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:
- 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.
- 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.
Плата используется во всех готовых светильниках.
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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Светильники с тремя светодиодами
Чтобы светильник создавал равномерное освещение, вместо одного светодиода можно установить три под углом 120 градусов. Светодиоды включают параллельно друг другу. Перед монтажом следует проверить разброс их рабочего напряжения, который должен быть минимальным, иначе из трёх светодиодов ярко гореть будет только один, а остальные — лишь тускло светиться. Простую проверку несложно осуществить, собрав тестовую схему (рис. 2). Если использованы свето диоды из одной партии, они будут светиться практически с одинаковой яркостью (фото 4).
Следует учитывать, что прямое падение напряжения у светодиодов разного цвета свечения значительно отличается (см. таблицу).
Поэтому при параллельном включении светодиодов разного цвета светиться будет тот, на котором падение напряжения меньше.
Светодиоды расположены на плате диаметром 15 мм. Чертёж печатной платы, собранный светодиодный модуль и садовый светильник на солнечной батарее с этим светодиодным модулем показаны на фото 5-6.
Можно изготовить садовые светильники, которые будут гореть разными цветами — красным, синим, жёлтым, зелёным, белым, пурпурным. Необходимо лишь подобрать соответствующие светодиоды. Предпочтение следует отдать сверхъярким светодиодам, которые при одинаковом рабочем токе обладают значительно большей яркостью, чем обычные (фото 7).
Плюсы и минусы
Замысел создать независимую от сетевых источников систему наружного освещения, которое будет само обеспечивать себя электроэнергией, привлекателен и весьма заманчив. Возникает комплекс осветительных приборов, созданный на совершенно иных принципах и создающий новые возможности.
Поскольку соединения с линией электропитания у светильников не имеется, отпадает необходимость в привязке к одному месту. Фонари можно перемещать по мере необходимости, временно устанавливая то в одном, то в другом месте. Значительно упрощается прокладка линий освещения, исчезает необходимость в проведении земляных работ, отпадает потребность в большом количестве дорогостоящего кабеля.
Однако, рассматривая автономную систему освещения, нельзя видеть только положительные стороны от ее использования. Необходимо учесть, что каждый светильник должен обладать собственным комплектом солнечных батарей и накопительной емкостью, позволяющей лампе работать на протяжении всего темного времени суток. Чем оно длительнее, тем мощнее должны быть аккумуляторы и больше площадь фотоэлементов, что усложняет конструкцию и делает ее значительно дороже. В результате может получиться ситуация, когда создание автономной системы окажется значительно дороже, чем монтаж стационарной линии.
Назначение
Автономное освещение на солнечных батареях предназначено для обеспечения нормальной видимости на улицах города или на участках частных домов в темное время суток. В отличие от стационарных фонарей, уличные фонари на солнечных батареях для освещения улиц требуют определенного времени на зарядку аккумуляторов, которая производится в светлое время суток. Как правило, освещение в такие часы не требуется, поэтому оборудование имеет возможность восстановить истраченный за ночь запас энергии.
Подобное освещение можно сделать при помощи обычных светильников и протянутого между ими кабеля или установив светильники на солнечных батареях
Достоинства
Почему частично? Потому что наиболее «ответственные» зоны (ворота, парковка, входные двери) придется освещать стационарно — так надежнее. Зато на остальной площади можно поставить светильники на солнечных батареях. Они имеют целый ряд преимуществ.
- Светильники на солнечных батареях обычно автономны, их не надо никуда подключать. Их устанавливают/развешивают в нужных местах, на этом монтаж закончен, они готовы к работе.
- Включаются/выключаются они сами, от встроенных датчиков.
Простота монтажа и безопасность — два больших плюса - Требуют минимального ухода — надо периодически протирать фотоэлементы и плафон светильника от пыли и грязи.
- Имеют длительный срок службы — от 10 лет и более (при надлежащем качестве).
- Не наносят вреда окружающей среде и абсолютно безопасны, так как работают от низкого напряжения, которое не опасно для человека.
- Если уличное освещение на солнечных батареях сделано на даче, его консервация на зиму и установка занимает совсем немного времени. Надо просто собрать светильники перед отъездом и расставить по приезде.
Недостатки
Как видите, плюсов немало, главный из которых — экономия электроэнергии и очень простой монтаж/демонтаж. Но и минусы есть:
- Садовые и уличные светильники на солнечных батареях свет дают обычно не очень яркий. Использовать их в качестве охранного освещения не получится. Вернее, есть мощные модели, которые применяют даже для освещения автотрасс, но их стоимость совсем негуманная, из-за чего использование их на частных подворьях очень ограничено.
