Многие, наверное, задумывались о том, как осветить придомовую территорию так, чтобы было и уютно, и эстетично. Но ведь это дополнительные затраты на электроэнергию. Да и к тому же, чтобы подвести напряжение к каждому из уличных светильников, придется испортить ландшафт, прокопать канавы, в которые будет уложен кабель. Ну а висящие по воздуху провода от одного садового светильника к другому – это совсем некрасиво.
И вот тут возникает мысль: «А ведь можно установить фонарь на солнечной батарее, и тогда электрическая энергия будет производиться таким бесплатным генератором, как солнце!». Естественно, человек идет в магазин за подобными приборами и, глядя на цены этих световых приборов, забывает о своем желании, потому как их стоимость очень высока.
Но ведь есть же руки и голова, и этот прибор создали такие же люди, а значит, вполне по силам собрать садовый фонарь на солнечных батареях своими руками.
Попробуем разобраться, возможно ли это, и насколько сложна эта работа.
Подготовительные работы
Конечно, идеальным будет вариант, если имеется неисправный прибор – помимо того, что станет понятным его устройство, можно заодно понять, как своими руками отремонтировать солнечный фонарь, но и в реализации этой идеи есть недостаток. Естественно, можно взять несколько дешевых садовых фонариков, требующих ремонта, и заменить их солнечные батареи, но модернизация их китайской начинке все равно будет необходима. А потому их база нужна лишь для обучения, т. к. отремонтированный фонарик не прослужит дольше сделанного с нуля.
Прежде чем приступить к созданию светильника на солнечных батареях, необходимо разобраться в конструкции подобных устройств.
Хотя все фонари с виду разные, схема их работы очень проста. Состоит она из солнечной батареи (панели), аккумулятора, преобразователя напряжения и светодиода или модуля.
Схема подобного светильника будет понятна любому начинающему радиолюбителю и выглядит она следующим образом:
И вот уже разобравшись со схемой и поняв принцип работы фонаря, работающего на энергии, которую вырабатывают солнечные элементы, можно определиться с тем, какая яркость требуется, какие выбрать световые элементы, и в соответствии с этим выбирать аккумулятор и солнечную панель.
Для освещения дачного участка вполне подойдут ультраяркие светодиоды Cree, по 1–1.5 вольт в количестве 3 или 4 штук на один светильник. При таких элементах достаточно будет батареи с емкостью 3 000 мА·ч и выходным напряжением в 3.6 вольт. На подобный элемент питания будет подаваться зарядка от солнечной панели в течение 8–10 часов, чего вполне достаточно для работы выбранных светодиодов до 12 часов.
Ну и, естественно, сама солнечная панель. Дело в том, что солнечная батарея из садовых светильников, выпускающихся в наше время, очень мала. Подходящей станет батарея, размер которой 65 х 65 х 3 мм, с выходным напряжением в 4.4 В, 90 мА. Она вполне может обеспечить необходимое питание.
Электронный блок управления. Теперь необходимо собрать «голову» светильника, а именно сам блок управления. Для этого понадобится:
- четыре резистора МЛТ 22 кОм;
- два транзистора КТ503;
- один диод (оптимальным будет Шоттки 11DQ04).
Т. к. все это разместится на одной плате, то конечно лучше ее вытравить самому. Но есть вариант и аккуратнее, и менее трудозатратный. Сейчас в магазинах можно приобрести универсальные макетные платы. В дополнение под рукой при работе должен быть и многожильный медный провод для создания дорожек.
Итак, когда все элементы будущего электронного блока управления в сборе, можно приступить к пайке. Необходимо собрать следующую схему.
В подобную схему свободно включаются 4 светодиода. И если качество сборки на высоком уровне, то прослужит такой блок управления многие годы.
Сборка фонаря
Форму светильника на солнечной батарее, естественно, каждый придумывает сам, здесь уже полный простор мысли и фантазии мастера. При собранной схеме электронного блока управления подключить к нему светодиоды проблем не составит. Конечно, можно в разрыв питания светодиодов включить обычный выключатель, но намного удобнее будет, если вместо него установить фотоэлемент параллельно с датчиком движения. Тогда при наступлении сумерек светильник на солнечных батареях, сделанный своими руками, автоматически включится, а с рассветом выключится. Либо же будет срабатывать на проходящего человека, что тоже удобно.
