Схемы светодиодные светильники с солнечными батареями

Ремонт автономных садово-парковых светильников

Попросили «посмотреть» садовые светильники – говорят, что они то работают, то не работают, а один совсем не включается (рис.1). Светильники самые простые, без декоративного оформления, устанавливаются на металлический, пластиковый или деревянный штырь, воткнутый в землю.

В верхней части корпуса установлена солнечная батарея (рис.2), которая в течении светлого времени суток заряжает аккумулятор, расположенный внутри корпуса. На оборотной стороне корпуса установлен переключатель режимов «ON/OFF» и светодиод. На рисунке 3 видно, что хоть светильники внешне одинаковы, но имеют некоторые конструктивные отличия.

Открутив два винта в нижней крышке (рис.4), её можно вынуть и тогда становится видно, что на ней установлена небольшая печатная плата с деталями и аккумулятором. Это преобразователь напряжения аккумулятора, который запускается при наступлении темноты (сама солнечная батарея является детектором темноты) и зажигает светодиод, свет которого рассеивается белым матовым пластиковым конусом (виден на рис.1).

Печатные платы разные (рис.5), но судя по установленным элементам, идентичны по принципу работы.

Всю грязь и пыль следует убрать с помощью небольшой малярной кисти с жёстким ворсом и если аккумулятор и ближайшие к нему поверхности покрыты белым налётом, то его нужно очистить, а затем протереть всё спиртом или чем-нибудь спиртосодержащим (рис.6). Белый налёт говорит о том, что аккумулятор «потёк» и выделяемые им газы в небольшом замкнутом объёме оказывают сильное окисляющее воздействие на металлические поверхности — от этого как раз и могут возникать периодические несрабатывания включения светильника.

При проверке тестером переключателей (рис.7), стоящих на плате, сразу же стало ясно, что контакт в них очень плохой. Значит, ничего не остаётся, как поменять их или аккуратно выпаять, разобрать и почистить металлические поверхности.

Заменить на новый удалось только один переключатель, остальные были разобраны (рис.8) и почищены (рис.9). Разбираются они легко – после выпаивания достаточно разогнуть 4 крепления по углам и вынуть текстолитовую плату с выводами. Затем следует очистить контакты от окислов с помощью ножа, мелкого надфиля или наждачной бумагой с тонким зерном. Внутренние поверхности бегунка можно очистить, вставив между ними полоску наждачной бумаги и проведя ею несколько раз вперёд-назад. Затем наждачку перевернуть и повторить движения – это для очистки контактной поверхности с другой стороны. Также следует проверить, что эти контактные поверхности бегунка сходятся вместе в «свободном состоянии» — если же между ними видна большая щель, то нужно постараться уменьшить её, подогнув стороны друг к другу тонким пинцетом. Делать это надо очень аккуратно, так как можно совсем «запороть» бегунок. Перед сборкой переключателей все его элементы следует промыть спиртом.

После сборки все светильники были заряжены и несколько раз проверенны на «включаемость» — всё прошло нормально, только у одного оказался большой люфт движка переключателя и плохое переключение, поэтому он был ещё раз разобран и собран заново (первый раз корпусом была слишком слабо зажата плата).

На рисунке 10 показаны выводы солнечной батареи и «место посадки» самой батареи – скорее всего, она вставляется «снаружи» и садится в углублении корпуса на клей (разбирать и вытаскивать пока не пробовал). Солнечная батарея на высокоомную нагрузку выдаёт напряжение до 2,5 В, ток короткого замыкания достигает 10 мА.

У двух светильников металлические обода слегка «болтались» — они оказались съёмными (рис.11) и так как это немного мешало соединять корпус светильника со светорассеивающим конусом, то они были «посажены» на три капли клея «Момент».

На этапе осмотра печатных плат было замечено, что микросхемы-преобразователи имели разную маркировку (рис.12) и поэтому на всякий случай с плат были срисованы схемы соединения элементов.

Но схемы оказались одинаковыми (рис.13), из чего следует, что микросхемы YX8018 и QXS521 являются аналогами.

Конечно же, окисление контактов переключателей не является единственно возможной поломкой – был случай, что дроссель уходил «в обрыв». А однажды несколько светильников перестали работать после сильной грозы и оказалось, что у них вышли из строя микросхемы от близких и мощных разрядов молний.

Ну и, конечно же, следует проверять работоспособность аккумуляторов – после 2-3 минут нахождения светильника на ярком солнце или вплотную к зажженной лампе накаливания мощностью 40-60 Вт напряжение на нём должно быть не менее 1 вольта.

Андрей Гольцов, r9o-11, г. Искитим, октябрь 2018

Источник

Как самому сделать садовый светильник на солнечных батареях

Если вы задумались об организации подсветки приусадебного участка, то не спешите покупать осветительные приборы в магазине. Садовые светильники на солнечных батареях можно сделать своими руками.

Если вы хотите осветить открытую территорию, а подводка электроснабжения к ней затруднена, то стоит подумать о светильниках на солнечных батареях, зарядка аккумуляторов которых происходит от лучей солнца. С наступлением темноты подобные приборы начинают работать, создавая комфортную обстановку на вашем приусадебном участке. Светильники просты в использовании и установке, а также привлекают вполне демократичными ценами на них и широким выбором.

