Устройство, ремонт и изготовление уличных светильников на солнечных батареях

Изготовление уличных светильников на солнечных батареях можно выполнить своими руками, так же как и ремонт. Такие светильники бывают с датчиками движения и устанавливаются на даче или во дворе частного дома.

Как устроен типичный светодиодный светильник

Конечно, все они выглядят по-разному.

В коробке находится сам светильник в сборе, отдельно две "ноги" - короткая и длинная. Еще есть пластиковый черный наконечник, который втыкается в землю, и инструкция.

Наличие двух "ножек" очень удобно. Ведь кому-то захочется "посадить" светильник прямо на поверхность почвы. Тогда подойдет короткая трубка. Кому-то захочется приподнять лампу над поверхностью. Тогда используется длинная. Во всяком случае, не придется сразу что-то отпиливать или искать подходящий удлинитель. Такая забота о потребителе всегда приятна.

Сам шар не стеклянный, а пластмассовый. Это облегчает конструкцию и делает ее более безопасной. Правда, стекло в отличие от пластика не царапается, но тогда изделие стоило бы дороже.

Зачем нужен садовый светильник на солнечной батарее

По нашему скромному мнению, такие светильники можно считать скорее игрушкой, чем устройством, приносящим конкретную пользу. Еще хорошо, что матовый плафон несколько рассеивает излучение светодиодов. Просто нам довелось видеть, как работают подобные светильники с прозрачными пластиковыми плафонами. Свет ярких светодиодов реально "режет глаза". Находиться в саду, освещенном таким образом, крайне неприятно.

Так зачем же они нужны?

Скорее всего их стоит располагать там, где сами устройства будут не видны, но подсветят видимые участки сада. Например, за стволом дерева, в кустах, на ветвях елей и т.д. При этом не надо забывать о том, что для подзарядки светильников на солнечных батареях нужен солнечный свет. Иначе они не проработают и десяти минут.

Сколько времени горят светильники на солнечных батареях

Это отличный вопрос! А сколько по времени они горят? Всю ночь? Или всего час-другой?

Мы не можем дать ответ обо всех светильниках сразу. Они бывают очень разные, с разной емкостью встроенных аккумуляторов.

Более того: один и тот же светильник может гореть и "подольше" и "не так уж долго" в зависимости от того, насколько он хорошо зарядился и какая сейчас температура окружающей среды. Сами понимаете, после солнечного и пасмурного дней время работы будет различным. При +20 градусах или при нуле тоже.

Опираясь на наш опыт скажем следующее. Светодиодные светильники-шары, которые мы купили, работали после солнечного дня примерно 3-4 часа. То есть до того времени, пока мы не ложились спать. После пасмурного - зарядки аккумулятора от солнечной батареи хватало лишь на 1-2 часа. 

С одной стороны - как-то маловато. Хотелось бы, чтобы зарядки хватало на всю ночь. С другой - а зачем они будут гореть ночью, когда вы спите? Ведь мы же договорились, что такие устройства нельзя расценивать как основное освещение. Это просто декоративная игрушечная подсветка. Ночью ее все равно никто не видит, так зачем ей гореть?

Само собой, наши "шарики" гасли не одновременно. Разница составляла примерно полчаса. 

Обзор настенных уличных светильников на солнечных батареях с датчиками движения

Плюсы:

• Не требует организации электропроводки. Купил, прикрепил и пользуешься.
• Экономия электроэнергии.
• В условиях средней полосы России уличные настенные светильники на солнечных батареях без датчиков движения светят не всю ночь, поскольку аккумулятор не успевает полностью зарядиться под нашим обычно хмурым небом. Датчик движения экономит заряд батареи.

Минусы:

• Место крепления светильника должно быть таковым, что бы солнечная батарея располагалась на прямом солнечном свете.
• Зимой на солнечную батарею ложится снег и она перестает работать.
• Аккумулятор рано или поздно придется поменять.
• Светят только когда мимо идет человек. Для декоративной подсветки ландшафта следует использовать светильники без датчиков движения, освещающие пространство постоянно.

