Солнечные садовые светильники своими руками

Изготовляем садовый фонарь на солнечной батарее своими руками

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.

Садовые фонарики на солнечных батареях

Попробуем разобраться, возможно ли это, и насколько сложна эта работа.

1. Подготовительные работы
2. Сборка фонаря
3. Выводы

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:

Схема светильника на солнечных батареях

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.

Схема электронного блока управления светильника на солнечной батарее

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.

Как сделать садовый светильник от солнечной батареи своими руками

На данный момент множество людей владеют дачами или усадьбами за городом. Многие хотят вечером отдохнуть, посидеть во дворе или прогуляться по саду. Чтобы осуществить все это, необходимо иметь освещение на участке. Однако подвести электричество получается не всегда, а оно еще и стоит дорого. Именно в таких случаях часто возникает вопрос, как самому сделать фонарь на солнечных батареях?

Устройство и принцип действия

Первое, в чем стоит разобраться – это, как работают садовые светильники на солнечных батареях. Проще всего разобраться с принципом работы будет, если взять в качестве примера самый обычный садовый фонарик на солнечной батарее.

Составляющие элементы устройства:

1. Блок освещения, которые чаще всего представлен, как обычный светодиод.
2. Элемент преобразования энергии.
3. Устройства контроля включения/отключения фонарика.
4. Вмонтированное устройство накапливания энергии (аккумулятор) – для работы фонаря в темное время.
5. Деталь крепления фонарика.

Разобраться с тем, как работают садовые фонарики на солнечных батареях довольно просто, если понимать принцип работы каждого из его устройств. В светлое время суток преобразователь накапливает энергию солнца и передает ее в аккумулятор в виде уже электрической энергии. Это необходимо для функционирования фонаря в темное время суток.

В более дорогих вариантах солнечного светильника может быть установлен контроллер движения, включающий фонарь при приближении человека.

Положительные и отрицательные стороны светильников

Прежде чем приступать к изучению вопроса, как самому сделать светильник на солнечной батарее, необходимо изучить все за и против этого устройства.

Плюсы солнечных светильников таковы:

1. Возможность быстрой установки освещения, а также отсутствие необходимости знаний электропроводки, так как она не используется;
2. Свет от светильников не такой ярки и не бьет по глазам;
3. Существенная экономия материальных средств на электроэнергии;
4. Фонари на солнечных батареях полностью автоматические, что очень удобно. В отсутствие хозяев на даче могут быть определенной защитой от злоумышленников;
5. Устройства на солнечной энергии полностью безопасны для окружения, так как не требуют заземления;
6. Простой процесс ухода за фонарями;
7. Очень длительный срок эксплуатации солнечных светильников;
8. Обладают высокой защитой от неблагоприятных погодных условий.

Но есть у солнечных фонарей и минусы. В их числе:

1. Встроенного аккумулятора хватит не более чем на 8 часов освещения с условием того, что целый день было ясно. К тому же свет от фонарей слегка тусклый, поэтому некоторые участки все же придется освещать при помощи электричества.
2. Приобрести хорошее и мощное устройство будет недешево.
3. Некоторые покупатели жаловались на то, что во время дождя устройства не работали или работали с перебоями. В пасмурную погоду зарядка замедляется почти вдвое, а значит, светильников хватит не более чем на 4 часа работы ночью.

Типы светильников на солнечных батареях

Сделать светильник на солнечной батарее своими руками сможет даже начинающий мастер. Рассмотрим самые популярные устройства.

С короткой ножкой

Очень удобен для подсветки дорожки в саду. Самая дешевая модель из всех, а установка наиболее простая. Заостренная ножка просто вдавливается руками в землю.

Светодиодные прожекторы

Мощность таких ламп очень высока и равняется 100 Вт лампе накаливания, если солнечная лампа имеет мощность в 10 Вт. Используются для подсветки крыльца дома или сада.

Подвесные

Чаще всего используются для декорирования садового участка и могут быть размещены на ветках деревьях, могут быть подвешены в беседке.

Настенные

Используются для освещения фасада дома и крепятся к нему же.

Как можно улучшить готовую модель

Схема садового светильника на солнечной батарее довольно проста. Однако для того чтобы в ней разобраться, будет необходимо минимальное понимание обозначений электрических устройств. Вопрос улучшения уже приобретенного устройства стоит очень остро у тех, кто купил светильники китайского производителя.

Улучшение светильника на солнечной батарее

Как починить фонарик на солнечной батарее? Провести ремонт или множество улучшений здесь не особо получится, так как самих составляющих элементов очень мало. Весь процесс модернизации сводится к тому, чтобы заменить некоторые детали такие, как аккумулятор, чтобы увеличить время работы светильника ночью. Можно заменить диод на более мощный, если есть необходимость.

Улучшение фонаря «башня»

Одна из распространенных разновидностей фонаря на солнечной батарее. Схема садового фонаря на солнечной батарее этого типа стандартной сборки включает в себя изначально слабоватый дроссель. Если заменить эту деталь на более мощную, то можно добиться большей яркости от фонаря в целом.

