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.

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.

Показан пример удачного ремонта своими руками поврежденных коррозией солнечных элементов садовых фонарей. Секрет Мастера благодарит автора Cosmogor за предоставленные инструкции и подробный мастер класс восстановления солнечной батареи.

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?

Солнечный фонарь

Съеденная коррозией металлизация

Съеденный коррозией электрод

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.

Токопроводящий клей

Отпаиваем проводники

Зачищаем повреждения

Наносим проводящий клей

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.

Новые технологии значительно упрощают жизнь. Благодаря им появились солнечные светильники, которые используют солнечную энергию для того, чтобы светиться в ночное время. Производители предлагают различные виды светильников, которые разделяются по видам и характеристикам. Садовые светильники на солнечных батареях заряжаются от солнца в дневное время, а их работы хватает надолго, если батарея заряжена полностью. Во многих светильниках есть функция автоматического включения при наступлении темноты.

Виды светильников на солнечных батареях

Те, кто следит за стилем и современными способами освещения своих дачных участков или сада, знают, что в продаже имеется настенный светильник, который работает от солнечной энергии. Чтобы зарядить светильник и подготовить его к работе в вечернее и ночное время, необходимо просто разместить его там, куда попадают солнечные лучи. Если условия заряда батареи соблюдены правильно, энергии хватить на 10 часов беспрерывной работы светильника.

Работа светодиодной лампы зависит от уровня ее заряда – лучше вывешивать лампу на зарядку под прямые солнечные лучи на весь день.

Лучше всего устройства заряжаются при ясной погоде. Срок службы таких ламп варьируется и зависит от качества и устройства. Примерно он составляет от пяти до десяти лет. Существенный минус заключается в том, что в зимнее время, когда солнце неактивно, лампы не заряжаются.

Виды светильников:

• «Globo». Ночные светильники от этого производителя отличаются надежностью и высоким качеством. Также потребителей порадует дизайнерские решения: светильники имеют различные формы и расцветки.
• «Старт». Производитель славится тем, то светильники активно заряжаются в любую погоду. Приборы автоматически включаются вечером и выключаются с рассветом.
• Газонные светильники. Удобное и практичное оборудование. Их используют в качестве декоративного украшения газона. Особенно удобны светильники отсутствием проводов, которые могут мешать при работе с землей. Светильник исправно работают в любых погодных условиях.
• Светодиодные светильники. Отличаются надежностью, экономичностью, простотой в использовании. За ними не нужно особо ухаживать. Светильники применяют в ландшафтном дизайне.
• Декоративные светильники. Отличаются обилием форм и цветов.

С использованием светильников на солнечной батарее можно забыть о затратах на электроэнергию. Существуют светильники, которые работают в любую погоду, а их заряда хватает на 12 часов. Особенно популярны светильники, имеющие долговечную батарею. Единственное условие – ее регулярный заряд от солнечного или искусственного света.

Преимущества садового светильника на солнечной батарее

Все солнечные светильники объединяют в три групп: дизайн, качество и поверхность стекла. Каждый солнечный светильник отличается дизайном и конструкцией. Это могут быть болларды, светильники, которые встраивают в ступеньки, приборы для освещения водоемов, декоративные устройства и светильники, используемые для подсветки деревьев.

Фотоэлемент, который используют в светильниках, состоит из поликристаллического кремния, который по качеству хуже монокристаллического кремния, который лучше защищает сам фотоэлемент.

Поверхность стекла светильника может быть гладкой, структурированной и закаленной. Гладкое стекло способствует отражению большого количества прямого света. Структурированное стекло отличается рассеянным излучением. Закаленное стекло считается самым надежным и качественным.

Преимущества светильников:

• Идеально освещают труднодоступные места.
• Грамотно распределяют энергетические ресурсы, что способствует их экономии.
• Светильники могут беспрерывно работать от до 12 часов.

Стоит заметить, что эффективность некоторых светильников значительно снижается в пасмурные и дождливые дни. Светильники отличаются декоративной способностью: с их помощью участок можно украсить красиво и со вкусом. Оригинальные решения можно найти в интернете на сайтах, посвященных ландшафтному дизайну.

Схема садового светильника на солнечной батарее

Управлять садовым светильником можно автоматически. Для этого нужно изучить схему светильника и способы его функционирования. В устройстве схемы садового светильника использован транзистор. Вид транзистора может быть разным: он может быть отечественным или зарубежным. Для того чтобы собрать простой светильник, понадобятся обычные диоды на один кристалл.

Светильник на обычных диодах может беспрерывно работать в течение семи часов при полном накале.

Заряжается светильник от солнечной панели , которая имеет выходные параметры: 5,5 v и 200 mA. С такими параметрами светильник может работать более восьми часов. Изготовить светильник, работающий от солнечной батареи можно самостоятельно.

Элементы солнечных светильников:

• Батарея, которая накапливает энергию.
• Светодиодный полупроводник. Он излучает свет, при прохождении по нему электрического тока.
• Датчик освещенности.
• Микросхема. Его функция заключается в управлении светодиодного свечения, которое зависит от силы напряжения. Если батарея разрядилась до определенного уровня, он отключает напряжение.
• Фотоэлемент. Управляет включением светильника и преобразованием световой энергии в электрическую.