Также возможно и подключение контроллера при использовании светодиодов RGB, тогда солнечные фонари будут регулироваться еще и по цвету свечения, причем дистанционно, но в таком случае нужно понимать, что и ему понадобится питание. Хотя этот вопрос тоже решаем. Ведь выбор солнечных панелей на прилавках магазинов электротехники в наши дни необычайно широк. А это значит, что подобрать подходящие будет делом несложным.
Дополнительные возможности использования солнечных батарей в домашних условиях
Выводы
Конечно, каждый решает сам, в меру своей занятости и финансового положения, как ему поступить – покупать подобный светильник или сделать его своими руками. Но ведь дело даже не в сумме, потраченной на новые фонари, хотя здесь и выходит экономия более чем в 4 раза.
Разве не приятно осознавать, что на участке дома или в квартире работает светильник, который создан не на заводе, а своими руками, как говорится «на коленке»? Наверное – это главное, из-за чего следует попробовать самостоятельно собрать садовый светильник на солнечной батарее.
Устройство садового светильника на солнечной батарее довольно простое, если не сказать примитивное. Стандартный фонарь для сада состоит из пяти ключевых компонентов:
- солнечная батарея;
- аккумулятор;
- источник света (светодиод, LED-матрица);
- механизм включения (датчик освещенности, звука, движения и т.д.);
- крепежная часть.
Работает всё так: в дневное время солнечный свет попадает на солнечную батарею, которая является связкой из нескольких фотоэлементов, преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Этот ток аккумулируется в накопителе, которым является аккумуляторная батарея (в светильниках для сада чаще всего используются батарейки типа АА). В ночное время суток ток подаётся на светодиод (-ы) или LED-матрицу и мы получаем свет.
В большинстве случае за всем этим следит автоматический включатель, фотоэлемент, который замыкает цепь при низком уровне освещенности. В качестве включателя может выступать и другой датчик, к примеру, датчик движения или звука, а также простая механическая кнопка для ручного включения.
На данной схеме хорошо показан принцип устройства среднестатистического фонаря на солнечной батарее и как он работает:
Вроде не сложно, но звучит на миллион. Солнечная энергия это дорого?
Солнечная энергия это бесплатно, а вот оборудование, необходимое для её использования может стоить больших денег. Впрочем, самые простые садовые фонари с солнечной панелью можно купить за смешные деньги, что-то около $1-3. Да, как осветительные приборы они не годятся, но обозначить тропинку, к примеру, или границы участка с ними можно. Есть, конечно, экземпляры и подороже, оснащенные датчиками движения или звука, вынесенными отдельно солнечными панелями и т.д. и т.п. Но даже самые дорогие садовые фонари окупятся стократ за достаточно короткий период, ведь солнечная энергия БЕСПЛАТНАЯ!
А помимо экономии на электроэнергии есть вообще преимущества?
О, их очень много. Перечислим только самые очевидные из них:
- отсутствие необходимости в использовании кабеля даёт свободу действия по выбору места для установки фонаря (даже на затененном участке вашего сада, если использовать выносную солнечную панель);
- простой и понятный монтаж;
- огромный срок службы (до 15-20 лет, при условии правильной эксплуатации и своевременной замене аккумуляторов);
- огромный ассортимент, включая декоративные светильники, как для сада, так и для водных объектов;
- экологичность.
Понятно. А как лучше установить садовые фонари на даче и вообще использовать их?
Автономные комплекты освещения просты в установке, а область их использования очень широка. Давайте рассмотрим несколько способов использования светильников с солнечной батареей для благоустройства вашей территории.
Огни безопасности
Вы можете использовать различные комбинации светильников с солнечной энергией для освещения дорожек, лестниц, краёв ландшафтных сооружений и архитектурных форм. Для этого подходят газонные (привычный фонарь на ножке), настенные и точечные фонари. Оснащенные фотоэлементами они будут освещать препятствия на вашем участке всю ночь и обеспечат безопасное передвижение по нему. Более эффективным получится система освещения с использованием датчиков движения. Начните с бюджетных газонных фонарей по краю тропинки и вы поймете, насколько это удобно.