Подсветка на солнечной батарее светодиод своими руками также может быть модернизирована за счет манипуляций с дросселем. Однако при замене этих деталей возрастет потребление энергии от аккумулятора и его придется менять на более мощный. Если этого не сделать, фонарь либо будет работать небольшой промежуток времени, либо сгорит от перенапряжения.

Устройство с тремя светодиодами

Для того чтобы получить более яркое и равномерное освещение можно вмонтировать вместо одного стандартного диода, три. Однако при их установке следует следить за минимальным разбросом напряжения, иначе ярко освещаться участок будет лишь один, а еще два будут издавать тусклый свет.

Создание светильника своими руками

Простые схемы садового фонаря на солнечной батарее могут быть собраны любым человеком, который имеет минимальные знания в этой области.

Выбор деталей для фонаря

Прежде чем начать покупку всех комплектующих для сбора светильников, необходимо учесть и количество, так как от этого будет зависеть мощность каждого из них, а значит, и комплектующие будут разные:

1. Первое, что необходимо – это купить преобразователь энергии. Батарея из поликристаллического кремния считается одной из лучших для таких целей. Ее вес очень мал, а защита от влаги и повреждений высока. К тому же мощность достаточная высокая.
2. Необходимостью является аккумулятор литий-ионный.
3. Далее необходим элемент освещения. В качестве него сейчас наиболее востребованным является обычный светодиод. Возможна установка светодиодной лампы, но затраты ее энергии неоправданно высоки. Освещение от солнечных батарей своими руками на основе обычного светодиода вполне хватит.
4. Последняя и самая жизненно важная часть устройства – это электронный модуль управления, состоящий из двух пар резисторов и пары транзисторов.

Подключение светодиода, аккумулятора и солнечной батареи осуществляется отдельно. Для сборки можно приобрести довольно дешевую и универсальную плату DIY PCB 42х25мм.

Видео

Как сделать автоматический светильник на солнечном элементе, вы узнаете из нашего видео.

Делаем садовый фонарь на солнечной батарее

Садовые светильники, работающие от солнечных батарей – удобное и полностью автономное решение. Для него не нужно тянуть кабель и тратить деньги на коммуникации, оборудование стоит недорого, а при желании его можно сделать своими руками. Все комплектующие есть в продаже, надо изучить схему, купить все необходимое и провести работу по простой инструкции.

Устройство солнечного светильника

В первую очередь нужно разобраться, из каких частей состоит конструкция и как она работает. Садовые светильники имеют простое устройство, так как в них есть только то, что нужно:

1. Корпус, внутри которого располагаются детали. Чаще всего это пластиковый кожух в верхней части, а нижняя сделана в виде сужающейся книзу стойки, чтобы ее можно было просто воткнуть в землю. Пластик атмосферостойкий и ударопрочный, поэтому не повреждается ультрафиолетовым излучением и не трескается при случайных ударах.
2. Защитное стекло. Есть плоский элемент в верхней части и рассеиватель сбоку. Чаще всего материалом изготовления выступают полимеры, поэтому даже при разбивании на участке не будет опасных осколков.
3. Солнечная батарея, обычно небольшой элемент площадью около 9 квадратных сантиметров. Качество может отличаться, поэтому и работают светильники по-разному. При выборе готового варианта нужно внимательно осмотреть поверхность панели, она должна быть идеально гладкой, без трещин и повреждений.
4. Аккумулятор накапливает преобразуемую солнечной батареей энергию, чтобы в темное время обеспечить работу светильника. Емкость и конструкция могут отличаться, все зависит от цены изделия. При покупке можно уточнять этот момент, так как от него напрямую зависит время автономной работы.
5. Светодиоды обеспечивают хорошее освещение при минимальном потреблении энергии. Количество зависит от яркости, обычно ставятся небольшие варианты, которые экономно расходуют электричество.
6. Фоторезистор или датчик освещенности автоматически включает подсветку на участке в вечернее время. При уменьшении количества света в этом узле меняется сопротивление и загорается свет.
7. Контрольная плата является соединяющим элементом, который связывает между собой все узлы и обеспечивает их работу.

Если нужен аккумулятор типа АА, можно купить самый дешевый садовый светильник. Оттуда можно извлечь аккумуляторную батарею и ее цена получится в разы дешевле, чем при покупке отдельно.

У этого варианта много преимуществ:

1. Автономность: не нужно проводить проводку, делать проект и т.д. Можно просто поставить светильник в любом месте и он сразу начнет работать.
2. Оборудование дает рассеянное освещение, которое не бьет по глазам, но обеспечивает хорошую видимость на участке в темное время.
3. Не требуются уход и обслуживание. Достаточно несколько раз за сезон протереть пыль, чтобы солнечная батарея легче накапливала энергию, а свет лучше рассеивался.
4. Светильники безопасны для детей и домашних животных. В них нет никаких вредных веществ и острых деталей.

Кстати! Если остались корпуса от старых, сломанных садовых светильников, их можно использовать для изготовления самодельных вариантов. Это упростит работу.

Электрическая схема

Здесь показана самая простая схема, с которой разобраться сможет даже начинающий мастер, который никогда не занимался созданием садовых светильников и других подобных изделий. В системе всего 7 составляющих.