На солнечную батарею воздействует ультрафиолет, который позволяет ей вырабатывать электрически ток, который заряжает аккумулятор. Аккумуляторы напрямую питают светодиод, который светиться в ночное время. Если аккумулятор заряжен полностью, обычно время его работы равно восьми часам.

Садовый фонарь своими руками

Садовый светодиодный светильник на солнечной батарее способен работать в автономно режиме, пользуясь зарядом солнечной энергии накопленном ранее. Уличный светильник можно сделать своими руками, для этого нужно знать, какие элементы использовать и как их правильно объединить. При изготовлении светильника и выбора элементов важно обратить внимание на то, в какой местности он будет использоваться.

При использовании светильников, которые заряжаются от солнечной батареи, важно обилие солнечной активности, так как без нее никакого заряда не произойдет.

Чтобы собрать схему светильника, необходимо приобрести или вытравить специальную печатную плату. Лампы для светильника лучше выбирать с мощностью в 3Вт: это обеспечит нормальную освещенность. В качестве корпуса некоторые мастера используют колпачок от дезодоранта.

Характеристики элементов:

• Резисторы от 47 до 56 Ом;
• Диод ух8016;
• Транзистор.

Важно собрать схему сразу правильно, иначе его ремонт или переделка займет много времени. Садовые светильники могут работать от солнца и не батарейках. Ночник или фонарик станет прекрасным украшением для sada, при этом выполняя свое прямое предназначение.

Мы измерили энергопотребление уличных садовых фонариков на солнечных батареях, а также скорость зарядки на прямом солнце, в облачный день и в тени. Картина получилась интересной, хотя и вполне ожидаемой.

Эта статья рассказывает не столько про конкретные фонарики, сколько вообще про практическую сторону работы светильников на солнечных батареях.

Для проведения эксперимента мы взяли два недорогих фонарика на солнечных батареях. Один из них относительно нового типа (коричневый на фото), коих сейчас в продаже по цене от 40 до 150 руб. абсолютное большинство. Второй (черный на фото) – старого образца, которые с той же высокой плотностью населяли полки магазинов несколько лет назад по аналогичной цене.

Главное отличие фонариков в солнечной батарее. И там и там она пленочного типа, но из разных материалов. Также в старом фонарике был установлен Ni-MH аккумулятор АА емкостью 600 мА·ч, в то время как в новом он меньшего размера (ААА) и емкостью всего 100 мА·ч. Это закономерное удешевление, благодаря которому цена на эти фонарики после скачка доллара изменилась не так сильно.

Энергопотребление у обоих светодиодов в фонариках оказалось одинаковое и составило около 12 мА (~14 мВт·ч). Это значит, что при полностью заряженном аккумуляторе новый фонарик сможет проработать 8-9 часов, а старый (только в теории) 45-50. Но тут важно помнить, что работая в условиях постоянной недозарядки (об этом чуть ниже) Ni-MH аккумуляторы быстро теряют свою емкость, потому более емкий аккумулятор в старом фонарике оказался бы предпочтительнее только с той точки зрения, что он проработал бы на годик подольше.

Теперь разберемся с мощностью панелей и зарядкой.

Эффективность зарядки солнечных батарей

Для оценки эффективности зарядки в разных условиях мы выбрали удачный день: солнце, которое время от времени закрывалось небольшими легкими облаками. Фонарики располагались как на открытом месте, так и в тени садовых деревьев. Напряжение и ток замерялись на клеммах аккумуляторов. Полученные значения мы перевели в количество произведенной энергии, выраженной в мВт·ч. Вот что у нас получилось:

Мощность солнечной батареи у старого фонарика оказалась заметно выше, но это не столь интересно. Куда важнее, и это хорошая новость, что при прямом солнечном свете маленький аккумулятор у нового фонарика способен полностью зарядится примерно за 2,5-3 часа. А теперь плохая новость. Если фонарик размещен в тени или день выдался слегка облачным, то эффективность зарядки упадет в 10 раз. А если на небе тучи, то тут и вовсе не о чем говорить. Аккумулятор заряжаться не будет.

Для тех, кому интересны детали наших замеров показателей работы солнечных батарей, приведем небольшую табличку.

Выводы

Фонарики показали себя вполне работоспособными. Новая модель на прямом солнце способна полностью зарядить встроенный аккумулятор примерно за 3 часа, чего будет достаточно для работы встроенного светодиода в течение 8-9 часов. Модель старого образца мощнее и имеет более емкий аккумулятор, но рассуждать о ней смысла нет, т.к. в продаже таких уже не найти.

Еще один важный момент, это то, что эффективность работы солнечной батареи в облачную погоду падает в 10 раз. А в пасмурную зарядка и вовсе прекращается. То же можно сказать и о размещении фонариков в тени деревьев, где при условии солнечной погоды за целый световой день они не смогут зарядить свой маленький аккумулятор даже наполовину, а при наличии легкой облачности зарядка и вовсе остановится.