Охранные огни
Мощные прожекторы с датчиком движения помогут наладить освещение в затемненных местах, таких как крыльцо или флигель, обезопасив вас и ваше имущество. Такие прожекторы стоят гораздо дороже обычных садовых фонарей, но и света они дают намного больше. Их оснащают мощной солнечной панелью, которая часто закрепляется отдельно от прожектора на солнечной стороне и передаёт энергию прибору через кабель.
Декоративные огни
Украсьте свой ландшафт акцентными точечными светильниками. В основном это делается мощными прожекторами, если нужно подсветить высокое дерево или часть фасада здания, а также небольшими точечными фонарями, если нужно сделать акцент на небольших кустиках в вазонах. Есть также оригинальные подвесные светильники с установленной в них солнечной батареей – они найдут своё место на ветвях любимого дерева.
А что мне делать, если я не могу установить фонари там, где много солнечного света?
Многие ошибочно полагают, что они могут использовать солнечные батареи только там, где много солнечного света, постоянно хорошая погода и ни как иначе. В последние годы технологии шагнули далеко вперёд, солнечные батареи сильно прибавили в КПД, а повсеместное использование светодиодов значительно сократило потребление электроэнергии. Просто не ставьте фонари там, где они постоянно будут находиться в тени, старайтесь направлять солнечную панель к югу и регулярно следите за чистотой фотоэлементов.
Как выбрать светильник на солнечных батареях? Есть нюансы?
Кроме очевидных моментов, таких как внешний вид изделия, аккуратность сборки, прочность материалов, длительность работы от одного заряда и прочего, следует обратить внимание на особенности светильника, исходя из эксплуатационных требований к нему.
Степень защиты
Прежде всего, обратите внимание на степень защиты, а именно на маркировку IPXX, где первая цифра обозначает степень защиты от проникновения твёрдых предметов, в том числе пыли, а вторая – от проникновения влаги. Не забывайте, что садовые фонари будут эксплуатироваться в достаточно экстремальных условиях, поэтому защита внутренней начинки фонаря должна быть на должно уровне. Обычно светильники для наружного применения имеют минимальную степень защиты IP44. Это значит, что изделие защищено от попадания внутрь посторонних предметов, имеющих диаметр около 1 мм, а также брызг воды со всех сторон. От пыли и сильного ливня изделие, как вы понимаете, не защищено.
Таблицы расшифровки степени защиты (IP) в соответствии с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254)
Степень защиты от твёрдых предметов (жми для увеличения)
Степень защиты от воды (жми для увеличения)
Тип накопителя
В большинстве случаев садовые фонари оснащают никель-кадмиевым (NiCd) или никель-металл-гидридными (Ni-MH) аккумуляторными батарейками типа АА. Второй тип аккумулятор предпочтительней, так как имеет в среднем в 2 раза большую ёмкость (NiCd: 500-900 мАч, Ni-MH: 1000-2000 мАч), более экологичный и надёжный (выдерживают экстремальные температуры, не имеют эффекта памяти и т.д.). Стоит отметить, что сейчас большинство производителей уличных фонарей на солнечных батареях оснащают свои изделия именно Ni-MH аккумуляторами. Даже если вам попались светильниками с NiCd на борту, берите их смело, если они устраивают вас по остальным параметром, ведь батарейки всегда можно будет заменить на свои.
Тип фотоэлемента солнечной панели
Если есть возможность, обратите внимание на вид используемых фотоэлементов солнечной батареи. Даже не вид или тип, а подвид, так как в большинстве случаев садовые светильники оснащают кремниевыми кристаллическими фотомодулями. Кремний, в свою очередь, может имеют разную структуру, что подразделяет фотоэлементы из кремния на монокристаллические, поликристаллические и элементы из аморфного кремния. Наивысший КПД у монокристаллического кремния и составляет 15-20%, чуть меньше у поликристаллического – 10-14%, меньше всего у аморфного кремния – всего 5-6%. Также элементы имеют свойство деградировать, то есть терять мощность с годами. Аморфный кремний подвержен деградации больше остальных, поэтому старайтесь избегать панелей из этого материала.
Также следует обратить внимание на тип включателя. В большинстве случаев фонари оснащаются фотореле, которое включает свет только тогда, когда на улице потемнело. Такие фонари рассчитаны на то, чтобы гореть всю ночь и освещать, к примеру, дорожки на вашем участке. Есть также светильники, оснащенные датчиками движения – они идеально подходят для подсветки ступеней, дверей и т.д. Такие фонари экономней потребляют энергию, светят только тогда, когда это нужно, а также могут выполнять охранную функцию.