Чтобы разобраться в схеме и понять, для чего нужны те или иные детали, надо рассмотреть, как работает готовое изделие:

1. Когда солнечный свет попадает на поверхность, транзистор находится в закрытом состоянии. Поэтому накапливаемая энергия подается на аккумуляторную батарею и заряжает ее.
2. После заката солнца, когда свет не попадает на фотоэлемент, транзистор открывается и напряжение подается на светодиоды. То есть, все возможное время днем оборудование заряжается, а с наступлением сумерек включается.
3. Время работы светильника напрямую зависит от емкости аккумулятора и мощности светодиодов, используемых в конструкции. Обычно подбирают составляющие так, чтобы хватало на 6-8 часов работы.

Если есть вышедшие из строя садовые светильники, некоторые детали можно взять оттуда.

Схема светильника на солнечной батарее этого типа самая простая, поэтому лучше сначала попрактиковаться на ней, прежде чем переходить к более сложным решениям.

Список нужных деталей

В этом перечне всего 7 элементов, большую часть деталей можно найти в магазине радиоэлектроники. Но чтобы сэкономить, можно заказать комплектующие через “Алиэкспресс” или другие подобные сайты. Главное – подбирать все детали по маркировке, чтобы в итоге получилась работоспособная конструкция:

1. Резистор на 3,6 кОм.
2. Резисторы на 33 Ом (зависит от количества и мощности светодиодов).
3. Диод 1N5391 или аналоги (есть как импортные, так и отечественные варианты).
4. Транзистор 2N4403 (могут быть другие виды с подходящими характеристиками).
5. Аккумуляторная батарея на 3,6 В. Лучше подбирать литий-ионные, так как никель-кадмиевые не отличаются надежностью.
6. Солнечная фотопанель, лучше всего подойдут монокристаллические варианты как самые производительные и долговечные. Можно использовать и поликристаллические элементы. Главное – выбрать изделия сорта А или В, не брать варианты С и тем более D, так как они по характеристикам намного хуже, а срок службы меньше.
7. Светодиоды. Можно использовать 1 элемент на 3 Вт, но лучше взять 3 штуки мощностью 1 Вт. В этом случае хорошо использовать DIP-диоды, так как они лучше работают в условиях открытого воздуха, чем SMD.

Стоит заранее определить, в каком корпусе скомпоновать все узлы. Подойдут любые варианты, которые обеспечат удобное расположение деталей. Также надо приобрести паяльник и все материалы для пайки, если их нет под рукой.

Компоновка фонаря

Проводить работу нужно на столе, который хорошо освещен, а под рукой есть все необходимое. Может понадобиться пинцет, нож и другие инструменты. Также лучше иметь под рукой несколько проводов. Соединять части по схеме можно двумя способами:

1. Использовать универсальную монтажную плату или сделать ее самостоятельно. В этом случае основные узлы будут скомпонованы в одном месте и надежно закреплены. Купить проще всего в магазинах радиоэлектроники, там есть варианты разного размера, поэтому подобрать несложно.
2. Если платы под рукой нет, можно соединить детали навесным способом. У всех деталей ножки длинные, поэтому их можно соединять даже без использования проводов, но если нужно вынести какие-то детали подальше (например, вывести солнечную батарею наружу или выставить светодиоды), использовать медные провода в изоляции.

Продумайте расположение деталей заранее, разложите и примерьте их, чтобы понимать, как лучше соединить. На этом этапе можно внести поправки и избежать ошибок и сложностей.

Из чего сделать плафон и как собрать светильник

После выбора варианта компоновки нужно подобрать корпус, чтобы защитить изделия от атмосферных воздействий. Это может быть небольшая пластиковая емкость, которая плотно закрывается или стеклянная баночка с крышкой. Чтобы сделать светильник на солнечных батареях своими руками, нужно следовать инструкции:

1. На выбранном плафоне (его верхней части) закрепить солнечную батарею. К ней должны быть прикреплены контакты, если их нет, впаивается контактная дорожка. Лучше всего приклеить на двухсторонний скотч, но сильно прижимать не надо. Контакты пропустить через крышку или другой элемент, предварительно сделав небольшие отверстия в подходящих местах. После того, как провода протянуты, отверстия заделать небольшим количеством атмосферостойкого герметика, влага не должна проникать внутрь.
2. Внутри корпуса нужно закрепить отсек для аккумуляторной батареи, его проще всего приклеить на герметик или клеевой пистолет. Далее расположить все остальные детали по схеме, надежно соединяя их. Если в работе не используется печатная плата, можно закрепить небольшой кусок пенопласта и вставлять ножки электронных элементов в него, чтобы они хорошо зафиксировались.
3. Светодиоды обычно располагают в нижней части. Если используется баночка, ничего особенно делать и не нужно. Но для повышения яркости можно собрать отражатель, используя толстую фольгу или компакт-диск, нарезанный на кусочки подходящего размера. Определить качество освещения сложно с первого раза, лучше попробовать разные варианты, чтобы подобрать тот, который будет светить лучше всего.
4. Если используется непрозрачный плафон, то одну из его стенок или нижнюю часть нужно вырезать и вставить рассеиватель или кусок прозрачного пластика подходящего размера. Тут нужно исходить из ситуации и подбирать то, что есть под рукой. Можно использовать рассеиватели или стекла от старых светильников или фонариков. Чтобы закрепить элемент и сделать соединение водонепроницаемым, лучше использовать прозрачный герметик, стойкий к ультрафиолету.
5. После соединения всех деталей схемы надо обязательно проверить ее работоспособность. Если все нормально, соединения нужно загерметизировать специальным карандашом или составом для контактов. Перед сборкой корпуса стоит прогреть его изнутри феном, чтобы убрать излишки влаги и предотвратить окислительные процессы внутри.
6. Можно прикрепить к готовому светильнику ножку, чтобы втыкать его в землю в подходящем месте, а можно подвешивать его. Для этого снаружи проще всего сделать крючок или петельку.