Также вам может быть интересно :
—
—
—

Доброго дня уважаемые Радиолюбители!
Вот уже почти как месяц на сайте открыт раздел “От читателей “. Честно говоря, я уже стал думать, что эта моя задумка не удалась – откликов читателей на предложение не было. А сегодня утром, просматривая почту сайта, я был приятно удивлен, обнаружив письмо с предложением публикации статьи. Но еще больше я был удивлен, да даже можно прямо сказать – поражен, когда увидел кто автор статьи.
Итак уважаемые Радиолюбители, сегодня, в разделе “От читателей”, я с большим удовольствием и почтением представляю вам статью автора множества интересных и познавательных публикаций и книг – Юрия Всеволодовича Ревича :

Доработка садовых светильников на солнечных батареях

Несколько лет назад в крупных супермаркетах («Ашане», «Леруа-Мерлене») появились на удивление дешевые (по цене меньше ста рублей) садовые светильники на светодиодах и со встроенной солнечной батареей для подзарядки днем. Через некоторое время они появились практически во всех торговых точках, торгующих электрикой или товарами для сада и огорода. Выглядит светильник примерно так, как показано на рисунке:

Хорошее начинание, однако, оказалось несколько подпорчено тем, что яркости маленького светодиода не хватает для того, чтобы что-то осветить всерьез, потому светильник скорее выполняет декоративные функции и быстро надоедает своим мертвенным белым свечением. Кроме того, в реальных световых условиях мощности солнечной батареи не хватает для нормальной подзарядки аккумулятора – светильник горит часа два-три после захода солнца и затем «умирает».

Есть, однако, простой способ исправить сразу оба недостатка, и превратить изделие из одноразовой игрушки в красивый и функциональный элемент садового ландшафта. Разумеется, превратить его в полноценный осветительный прибор невозможно, но легко значительно повысить декоративные качества светильника, если заменить светодиоды на цветные. Последних имеется в продаже множество различных цветов (не только белые-красные-желтые-зеленые-синие, но и разных оттенков – например, зеленые бывают не только просто зеленые, но и желто-зеленые и голубовато-зеленые, а желтые – и густо-желтые и лимонные). Все они, и обычные, и повышенной яркости, любого размера и геометрии могут работать в этих светильниках без доработки (за исключением специальных мощных осветительных и еще мигающих светодиодов, которые сами представляют собой законченную схему). При замене только следите за полярностью светодиода, и практически больше ничего не требуется. Светильники спокойно работают и зимой при небольших морозах, но при сильном похолодании их лучше убрать в помещение, вытащив аккумулятор.

Однако, вторая проблема при этом может даже усугубляться: малое падение напряжения на цветном светодиоде заставит его гореть очень ярко, но даже летом всего полчаса-час. Это особенно мешает осенью и зимой, когда световой день сокращается, а пасмурная погода приводит к тому, что накопленного за день заряда аккумулятора хватает лишь на пару минут.

Этот недостаток исправить тоже несложно, если подключить последовательно со светодиодом резистор номиналом в несколько десятков ом. Следует острым резаком разорвать дорожку на плате, ведущую от микросхемы к светодиоду и установить резистор вместо нее (на рисунке ниже показана переделка платы светильника из «Леруа-Мерлена», в других случаях плата может выглядеть иначе):

Подбор резистора следует осуществлять таким образом, чтобы ток через него составлял 4-6 мА – этого достаточно для нормальной яркости свечения, а при полной зарядке штатного Ni-Cd акуумулятора в 600 мА-ч светильник будет тогда работать несколько суток (на практике полная зарядка, конечно, не достигается).

На выходе микросхемы светильника имеет грубый источник тока с напряжением на холостом ходу порядка 2,5 В – то есть примерно равном удвоенному напряжению аккумулятора. При подключении нагрузки это напряжение падает, и резистор необходимо подобрать так, чтобы падение напряжения на нем соответствовало выбранному току. Например, для красного светодиода номинал может составить 75-91 Ом (падение напряжения на резисторе 0,4-0,5 В), для зеленого повышенной яркости – от 47 до 62 Ом (падение напряжения 0,2-0,3 В) и т.д.

Кстати, обычно штатного Ni-Cd акуумулятора хватает не более, чем на год, потом он выходит из строя. Опыт показал, что в светильник можно установить обычный пальчиковый Ni-MH аккумулятор, причем чем дешевле (то есть чем меньше его емкость), тем лучше – имеющейся солнечной батареи все равно не хватит, чтобы зарядить полностью аккумулятор с емкостью 2000-3000 мА-ч, и он в любом случае будет работать лишь на небольшую часть от своих возможностей.

Для тех кто (по молодости лет) незнаком с Ю.В. Ревичем:

Инженер и журналист с многолетним стажем. Основной круг интересов – информационные технологии, их влияние на современное общество, технологические инновации, история компьютеров и технологических инноваций. Регулярно публикуется в журналах, газетах и сетевых изданиях. Автор 6 популярных книг, среди которых “Занимательная электроника”, “Самоучитель работы на ПК для всех”, “Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера” и др.