Популярная модель с хорошим конструктивом. Есть датчик движения, дальность срабатывания зависит от расположения светильника. Светодиодов — 16 шт. Уровень защиты: IP65. Литий-ионный аккумулятор: 3.7 В, 1000 мАч. Яркость: 100 lm. Цена: 929 руб за 2 штуки. .. 

Пластиковый корпус. Защита: IP65. Литиевая аккумуляторная батарея 3.7 В / 900 мАч. Светодиодов — 16 шт. Вес: 185 г. Сенсор движения срабатывает на расстоянии 3-5 м. Цена: 428 руб.

Популярная и симпатичная модель с датчиком движения. Дальность срабатывания датчика зависит от расположения светильника. Корпус алюминий с пластиком. Светодиодов — 20 шт. Цветовая температура 5500-6000 К. Уровень защиты: IP55. Аккумулятор Ni-MH 1000 мАч/3.7 В. Яркость: 340-600 lm. Цена: 841 руб. .. 
Удобная конструкция с петелькой позволяющей легко снимать светильник со стены (например для того, что бы убрать его на зиму). Датчик движения по заявлению продавца работает на 8 метров (в реальности наверняка меньше). Свет включается на 20 секунд и если движения в зоне действия сенсора не происходит, светильник отключается. Довольно тусклый, светодиодов — 6 шт. Литиевая батарея: 600mA, 3.7 В. Цена: 964 руб. ..
В белом корпусе может и есть дешевле, но нам удалось найти только за 822 руб. ..
Корпус из нержавеющей стали и пластика. Защита корпуса IP65. Литиевый аккумулятор 3.7 В / 2200 мАч. Светодиодов — 8 шт. Свет теплый белый или холодный белый на выбор. Два режима работы. Когда нет движения яркость 20 люмен. Когда мимо проходит человек 2000 люмен — 18 секунд. Цена: 587 руб. .. 
Два варианта окраски корпуса (черный и белый). Уровень защиты: IP65. Несколько режимов работы. В одном из них светит тускло, а при срабатывании сенсора движения загорается на полную мощность. Способ крепления светильника позволяет легко снимать его со стены. Литий-ионный аккумулятор: 3.7 В / 1000 мАч. Светодиодов — 16 шт. Цена: 696 руб.

 
Светодиодный настенный уличный светильник на солнечной батарее с поворотным механизмом. Светодиодов: 18 шт. Степень защиты корпуса: IP65. Цена: 1 039 руб. .. 
Светодиодный настенный уличный светильник на солнечной батарее. Светодиодов: 17 шт. Степень защиты корпуса: IP65. Цена: 317 — 1 265 руб. .. 
46 светодиодов. Литий-ионный аккумулятор 3.7 В / 1700 мАч. Уровень защиты: IP65. Цвет корпуса черный или белый. Есть датчик движения. Цена: 1 272 руб. ..
Яркий светильник на 118 светодиодов. Защита корпуса: IP65. 3 режима работы. Датчик движения. Цена: 1 033 руб. .. 
Настенный светильник на 14 светодиодов с поворотным механизмом. Яркость — 70 LM. Защита корпуса: IP65. Датчик движения. Цена: 1 742 руб. ..

Для участков стен расположенных в тени используются уличные настенные светильники позволяющие вынести солнечную батарею на солнце.

Уличный светодиодный светильник с вынесенной солнечной батареей. Яркость: 180LM. Датчик движения. Светодиодов — 56 шт. Цена: 1116 руб. ..

Уличный светодиодный светильник с вынесенной солнечной батареей. Корпус в белом или черном исполнении. Датчик движения. Яркость: 450 LM. Светодиодов — 22 шт. Цена: 828 руб. ..

Уличный светодиодный светильник с вынесенной солнечной батареей. Датчик движения. Яркость: 750 LM. Цена: 1900 руб. .. 
Уличный светодиодный светильник с вынесенной солнечной батареей. Корпус в белом или черном исполнении. Датчик движения. Яркость: 1000 LM. Светодиодов — 188 шт. Цветовая температура: 6000 K. Цена: 2 704 руб.