Кстати! На зиму светильник лучше убирать в теплое помещение. Это продлит срок службы, так как при отрицательных температурах аккумуляторы намного быстрее теряют свои свойства. Плюс из-за морозов и оттепелей внутри образовывается конденсат, окисляющий контакты и со временем разрушающий их.

Видео: Изготовление уличного фонаря на солнечной батарее

Как можно улучшить готовую модель

Если купленные садовые светильники не работают как положено, или их характеристики не соответствуют заявленным, можно провести некоторые доработки. Они помогут улучшить конструкцию и обеспечат качественный свет:

1. Если светильник дает тусклый свет, стоит разобрать его и убрать один из резисторов. На его место ставится перемычка, делать все надо аккуратно, чтобы не повредить другие узлы. Обычно этого достаточно, чтобы яркость возросла на порядок.
2. Когда свет вначале яркий, но через короткий промежуток времени становится тусклым, а потом гаснет, нужно добавить резистор примерно на 50 кОм. Это позволит системе ярко светить как минимум на несколько часов больше.
3. Еще одна типичная проблема – свет гаснет через несколько часов после наступления темноты. Чаще всего это происходит из-за того, что изготовитель сэкономил на аккумуляторной батарее и поставил вариант с маленькой емкостью. Нужно разобрать корпус и проверить номинал батареи, если он 600 мАч и меньше, поменять на модели от 1000 мАч или больше, все зависит от производительности солнечного модуля. Подбирать аккумулятор из расчета – 8 часов работы светодиодов плюс запас примерно в 30%.
4. В некоторых моделях стоит один светодиод, что не дает качественного света. В этом случае нужно уточнить его мощность, после подобрать 3 диода, которые в сумме будут потреблять примерно столько же энергии и расположить их по периметру плафона под углом примерно в 120 градусов.
5. Можно вместо стандартного светодиода впаять RGB-вариант и тогда свет будет переливающимся.

Чтобы экономить энергию и включать садовый светильник только тогда, когда это нужно, можно впаять в цепь небольшой выключатель.

Сделать садовый светильник своими руками по силам любому человеку, обладающему хотя бы начальными навыками пайки. Купить комплектующие можно через интернет или в магазине радиоэлектроники. Также пользуясь рекомендациями несложно провести ремонт или улучшить работу готовых светильников.

Схема садового светильника на солнечных батареях

Дата публикации: 26 мая 2020

• Устройство и принцип работы
• Основные характеристики
• Положительные стороны устройств
• Какие детали и где лучше заказывать
• Во сколько обойдутся детали
• Улучшаем садовые светильники
• Некоторые секреты эксплуатации
• Добавляем цвета
• Схема садового светильника
• Схема светодиодного светильника
• Как собрать садовый светильник на солнечных батареях своими руками
• Как усовершенствовать купленный светильник
• Создание светильника своими руками
• Видео

Устройство и принцип работы

Для того чтобы понять принцип работы рассматриваемого оборудования, необходимо разобраться со схемой садового светильника на солнечных батареях. Составными элементами данного устройства являются:

• блок освещения (светодиод, как правило);
• преобразователь энергии;
• устройство, осуществляющее контроль включения и отключения;
• аккумулятор;
• крепеж.

Сам светильник состоит из корпуса, в котором находится светодиод. Рядом расположены контрольная плата и аккумулятор. Над ними находится фоторезистор, солнечная панель и защитное стекло.

Днем при солнечной погоде преобразователь аккумулирует солнечную энергию и преобразует ее в электрическую, которая поступает в аккумулятор. Данная энергия и позволяет функционировать садовому фонарю в темное время суток.

Более дорогие модели данных устройств имеют контроллер движений, который автоматически включает светильник при приближении человека.

В устройство садового светильника на солнечных батареях входят транзистор или микросхема, выполняющие функцию датчика, с помощью которых светодиод отключается при полном разряде батареи либо может уменьшать яркость освещения в случае потери части заряда.

Основные характеристики

Качество подобного устройства определяется применяемым кремнием. В недорогих светильниках используют его поликристаллическую или аморфную разновидности. Монокристаллический кремний может работать в любой сезон, он стоек к агрессивному воздействию. Если нет возможности приобрести монокристаллический элемент, лучше использовать мультикристаллические солнечные батареи.

Для придания долговечности изделиям их покрывают специальной пленкой.