Слышал, они часто ломаются, а ремонту подлежат?
Ломаются они не чаще любого другого светильника, а уход и профилактика нужны в любом случае, однако в эксплуатации садовые фонари не очень требовательны. Регулярно протирайте солнечную панель влажной тканью, чтобы грязь не препятствовала прохождению солнечного света. Чаще всего выходят их строя именно аккумуляторы, особенно если это NiCd. Произвести замену элементарно. В сезон, когда фонари использовать не планируете, аккумуляторы обязательно доставайте и храните отдельно, соблюдая рекомендации по хранению того или иного вида накопителя. Иногда окисляются контакты, особенно если степень защиты у фонаря всего IP44, а он регулярно попадал под сильный дождь и влага, в итоге, попала внутрь изделия. Отремонтировать фонарь достаточно просто, если у вас есть хотя бы начальные технические навыки, и вы понимаете фразу «зачистить контакты полюсов аккумулятора и контейнера питания».
Если вы увлекаетесь техникой и электроникой, садовый фонарь на солнечной батарее можно и доделать, усовершенствовать. Часто в самые не дорогие модели, которые включаются только с кнопки, ставят фотореле. Иногда вместо обычного диода ставят RGB. Здесь полагаемся на вашу фантазию и умение пользоваться Google-ом (рекомендуем заглянуть на YouTube с этим вопросом).
Автономный садовый светильник может служить не только украшением садовой дорожки. Это устройство создает уют и достаточно эффективно освещает приусадебную территорию, избавляя от необходимости расходовать электроэнергию. Можно сэкономить и на его приобретении: светильник на солнечных батареях своими руками соберет даже школьник, немного знакомый с основами электроники и электротехники.
В 1998 году началось производство светодиодов, излучающих яркий белый свет, что позволило значительно увеличить эффективность светильников, основу конструкции которых составляет аккумуляторная батарея и солнечная панель. Аккумулятор придется приобрести в радиомагазине, его емкость должна быть не ниже 1500 мАч при 3,7 В на клеммах. Он полностью зарядится за 8 часов. Так же следует присмотреть и солнечную панель с параметрами 5,5 В/200 мА.
Светильник на солнечных батареях своими руками можно собрать по следующей схеме:
Элементная база состоит из таких элементов:
- резистор 47 – 56 Ом (для ограничения тока);
- резистор 47 – 56 кОм (выбор зависит от типа используемого транзистора);
- диод отечественного производства КД243А либо импортный аналог 1N4001/7/ 1N4148;
- отечественный транзистор КТ361Г или импортный 2N3906.
Диод и Транзисторы выглядят следующим образом:
Для сборки схемы потребуется печатная плата такой конфигурации (ее можно вытравить самостоятельно):
Светодиодные лампы следует использовать мощностью 3 Вт: такой источник будет давать достаточную освещенность. Можно установить несколько штук меньшей мощности (от 1 до 1,5 Вт).
В качестве корпуса для аккумулятора и электронной схемы можно использовать колпачок от дезодоранта. Сверху на него с помощью термоклея крепится солнечная панель. Отражателем может служить лазерный компакт-диск. Собранный светильник будет выглядеть следующим образом:
Собранный своими руками светильник на СБ будет автоматически включаться с наступлением темноты и отключаться утром. Затраты на изготовление будут в 2,5 – 3 раза меньшими стоимости готового изделия, а если светильников должно быть несколько – экономия становится более существенной. Хотя если быть откровенным, то стоимость садового светильника на солнечных батареях не высока. Мастерят светильник на солнечных батареях своими руками скорей не ради выгоды, а ради удовольствия.
В том случае, если автономный светильник уже приобретен, но его декоративные качества оставляют желать лучшего, можно улучшить его характеристики. В светильник на солнечных батареях своими руками вместо белых ламп можно вставить цветные (они бывают зелеными, синими, желтыми, красными различных оттенков), соблюдая полярность. Может возникнуть проблема: садовый светильник через час-полтора станет гореть тускло и затем погаснет.
Чтобы исправить ситуацию необходимо внести изменения в схему, добавив в цепь последовательно сопротивление номиналом несколько десятков Ом. Для этого требуется перерезать дорожку на плате и впаять в разрыв резистор.