Ретро садовые светильники на солнечных батареях

Два варианта, под бронзу и сталь. Цветовая температура: 6000-7000 К. Водонепроницаемый класса: IP65.

Светильники для подстветки растений и водоемов

На эту тему нужно писать отдельный обзор. Приведем лишь один наиболее популярный светильник этого типа.

Плавающий светодиодный светильник на солнечной батарее для пруда или бассейна. 7 цветов выбором которых можно управлять с пульта дистанционного управления. 12 светодиодов. Это не предмет первой необходимости, зато хороший подарок. Цена: 1569 руб.

Светильники для установки на столбы ограды или ворот

Корпус пластиковый. Исключительно декоративный элемент ландшафта, светит тускло (1 светодиод), но позволяет располагать эти фонарики на уровне глаз. Степень защиты корпуса: IP33. Цена: 690 руб.

 
Корпус пластиковый, но сделан аккуратно. Исключительно декоративный элемент ландшафта, светит тускло, что позволяет располагать эти фонарики на уровне глаз. Степень защиты корпуса: IP33. Цена: 2 092 руб

Садовый светильник на солнечных батареях своими руками

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 < Iкэ(Т1)=600 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(A) = U(D2) + U(R2)

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.

Как сделать ремонт солнечной батареи своими руками

Были приобретены дешёвые садовые фонари на солнечных элементах, куплено сразу двадцать штук, товар дешевый и рабочий. Целое лето они стояли в саду и в ночное время радовали глаз. Но к концу лета часть фонарей перестала работать. На следующее лето история повторилась и уже все фонари к концу лета перестали работать. ОБИДНО!

Разбор светильников выявил причину поломок. В виду негерметичночности крепления солнечного элемента, вода безпрепятственно проникала в корпус фонаря, а наличие постоянного напряжения вызывало электрокоррозию и, к сожалению, быструю смерть электроники. В некоторых фонарях после разборки наблюдалась очень печальная картина, на платах все дорожки исчезли, окислились и превратились в порошок, Схема фактически уничтожена, а у светодиодов ножки съедены коррозией до пластмассовлго корпуса, даже подпаять провода не к чему.

Выкинуть светильники конечно просто, но настоящий мастер попытается своими руками восстановить то, что можно использовать в дальнейших поделках. Самое ценное в садовом фонаре это солнечная батарея.

При разборке ни одна солнечная батарея не была рабочей, коррозия не щадила металл. На фото хорошо видно как съедено коррозией металлической покрытие у положительного электрода. Аккуратно разбирам фонарь, чтобы не оторвать металлический электрод к которому припаиваются проводники отвода электричесва от солнечного элемента. Но на некоторых солнечных элементах и этот электрод был разрушен коррозией и попытки подпаяться к металлизаци не имели успеха. И как же можно припаять провод к стеклу?

Итак начнем процесс восстановления солнечного элемента, самой ценной части фонаря.

Шаг 1. Для ремонта необходимо приобрести токопроводящий клей, например такой, как на фото.

Шаг 2. Отпаиваем провода от электродов,если таковы ещё остались.

Шаг 3. Зачищаем от краски, лака, если есть плёнка то убираем её тоже. Ширина зачистки несколько миллиметров и в том месте где были провода припаяны.

Шаг 4. Обезжириваем поверхность и применяем клей по инструкции. Клеем восстанавливаем съеденный коррозией электрод, нанося на зачищенное место клей. Даём клею высохнуть.

Шаг 5. Прислоняем провод к месту  нанесения клея и капаем припой, ну буквально чуть-чуть не более. В этом состоянии провода ещё слабо держатся на элементе, при малейшем рывке провод оторвется. Провод закрепляем на стекле термоклеем. В принципе на этом шаге восстановление солнечного элемента своими руками и заканчивается.

Итоги ремонта:

Из двадцати солнечных элементов удалось восстановить девятнадцать штук, это хороший процент. В солнечный день каждый элемент дает напряжение 2…2.5 вольт при токе в десятки миллиампер, что вполне достаточно для построения питания от солнечной энергии различных поделок ( Sekret-mastera.ru ) или изготовления солнечного зарядного устройства.