Производители стали изобретать маркетинговые ходы для скрытия некоторых изъянов своей продукции. В частности, поликристаллические устройства стали называть уличными светодиодными фонарями, но срок их нормальной службы составит только один сезон.

Длительным сроком эксплуатации могут похвастаться брендированные устройства. Здесь достаточно мощный фотоэлемент, солнечный свет в него попадает в глубокие слои, что обеспечивает стабильную работу светильников в течение продолжительного времени. У китайских светильников толщина фотоэлемента сравнима с фольгой, поэтому срок службы его гораздо меньше.

На освещение оказывает влияние и структура стекла. При преобладании дней с пасмурной погодой лучше использовать текстурированное стекло, поскольку оно накапливает излучение, в то время как гладкая поверхность способствует его частичному отражению. Наиболее дорогое и долговечное покрытие — закаленное стекло.

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.

Положительные стороны устройств

Садово-парковые светильники на солнечных батареях способствуют облагораживанию таких зон отдыха, как сады, парки, скверы. Данные устройства могут быть снабжены никель-металл-гидридными аккумуляторами, что позволяет им включаться при наступлении темноты, отключаться и начинать заряжаться при наступлении утра.

В настоящее время светильники выпускаются в различных исполнениях. В основном производятся традиционные столбики, имеющие различную высоту, а также гирлянды. Помимо этого начали выпускать светильники в виде собак, кошек, гномов, улиток и других потенциальных обитателей зеленой зоны. Также производители предлагают приборы в виде светильников, вокруг которых летают бабочки.

Рассматриваемые устройства не нуждаются во владении основами установки электропроводки, поскольку схема садового светильника на солнечных батареях не подразумевает подвода к нему электричества, что обеспечивает экономию финансовых средств их владельцам.

Свет, падающий от данных фонарей, не бьет по глазам, поскольку не является сверхъярким.

Данные светильники являются автоматическим оборудованием и могут обмануть воришек в случае имеющегося у них злого умысла напасть на вашу недвижимость.

Они не требуют осуществления работ по заземлению и полностью безопасны как для людей, так и для окружающей среды.

Не требуется какого-либо особого ухода за ними.

При этом срок эксплуатации рассматриваемых видов светильников достаточно продолжительный.

Так как они эксплуатируются на открытой местности, производители предусматривают для них высокий уровень защиты от неблагоприятных факторов погоды.

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

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

Использование солнечных батарей на балконе

Владельцев городских квартир наверняка порадует возможность превратить собственный балкон в маленькую электростанцию – источник бесплатной электроэнергии. Потягаться с атомным реактором в энергопроизводительности такой балкон вряд ли сможет, но обеспечить собственное отопление и освещение ему будет вполне по силам. Реализовать эту идею можно с помощью солнечных батарей. О том, что это такое и как установить солнечные батареи на балконе, — читайте в нашем материале.

Бесплатный сыр без мышеловки

Гениальный Никола Тесла сказал однажды, что окружающее нас пространство представляет собой океан, наполненный бесплатной энергией. Измученное газонефтяной зависимостью человечество всегда искало возможность пристроиться к этому океану и зачерпнуть хоть небольшую часть его содержимого. Один из способов, позволяющих добиться этого, связан с применением появившихся в 50-х годах 20-го столетия устройств, названных солнечными батареями. С момента своего изобретения они беспрестанно совершенствуются, становясь все более эффективными, надежными и долговечными.

Итак, как же работает солнечная батарея? Самой важной частью современной солнечной батареи является фотоэлемент, материал которого обладает полупроводниковыми свойствами. Множество таких деталей соединяется между собой, образуя панели различной площади. Под воздействием солнечного излучения фотоэлемент генерирует постоянный электрический ток, но использоваться напрямую для питания электропотребителей он не может. Чтобы придать такому электричеству «удобоваримую» форму, используют специальное устройство – инвертор.

Еще один важный компонент солнечной батареи – аккумулятор. Он позволяет накапливать электрическую энергию в период интенсивного солнечного излучения и затем использовать ее по необходимости.

Вариант размещения солнечных батарей

Сегодня для производства фотоэлементов солнечных батарей используют различные материалы, которые отличаются друг от друга стоимостью и коэффициентом полезного действия. К наиболее распространенным относятся:

1. Поликристаллы кремния

Эта разновидность фотоэлектрических элементов пользуется наибольшим спросом, поскольку ей свойственно наилучшее соотношение стоимости и производительности. Еще одно достоинство – простота монтажа, с которым легко может справиться даже неподготовленный человек. Узнать поликристаллические элементы можно по характерному синему цвету.

2. Монокристаллы кремния

Фотоэлементы данного типа являются более производительными, чем поликристаллические, однако, и стоимость их существенно выше. Главным признаком монокристаллов является то, что они имеют форму многоугольника. Этим определяется свойственный им недостаток: монокристаллические фотоэлементы невозможно объединить в сплошной массив, между отдельными деталями всегда остаются просветы. Таким образом, часть площади собранной из подобных элементов панели тратится впустую.

3. Аморфный кремний

Данная разновидность фотоэлементов уступает в производительности двум описанным выше, но все-таки пользуется достаточным спросом по причине доступной стоимости.

