Светодиод с питанием от солнечной батареи

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

Светильники на солнечных батарейках своими руками

Многие дачники мечтают украсить вид ночного приусадебного участка портативными фонариками на солнечных батарейках, но многим такая роскошь просто не по карману. Выход есть: собрав светильники своими руками из недорогих радиодеталей, вы легко организуете в саду настоящую россыпь огней.

Покупные светильники чаще разочаровывают, чем радуют. Светят тускло, работают всего несколько часов и дольше двух лет почти не служат. Собирая светильник для сада своими руками, вы сами определяете необходимые параметры и можете рассчитывать на гарантированный результат.

Принцип работы такого светильника весьма прост. В дневное время солнце попадает на фотоэлемент, который вырабатывает электроэнергию и заряжает небольшой аккумулятор. Когда напряжение солнечной панели падает, транзисторный ключ перекрывает ток от солнечной батареи к аккумулятору и подает питание на один или несколько ярких светодиодов. При появлении напряжения на контактах фотоэлемента происходит обратное переключение.

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 = U_бат х 100/N х 0,02, где N — количество светодиодов в цепи, а U_бат — рабочее напряжение аккумулятора.

Во сколько обойдутся детали

В дешевых китайских светильниках стоимостью около 500 руб. используется всего один светодиод, чего явно недостаточно. Более того, напряжение аккумулятора составляет 1,5 В, именно поэтому свет очень тусклый.

Чтобы не тратить время зря, рекомендуется собирать светильники с оптимальной конфигурацией, в которую входят:

Элементы	Цена	Кол-во	Общая стоимость
Солнечные модули Eco-Source 52х19 мм	675 руб. за 40 шт. (на 4 светильника)	1 компл.	675,00 руб.
Аккумулятор SONY HR03 (1,2 В 4300 мАч)	885 руб. за 12 шт. (на 4 светильника)	1 компл.	885,00 руб.
Светодиоды BL-L513UWC	10 руб./шт.	12 шт.	120,00 руб.
Резистор СF-100 (1 Вт 33 Ом)	1,8 руб./шт.	12 шт.	21,60 руб.
Транзистор 2N4403	6 руб./шт.	4 шт.	24,00 руб.
Диод 1N5391	2,5 руб./шт.	4 шт.	10,00 руб.
Резистор CF-100 (1 Вт 3,6 кОм)	1,9 руб./шт.	4 шт.	7,60 руб.
Итого:	1743,20 руб.

Выходит, что для сборки одного качественного светильника нужно комплектующих примерно на 435 руб. Но из этих же деталей, докупив последние 3 позиции, можно сделать 12 аналогов дешевых китайских светильников.

Паяем простенькую схему и компонуем детали

Для сборки такой схемы не обязательно иметь текстолитовую основу и вытравливать дорожки. Катоды (короткая ножка) всех светодиодов собираются в один узел, к анодам (длинная ножка) припаиваются резисторы на 33 Ом. Хвосты резисторов также спаиваются вместе и припаиваются к коллектору транзистора. С базой транзистора соединен резистор на 3,6 кОм, а с эмиттером — катод выпрямительного диода. Анод диода соединен с резистором базы, на этот же узел подается положительный полюс солнечных модулей. Минус от модулей и аккумулятора соединен проводами с объединенными катодами светодиодов. Положительный полюс аккумулятора подключается к эмиттеру транзистора.

Электрическая схема светильника

Отдельные солнечные модули имеют напряжение 0,5 В, а для зарядки аккумуляторов нужно 4,5–5 В. Поэтому отдельные модули нужно объединять в цепочки. Для начала припаяйте к модулям проводники, если их нет. Для этого нарежьте плоский проводник на полоски, длиною чуть больше, чем ширина модуля. Если модуль 19 мм, режьте по 25 мм.

Положительный контакт модуля расположен на тыльной стороне, а отрицательный — эта та самая центральная полоска на лицевой части. По этой полоске нужно провести флюсом — это такой бесцветный маркер из комплекта. Затем поверх контакта укладывается отрезок проводника. Остается только медленно провести сверху паяльником: тонкий слой олова уже есть на проводнике. Оставшийся хвост припаивается к контакту на тыльной стороне следующего модуля и так по цепочке, пока не соберется 10 модулей в два ряда.

Между рядами нужно сделать перемычку из плоского проводника, а к оставшимся двум концам припаять тонкие медные проводки. Будьте осторожны при работе с модулями, они очень хрупкие. Их также не желательно перегревать, поэтому не держите паяльник на одном месте слишком долго.

Конструкция и сборка светильника

Для светильника нужен корпус, желательно влагозащищенный. Очень удобно использовать пустую банку от консервации с закручивающейся крышкой.

Пример компоновки деталей

Для сборки такого светильника нужен кусок фанеры, чтобы наклеить на него два ряда модулей. Предложенные фотоэлементы имеют размер 52х19 мм, сложив их в два ряда, получится прямоугольник с размерами примерно 110х110. Клеить модули можно на двухсторонний скотч для зеркал, но не нужно придавливать слишком сильно.

Перед тем как наклеить модули, вырежьте в центре дощечки отверстие под крышку банки и закрепите ее внутри парой капель термоклея. В крышке нужно проколоть два отверстия для ввода проводков от модулей, не забудьте потом восстановить герметичность.

Чтобы удобно разместить внутри электронику, приклейте на внутреннюю сторону крышки небольшую шайбу из пенопласта. Если вы, паяя схему, не будете обкусывать ножки, то сможете воткнуть элементы в пенопласт и так их зафиксировать. А если сделать прямоугольные разрезы в пенопласте, в них вы легко вставите аккумуляторы. Для контакта используйте пару сплющенных шариков из алюминиевой фольги с припаянными к ним проводками.

Перед тем как будете закрывать крышку, хорошо погрейте банку изнутри феном. Так детали будут меньше окисляться, а на стенках банки не появится конденсат.

Некоторые секреты эксплуатации

Светильники очень плохо переносят холода, поэтому на зиму их желательно занести в теплое помещение. Аккумуляторы нужно полностью разрядить, закрыв солнечную панель чем-то непрозрачным. Замотайте аккумуляторы в бумагу по отдельности, так они прослужат дольше. Также подумайте о том, чтобы накрыть модули прозрачным защитным покрытием или используйте пленочные фотоэлементы. В целом таких светильников хватает на 6–7 лет активного использования.

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