Выбор резистора осуществляется по току: его значение должно быть около 5 мА. Такого тока достаточно для того, чтобы светильник работал несколько часов даже от аккумуляторной батареи вдвое меньшей емкости.
Аккумулятор лучше использовать типа Ni-MH («пальчиковый» АА или ААА): он дешевле Ni-Cd акуумулятора, срок службы которого редко превышает 1 год. Это оправдывается еще и тем, что светлого времени суток все равно не достаточно для того, чтобы зарядить на 100% аккумуллятор 3000 мАч емкости.
Такие светильники, изготовленные или доработанные своими силами, можно устанавливать на дорожках в саду, возле въездных ворот или на крылечке дома.
Загородным участкам, особенно с большой площадью, требуется ночное освещение. Эту задачу можно решить разными способами, среди которых все более популярной становится схема садового светильника на солнечной батарее. В первую очередь такие приборы используются для освещения дорожек, обеспечивая безопасное хождение в темное время суток. Подсветка отдельных элементов сада подчеркивает общую направленность и красоту ландшафтного дизайна.
Разновидности садовых светильников
Садовые светильники, работающие от солнечных панелей, представлены широким ассортиментом моделей и конструкций.
Они классифицируются по различным параметрам и характеристикам;
- Материалы, применяемые в приборах. Чаще всего - это прочный пластик, металлы и их сплавы, дерево твердых пород. Каждое осветительное устройство монтируется на улице, поэтому для обработки материалов используются специальные средства. Металлы покрываются антикоррозийными составами, а дерево пропитывается веществами, предотвращающими рассыхание и гниение. Плафоны изготавливаются из различных видов стекол. Поверхности могут быть гладкими, максимально пропускающими свет или рефлекторными - наиболее эффективными при пасмурной погоде. Существуют более прочные закаленные стекла, защищающие от механических воздействий.
- Аккумуляторные батареи. Применяются для накопления электроэнергии, полученной из солнечного света. Никель-кадмиевые АКБ обладают мощностью до 700 мА/ч и обеспечивают работу ламп в течение 8-10 часов. Более современными и эффективными считаются никель-металлогидридные модели с высокими технико-экономическими показателями.
- Различные виды кремния, используемые в фотоэлементах. В основном используются варианты. Первые стоят дороже, но они более эффективны и долговечны. Вторые элементы используются в дешевых моделях поскольку в процессе эксплуатации наступает быстрая потеря потенциала и снижение работоспособности. Они больше подходят для декоративной подсветки и применяются эпизодически в летнее время.
Где устанавливаются
Существует много вариантов установки садовых светильников. Как правило, используется несколько типовых дизайнерских решений, подходящих для большинства объектов. Среди них часто практикуется монтаж настенных фонарей, располагающихся на фасаде здания. Местами креплений служат наружные стены домов и другие вертикальные поверхности (рис. 1).
Данный способ установки требует внимательного выбора точек размещения, поскольку корректная работа будет зависеть от интенсивности потока солнечных лучей. В пасмурные дни заряд АКБ может быть низким и его не хватит на всю ночь. Поэтому рекомендуется дополнительно устанавливать традиционные дублирующие светильники.
Подвесные светильники (рис. 2) имеют много общего с настенными. Однако, использование специальных крепежных элементов, дает возможность устанавливать их в любых местах. Это могут быть ветки деревьев, ограждения и т.д. Можно выделить определенные зоны и создать праздничный декор.
Часто применяется уличный садовый фонарь, устанавливаемый на столбе (рис. 3). Вначале они применялись для освещения городских улиц, а в настоящее время нашли широкое применение на дачах и в загородных домах. Фонари выполняют не только осветительную, но и декоративную функцию.
Парковый светильник на солнечных батареях (рис. 4) устанавливается совместно с большой и мощной солнечной панелью и аккумуляторами повышенной емкости. Такие гелиосистемы обеспечивают продолжительную автономную работу. Корпус изготовлен из качественных материалов и защищен от пыли и влаги.
Газонные светильники (рис. 5), устанавливаются непосредственно на земле. Они оборудованы небольшой ножкой, втыкаемой в грунт или специальной опорой достаточной высоты. Такие приборы легко устанавливаются в любом месте и могут быть перенесены при необходимости.