4. Теллурид кадмия

Фотоэлектрические элементы, изготовленные из этого материала, имеют вид пленки толщиной до 0,5 мм. Такая пленка может быть частично прозрачной, что делает возможным ее использование поверх остекления балкона. В этом случае помимо своей основной функции она будет играть роль тонировки стекла.

5. CIGS (полупроводниковый материал)

Фотоэлементы на основе CIGS также изготавливаются в виде пленки, но в сравнении с теллуридом кадмия обладают большей производительностью.

Отличия в производительности у перечисленных материалов весьма существенные. К примеру, панель площадью 1 кв. м, выполненная из монокристаллического кремния, в идеальных условиях генерирует 125 Вт электроэнергии. Такая же по площади батарея из аморфного кремния обладает электрической мощностью всего в 50 Вт.

В квартире всегда присутствует тепло. А удержать его в ней как можно дольше поможет теплосберегающая пленка для окон. Подробности о ее характеристиках и использовании читайте в нашей статье.

А если вы решили обшить свой балкон сайдингом, то вам может быть интересна наша статья с инструкцией по его монтажу.

Достоинства и недостатки солнечных батарей

Достоинства солнечных батарей очевидны:

• бесплатная электроэнергия;
• экологичность;
• долговечность (срок службы современных систем составляет от 20 до 25 лет);
• надежность (поскольку батареи не содержат движущихся частей, они выходят из строя только в исключительных случаях);
• минимальный уход (панели нуждаются только в очистке от пыли и грязи).

В числе недостатков можно отметить:

• нестабильность (производительность батареи зависит не только от времени суток, но и от погоды);
• высокая стоимость (цена более-менее серьезной установки для бытового применения стартует от 3500 евро);
• малая производительность в сравнении с традиционными источниками энергии.

Установка и использование на балконе

Прежде чем начать установку солнечных батарей на балконе, следует уяснить себе два обстоятельства. Первое: аккумулятор, входящий в комплект установки, не переносит низких температур, поэтому балкон должен быть, как минимум, застеклен и утеплен. Второе: необходимо предусмотреть возможность переключения всех электропотребителей на питание от обычной электросети на случай, если из-за плохой погоды производительность солнечной батареи упадет.

Установка батареи осуществляется достаточно просто. Панели фиксируются на каркасе из уголка с шириной полки 50 мм. Каркас должен быть надежно прикреплен к капитальным элементам здания – стенам или плитам, иначе конструкция не выдержит снеговой и ветровой нагрузки.

Установка солнечных батарей на балконе

Не забывайте, что солнечную батарею регулярно приходится очищать от пыли и грязи, остающейся после осадков, поэтому ее панели следует размещать в поле доступа.

На заметку: Наибольшей эффективностью батарея обладает в том случае, если лучи падают на ее поверхность под прямым углом. Зимой солнце отклоняется от летнего положения на угол в 12 градусов, поэтому каркас с фотоэлементами также должен иметь возможность поворачиваться на этот угол

Самоделкину на заметку

Отсутствие достаточных финансовых средств – еще не повод отказаться от мечты. При желании можно организовать устройство солнечной батареи своими руками из вполне доступных материалов.

Солнечная батарея на балконе

• стекло или оргстекло толщиной 4 мм – 700х1050 мм (один лист);
• солнечные элементы (можно заказать через интернет) — 48 шт. (4 ряда по 12 шт.);
• алюминиевый профиль (уголок 20х20 мм);
• герметик;
• паяльник;
• флюс;
• олово;
• шины для пайки;
• мультиметр.

Выбор фотоэлементов

Производители предлагают нам два типа фотоэлементов:

• монокристаллические (КПД 13%);
• поликристаллические (КПД 7 – 9%).

Монокристаллы служат до 30 лет, но они чувствительны к погодным колебаниям: если солнце закроют облака, мощность элементов существенно снизится. Поликристаллические элементы можно эксплуатировать не более 20 лет, но они при наличии облачности мощность не теряют.

Изготовление солнечной батареи

• Изготовление корпуса: конструкция изготавливается из алюминиевого уголка. Внутренний размер рамы должен превышать габариты стекла примерно на 5 – 10 миллиметров. Это позволит между стеклом и рамой уложить слой силиконового герметика, достаточный для обеспечения прочности изделия.
• Напайка фотоэлементов: этот этап работы следует выполнять предельно осторожно, так как солнечные элементы очень хрупкие. Крайние элементы припаять к шинам.
• Подготовка стеклянного основания: работа заключается в тщательном обезжиривании поверхности.
• Сборка конструкции: стекло помещается внутрь рамы, а на его поверхность укладываются фотоэлементы, оставляя небольшие зазоры между ними со всех сторон.
• Герметизация: сначала герметик наносится по периметру и посередине системы. Затем заливаются зазоры между фотоэлементами. В качестве герметика можно использовать обычный силикон.

Совет: Прежде чем приступить к герметизации, желательно протестировать качество пайки.

• Тыльную сторону солнечной панели обычно покрывают акриловым лаком: состав наносится на поверхность при помощи кисти.

Солнечная батарея своими руками видео

А сейчас вы можете посмотреть видеоролик, в котором продемонстрировано как можно сделать солнечную батарею своими руками.