Садовый светильник на солнечных батареях

Данная статья будет интересна тем, кто любит создавать полезные в хозяйстве вещи собственноручно. К преимуществам изготовления светильников «своими силами» можно с уверенностью отнести то, что ваша модель будет эксклюзивна и вполне надежна (ведь вы ее сделали сами). При этом помните: осуществить значительную экономию денежных средств вряд ли удастся. Мы не будем приводить описание дорогостоящих схем с использованием готовых контроллеров, а остановимся лишь на наиболее простом варианте. Повторить его сможет, практически, любой человек, хоть раз державший в руках паяльник.

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.

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 Батарейный отсек KLS5-18650-L (FC1-5216) – 45-50 рублей. Если при монтаже устройства аккуратно припаять провода к выводам аккумулятора, от покупки этого элемента конструкции можно отказаться.

• Резистор R1 номиналом 39-51 кОм – 2-3 рубля.
• Добавочный резистор R2 рассчитываем в соответствии с характеристиками применяемого светодиода.

Назначение и расчет добавочного резистора в цепи питания светодиода

Напряжение аккумулятора может быть слишком большим для светодиода (это может привести к выходу из строя последнего). Чтобы компенсировать его излишки используем добавочный резистор R2. Расчет его номинала производим исходя из формулы: U(A) = U(D2) + U(R2), где:

U(A) – напряжение аккумуляторной батареи;

U(D2) – рабочее напряжение светодиода;

U(R2) – падение напряжения на добавочном резисторе R2.

Для используемого в приведенной выше схеме светодиода TDS-P001L4U15 с рабочим напряжением 3,7 В применение резистора R2 не требуется, так как U(A) = U(D2). То есть наша конкретная схема будет выглядеть следующим образом:

В качестве примера расчета добавочных резисторов рассмотрим схему с подключением двух разнотипных светодиодов: D2 – BL-L813UWC (рабочее напряжение – 2,7 В; потребляемый ток – 30 мА; стоимость – 15 рублей) и D3 – FYL-5013UWC/P (2,2 В; 25 мА; 20 рублей).

Рассчитываем добавочный резистор R2 для светодиода D2.

U(R2) = U(A) – U(D2) = 3,7 – 2,7 = 1 В

По закону Ома (знакомого всем со школьной скамьи):

U(R2) = R2 • I, где I – потребляемый светодиодом ток, следовательно

R2 = U(R2) : I = 1 : 0,03 = 33,33 ≈ 33 Ом

Аналогично рассчитываем добавочный резистор R3 для светодиода D3:

U(R3) = U(A) – U(D3) = 3,7 – 2,2 = 1,5 В

R3 = U(R3) : I = 1,5 : 0,025 = 60 ≈ 62 Ом

На заметку! После произведенных расчетов величины добавочных резисторов округляем полученные значения до ближайших стандартных номиналов.

Окончательно схема с двумя разнотипными излучателями будет выглядеть следующим образом:

Монтаж

Схема состоит из минимального количества элементов, поэтому монтаж можно без труда осуществить навесным способом. Длины «ножек» деталей будет вполне достаточно, чтобы произвести пайку без применения дополнительных проводов. После окончания монтажа и проверки работоспособности изготовленного светильника все места соединений следует заизолировать с помощью теплового карандаша или соответствующего герметика.

Для тех, кто предпочитает монтировать компоненты на печатной плате, могут сделать это, используя универсальную монтажную плату подходящих размеров или изготовленную самостоятельно.

Из чего изготовить плафон?

Прежде, чем рассказать, какие формы можно использовать при изготовлении плафона, напомним о требованиях, которые необходимо соблюдать при самостоятельном изготовлении корпуса светильника:

Солнечная панель должна быть расположена снаружи на верхней части изделия, чтобы она хорошо освещалась в дневное время.

Все стыковочные швы между элементами конструкции надо тщательно герметизировать (компоненты схемы боятся влаги).

Светодиоды необходимо располагать в прозрачной части плафона.
В остальном все будет зависеть только от вашей фантазии, личных предпочтений и имеющихся в наличии подручных материалов. Одним из наиболее простых вариантов является применение в качестве плафона стеклянной банки (например, для хранения сыпучих продуктов) с широким горлышком и плотной крышкой:

• делаем отверстие в крышке и пропускаем через него провода от солнечной панели;
• фиксируем на внешней стороне солнечную панель с помощью герметика;
• на внутренней поверхности монтируем батарейный отсек и элементы схемы;
• светодиоды располагаем в нижней части банки.

В качестве практически готового корпуса можно с успехом использовать пищевой контейнер из прозрачного пластика. В продаже имеется большое количество таких изделий различных размеров и форм (круглые, квадратные, прямоугольные). Выбор будет зависеть от размеров солнечной панели и количества светодиодов.

В заключении

Повторив простейшую схему и приобретя необходимый опыт изготовления, вы сможете изготовить необходимое количество самых разнообразных самодельных светильников на солнечных батареях. Такие экономичные и мобильные осветительные приборы не только украсят ваш приусадебный участок, но и в значительной мере повысят комфорт его использования в темное время суток (например, если расположить их вдоль садовых дорожек, над входной дверью или у летней беседки).

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Источник