Еще один вид осветительных приборов изготавливается в форме декоративных элементов (рис. 6). Это могут быть камни, цветы, сказочные персонажи, работающие на батарейках, с помощью которых выделяются наиболее эффектные места садового участка.
Плюсы и минусы
Прежде чем начинать изготавливать садовый светильник на солнечной батарее своими руками, необходимо выяснить их положительные и отрицательные стороны.
Несомненными плюсами осветительных приборов на солнечных батареях являются следующие:
- Не требуется специальных знаний и практических навыков работы с электропроводкой. За счет этого монтаж систем освещения становится быстрее и проще.
- Яркость садовых светильников невысокая, мягкий рассеянный свет не бьет в глаза.
- Отсутствие затрат на электроэнергию.
- Автоматическая работа фонарей очень удобна и в отсутствие хозяев обеспечивает определенную защиту от несанкционированного проникновения на участок.
- Обслуживание светильников легкое и простое: достаточно всего лишь регулярно протирать фонари и панели от пыли и грязи.
- Продолжительные сроки эксплуатации, защита от негативных воздействий.
Основным минусом является слабый ресурс встроенной аккумуляторной батареи. В большинстве случаев ее не хватает на всю ночь, поэтому приходится устанавливать фотореле или . Тусклый свет фонарей не всегда дает качественное освещение, в некоторые места приходится устанавливать обычные светильники. При пасмурной погоде скорость зарядки снижается почти в два раза, соответственно сокращается и период освещения в ночное время. Серьезным недостатком считается высокая стоимость качественного мощного оборудования.
Если все же принято решение об использовании автономных светильников, следует изучить типовое устройство и конструкцию одного из них.
Как устроен садовый светильник
Электрическая схема садового светильника на солнечных батареях будет примерно одинаковая для всех подобных устройств. Однако, используемые компоненты, могут различаться между собой по многим показателям, что влияет и на конечные технические характеристики того или иного прибора.
Стандартная принципиальная схема светильника на солнечной батарее состоит из следующих деталей и электронных компонентов:
- Корпус. Отличается формой, исполнением, материалами и выбирается, исходя из места установки светильника.
- Солнечная панель - основной источник питания системы освещения.
- Электрические лампы. Обычно это светодиоды, обладающие малой мощностью и высокими показателями .
- Устройства автоматического управления. К ним относятся датчики движения и освещенности, обеспечивающие включение и выключение прибора в нужные моменты.
- . Накапливает электроэнергию днем и отдает ее в ночное время. Работает совместно с , обеспечивающим оптимальный режим зарядки.
- Коммутационная аппаратура отключает прибор, когда освещение уже не требуется.
Далее нужно выбрать детали с соответствующими параметрами и техническими характеристиками. Будет вполне достаточно 3-4 ультра ярких светодиодов на 1-1,5 вольта, для которых потребуется АКБ на 3000 мАч и выходным напряжением 3,6 В. Светильник будет заряжаться при хорошей погоде в течение 8-10 часов, а светодиоды смогут проработать до 12 часов. Соответственно выбирается и солнечная панель. Лучше всего подойдет устройство с размерами 65х65х3 мм, с током 90 мА и выходным напряжением 4,4 вольта.
Для сборки электронного блока управления потребуются резисторы МЛТ на 22 кОм - 4 шт, транзисторы КТ503 - 2 шт, диод Шоттки 11DQ04 - 1 шт. Все элементы размещаются на плате, а дорожки на ней создаются из медного многожильного провода. После всех подготовительных работ собирается общая схема.
Сборка элементов схемы
Все подготовленные детали светильников на солнечных батареях компонуются в общую схему.
Конфигурация светильника и его устройство выбирается по собственному вкусу. Далее к готовому блоку управления подключаются светодиоды. Вместо обычного выключателя, в разрыв питания рекомендуется установить датчик движения и освещенности. С наступлением темноты светильник будет автоматически включаться, а утром - выключаться. При появлении в зоне ответственности движущегося объекта, автоматика также сработает и прибор включится.
Если используются цветные светодиоды, то можно подключить специальный контроллер, которые будет выполнять регулировки по цветам. Ему потребуется отдельное питание, но это вполне решаемая проблема. В целом, фонарь на солнечной батарее своими руками собранный из подручных материалов, стоит в несколько раз дешевле своих заводских аналогов.
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.
| 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.