Понравилась статья?
Сохраните ее!

Остались вопросы? Задавайте их в комментариях!

Солнечные батареи для квартиры на балконе

Возможность использовать альтернативные источники энергии – популярная и интересная тема. Солнечные батареи – одно из решений, которое наиболее востребовано в регионах с частыми отключениями электроснабжения жилых домов. Их можно установить даже на небольших балконах городских квартир. Конечно, такая установка не сможет заменить традиционную электросеть, но у вас всегда будет возможность зарядить мобильный телефон и осветить комнату.

1. Из чего состоит солнечная батарея
2. Эффективность солнечной батареи
3. Экономическая целесообразность
4. Особенности установки и основные требования
5. Как собрать солнечную батарею своими руками

Из чего состоит солнечная батарея

Эффективность солнечной батареи

По отзывам пользователей, балконная система из 4-х панелей способна генерировать до 2-х кВт электроэнергии за световой летний день. Этого хватает на освещение квартиры энергосберегающими лампами, подзарядку мобильного телефона и, возможно, для работы некоторых бытовых приборов. Для полноценного пользования всей техникой (стиральной машиной, водонагревателем и плитой) тока, вырабатываемой балконной солнечной системой, конечно, недостаточно. В зимнее время производительность системы ниже в 3-4 раза.

Экономическая целесообразность

Стоимость брендовой заводской установки для комплексного бытового использования начинается от 250 000 руб. Понятно, что период окупаемости в средних широтах России будет очень долгим. Китайские аналоги стоят на порядок дешевле.

Систему можно собрать и своими руками из комплектующих, заказанных на AliExpress. По отзывам мастеров, самодельная конструкция, выполненная с надлежащим уровнем качества, обходится не дешевле готовой батареи из Китая, но такой подход будет интересен творческим людям с инженерным складом ума.

Особенности установки и основные требования

Монтаж солнечных батарей на балконе не требует согласований при условии, что конструкция не мешает соседям и не создаёт потенциальной опасности. Исключение составляют дома, являющиеся памятниками архитектуры в исторической части города – в этом случае изменение облика фасада возможно только после получения разрешения.

Чтобы солнечная батарея на балконе эффективно работала, необходимо соблюдать правила установки:

• Правильно выбрать место расположения батареи. Есть смысл устанавливать системы только на южной или юго-восточной стороне. Кроме того, нужно убедиться, что они не будут затеняться соседними зданиями, деревьями и конструкциями – тень, закрывающая только один элемент, снижает эффективность работы всей системы в 2 раза.
• Балкон должен быть застеклён и утеплён, так как на морозе аккумулятор быстро теряет заряд.
• В случае открытого балкона необходимо как минимум предусмотреть защитные короба, предохраняющие оборудование от влаги и загрязнений или размещать его в жилой комнате, что неудобно и неэкологично.
• В российских условиях с небольшим количеством солнечных дней рекомендуется использовать поликристаллические фотоэлементы – они более чувствительны даже к слабому световому потоку.
• Солнечная батарея работает наиболее эффективно, когда лучи падают на неё под углом 90 градусов. Поэтому в идеале система должна быть расположена не строго вертикально, а под соответствующим углом и иметь возможность регулировки вслед за отклонением солнца в течение года. В условиях городского балкона это реализовать довольно сложно.

Как собрать солнечную батарею своими руками

Чтобы собрать панель самостоятельно, нужны следующие материалы и комплектующие:

• стекло;
• фотоэлементы;
• алюминиевый профиль для рамки;
• герметик;
• проводник (можно использовать медный интернет-провод «витая пара»).

Из инструментов понадобится паяльник на 40 Вт и мультиметр.

Последовательность работ:

1. Рассчитать площадь и размер стекла так, чтобы на него поместились все фотоэлементы, с учетом зазора между ними в 3, 4 мм.
2. Нарезать алюминиевый профиль под углом 45 градусов. Собрать рамку будущей батареи.
3. Нарезать проводник нужной длины. Приступить к пайке фотоэлементов. Этот этап требует особой аккуратности и осторожности, так как кремниевые пластины очень хрупкие (можно купить уже подпаянные фотоэлементы и пропустить этот этап). Места пайки покрыть спиртовым раствором канифоли и залудить. Провода зачистить от изоляции, залудить и слегка припаять в нескольких точках. Затем основательно пропаять по всей длине.

Готовые подпаянные фотоэлементы

Тщательно проверить работу каждого элемента под нагрузкой. Если хоть один бракованный элемент попадёт в общую систему, то производительность батареи значительно снизится.

Соединить ячейки между собой. Сначала нужно последовательно собрать два независимых звена. Затем уложить их на стекло и соединить между собой параллельно. Параллельно-последовательное соединение обеспечивает наибольшую эффективность системы.

Приклеить фотоэлементы к стеклу силиконовым герметиком.

Установить заготовку в алюминиевую раму и также приклеить.

Обратную сторону батареи закрыть вторым слоем стекла. Стыки загерметизировать.

Соединить батарею с другими элементами системы и установить на балконе.

