, настенный солнечный светильник, с выносной панелью, выглядит следующим образом:

Для улицы

При создании системы наружного освещения улиц, также широко используются светильники, в которых источником электрической энергии служат солнечные лучи.
Принцип работы таких устройств, ничем не отличается от принципа работы светильников, используемых для освещения сада и придомовой территории. Единственное отличие – это мощность устройства, позволяющая освещать значительные пространства.

Уличные светильники монтируются на специальных опорах, которые в свою очередь устанавливаются на фундаменты (изготовленные из металла и пластика) или непосредственно в грунт (железобетонные) с последующим укреплением.

Конструктивно, это выглядит следующим образом:

Для дома

Для освещения придомовой территории, обычно используются настенные светильники. На отечественном рынке представлен широкий ассортимент подобных устройств, поэтому всегда есть возможность выбрать нужную модель, удовлетворяющую предъявляемым к ней требованиям.

Корпус таких моделей может быть разнообразной формы и расцветки, а стекло (плафон) изготавливается из трех видов стекала, это: закаленное, структурированное и гладкое стекло.
Кроме этого, для освещения дома, солнечные светильники можно использовать для подсветки внутренних элементов (лестниц, коридоров и т. д.), встраиваемые в данные строительные конструкции. В этом случае, необходимо применять модели с выносной солнечной панелью.

С датчиком движения

Некоторые модели солнечных светильников оборудуются различными датчиками, позволяющими осуществлять работу в автоматическом режиме.

При установке датчика движения светильник работает в следующей последовательности:

1. В дневное время, как в любой другой модели подобных устройств (с датчиком или без него), осуществляется зарядка аккумуляторной батареи.
2. В состоянии покоя, нормальном режиме, цепь питания светодиодов разомкнута, светильник выключен.
3. Когда в зону охвата датчика попадает движущийся предмет, датчик дает команду и электронное устройство (контроллер) замыкает цепь питания светодиодов, светильник зажигается.
4. При выходе движущегося объекта из зоны действия датчика, цепь размыкается, светильник гаснет.

Для того, чтобы исключить включение подобных систем в работу в дневное время, светильники оборудуются фотореле, которое размыкает цепь включения светодиодов при достаточном уровне освещенности. Уровень освещенности может выставляться, в зависимости от потребности, или быть отключен полностью.

Некоторые модели светильников устроены так, что в нормальном режиме, в темное время суток, работают не на полную мощность, а полное включение осуществляется лишь при появлении в зоне деятельности датчика движения какого-либо движущегося объекта.

Как выбрать правильно

Для того, чтобы правильно выбрать солнечный светильник необходимо следовать критериями выбора, которыми являются:

• Мощность светильника — зависит от количества светодиодов и соответственно характеризуется яркостью излучаемого света.
• Способность работать на одной зарядке – зависит от емкости и напряжения аккумулятора.
• Степень защиты– характеризует способность устройства к воздействию атмосферных явлений (вода, пыль, температура воздуха).
• Конструкция и способ монтажа – определяют место установки и предназначение светильника.

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:

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

Источник