Подробную сборку солнечной панели, смотрите в нашем видео:

Несмотря на то, что установка солнечных батарей на балконе не сделает вашу квартиру полностью энергонезависимой, в некоторых случаях она очень хорошо выручает. В любом случае подобные эксперименты – это шаг вперёд в вопросе продуктивного использования альтернативных видов энергии.

Солнечные батареи, как источник альтернативной энергии

Не секрет, что освещение и отопление помещений, домов, балконов самая затратная статья в расходах на коммунальные услуги. Эта тема давно интересует людей, любителей искать новые способы экономии денег. Есть ли возможность снизить эти расходы? Есть ли альтернатива обычным вариантам потребления энергии? Да, если привлечь к этому силы природы, а точнее – использовать солнечную энергию. Для этого были изобретены еще в 50-е годы прошлого столетия солнечные батареи.

Солнечные батареи на балконе

Владельцам частных домой проще, так как обустройство на крыше площади под солнечные батареи это лучший вариант их расположения. Как же быть хозяевам квартир в многоэтажках? Один из вариантов — это устройство солнечных батарей на балконах для выработки энергии для освещения и отопления помещений.

Как работают солнечные батареи?

Фотоэлементы, или как еще их называют полупроводниковые устройства, преобразуют солнечную энергию в постоянный электрический ток. Если соединить определенное количество фотоэлектрических преобразователей, получим солнечную батарею. Даже при небольшой облачности солнечные батареи вырабатывают достаточное количество энергии. Число используемых модулей зависят от расчетного потребления электричества. Продолжительность работы этой системы около 20-25 лет, а окупаются затраты на сооружение солнечных батарей несколько лет.

Плюсы и минусы использования солнечных батарей

Обычные балконы имеют средние габариты, поэтому модули для солнечных батарей должны быть как можно малыми по размеру, чтобы была возможность разместить их на балконе, и должны давать максимальное количество энергии.

В комплект системы для преобразования солнечной энергии входят:

— солнечная батарея,
— инвертор (преобразователь напряжения) высокой мощности,
— аккумулятор,
— система управления модулями.

Человек, имеющий элементарный познания в электрике, без проблем справится со схемой подключения модулей. Панели солнечной батареи устанавливаются снаружи балкона, для них не требуется особый уход и внимание. Но так как аккумуляторы не выдерживают низкие температуры, то важным моментом является утепление балкона. И, естественно, так как солнечные батареи преобразовывают солнечную энергию в электрическую, эту энергию можно использовать не только для освещения балконов, но и для дополнительного обогрева в зимний период.

Решив воспользоваться солнечными батареями, нужно четко рассчитать потребности в электроэнергии и возможности системы перерабатывать солнечное излучение. На случай форс-мажорных обстоятельств желательно оставить доступ к общепринятым источникам питания. К таким обстоятельствам относится уменьшение количества солнечного времени в осенне-зимне-весенний период. Также — наличие большого количества в доме точек потребления энергии: телевизоры, музыкальные центры, кухонная аппаратура, холодильники, микроволновки, электрочайники, стиральные машины, обогреватели воды и т.д.

Значит, в большинстве случаев солнечные батареи это не просто альтернативное, а точнее дополнительное использование электроэнергии для нужд человека.

Как уже говорилось выше, прежде чем решить устанавливать солнечные батареи на балконе, нужно учесть тот факт, что аккумуляторы не работают при пониженных и низких температурах, сохраненная энергия теряется впустую, значит помещение нужно остеклить и утеплить.

Для начала устанавливаем стеклопакеты. Утепляем балкон по всем правилам, принятым в том регионе, где Вы проживаете. В системе солнечных батарей самым объемным являются аккумуляторы. При оформлении дизайна балкона нужно это учесть и расположить аккумуляторы так, чтобы сэкономить внутреннее пространство.

Практичность и декоративность в использовании солнечных модулей

Сами накапливающие устройства солнечных батарей устанавливаются снаружи балкона, обычно по всей площади парапета и по верхней части балкона под потолком или в верхней части стеклопакетов. Фотоэлектрические панели бывают цветными и могут иметь различный уровень прозрачности. Эти модули играют роль не только преобразователей энергии, но и роль дизайнерской изюминки в оформлении экстерьера балкона.

Установка на стекле окна модулей с одной стороны мешает проникновению естественного солнечного света в помещение балкона, с другой стороны играет роль тонирования и защиты от повышенного ультрафиолета в летний период.

На балконе обычно не устанавливаются электроприборы большого потребления электроэнергии, только элементы обогрева.

Стоимость оборудования и установки гелиосистем

Дешевым такой способ получения электроэнергии назвать сложно потому, что оборудования и работ по монтажу и сборке начинается от 3500 евро. К тому же необходимо переоборудование квартиры энергосберегающими приборами.

В то же время стоит отметить, что всего один метр солнечных батарей на балконе производит до 100 Ватт электроэнергии в час или 18кВт в месяц. В качестве дополнительного источника электроэнергии можно использовать гибкие, пленочные модули, которые можно крепить непосредственно на окна.

Принимая решение перехода на альтернативные источники электроэнергии, стоит тщательно взвесить затраты, предстоящую прибыль от этого мероприятия и просчитать все ЗА и ПРОТИВ.