Уличное освещение на солнечных батареях обычно не очень яркое - Количество часов работы в ночное время зависит от погоды: при пасмурной дождливой погоде светильники «запасают» слишком мало энергии. Иногда ее хватает лишь на несколько часов, а не на всю ночь.
- Надежные светильники на солнечных батареях стоят дорого, зато работают надежнее и дольше.
- Солнечные панели имеют ограниченный диапазон эксплуатационных температур. Они плохо переносят сильные морозы и сильную жару. Потому использоваться оптимально могут на территориях с умеренным климатом.
Как видите, вариант не идеальный, но действительно помогает экономить на электричестве, ведь штатное освещение ответственных зон — это далеко не половина расходов на общее освещение двора и сада.
Достоинства и недостатки таких осветителей
Точечный фонарь
Основными преимуществами можно назвать:
- Экономичность: питание происходит за счет энергии солнца. Не требуются электричество, газ, бензин, другие источники энергии.
- Экологичность: сокращается расход невозобновляемых природных ресурсов. К тому же от солнечного освещения не выделяется вредных веществ (углекислый газ, тепло, окиси других элементов).
- Простой монтаж без дополнительных проводов, кабелей, подключения к электрической сети. Снижается вероятность аварий, связанных с повреждением коммуникаций.
- Мобильность.
- Безопасность: светильники на солнечных батареях безопасны для человека в плане повреждений электричеством. Не требуется заземление.
- Автоматизация.
- Большой выбор и разнообразный дизайн.
Недостатки тоже существуют:
- Зависимость от количества солнечных дней и часов. Короткий световой день или пасмурная погода мешают полностью заряжать аккумулятор.
- Нестабильность светового потока в зависимости от степени разряда аккумулятора.
- Трудности с ремонтом. Аккумуляторы и солнечные батареи практически невозможно починить. В случае неисправности требуется их замена.
- На сильном морозе, жаре возможны сбои в работе аккумуляторов.
- Высокая цена. (сомнительная окупаемость)
На что обратить внимание при выборе
Перед покупкой садового фонарика на солнечной батарее следует определиться с тем, какие функции он должен выполнять, и исходя из этого, выбирать модель.
- Тип корпуса. Судя по отзывам покупателей, предпочтение следует отдавать приборам с алюминиевым корпусом, он легкий и морозоустойчивый. Пластик же, несомненно, также легкий, но в результате эксплуатации при несоответствующих температурному режиму условиях может лопнуть.
- Емкость аккумулятора. Тут, казалось бы, все просто, чем она больше, тем лучше. Однако это не совсем так. Светильники с емкими аккумуляторами рекомендуется покупать только в том случае, если вы проживаете в регионе с длинными солнечными днями. В противном случае велик шанс переплаты денег впустую.
- Размер солнечной панели. Тут все просто: чем больше, тем лучше, поскольку от нее зависит скорость заряда аккумулятора.
- Габариты. Если вы планируете установить светильник в одном месте и больше не трогать его, тогда этот параметр можно не учитывать. Для использования светильника в качестве переносного источника света следует выбирать небольшие модели.
- Режим работы устройства, которых бывает три: ночник, постоянное освещение и выключен, реагирует на движение. Первый светит постоянно, но использует при этом незначительную часть своей мощности. Переключение на полную мощность происходит при непосредственном приближении к нему. Второй работает постоянно до окончания заряда аккумулятора или восхода солнца. Третий загорается только при движении.
Важно! Обязательно проверяйте степень защиты от воздействий окружающей среды, в том числе влаги и пыли. Этот параметр обозначается буквами IP. Для уличных приборов он должен соответствовать минимум 44, однако для размещения вблизи фонтанов и искусственных прудиков они не подходят
Там нужны устройства с большим значением IP
Для уличных приборов он должен соответствовать минимум 44, однако для размещения вблизи фонтанов и искусственных прудиков они не подходят. Там нужны устройства с большим значением IP.
Разновидности фонарей на солнечных батарейках
Что сегодня предлагают компании-производители?
Модели в виде столбов с фонарями наверху, которые втыкаются в землю заостренным нижним концом. Есть в этой категории светильники, которые надо обязательно закапывать и даже цементировать. Высота их варьируется от наземных, то есть, уложенных прямо на грунт, до 2,5-метровых столбиков.
Болларды.
Настенный вариант. Их можно крепить на любую поверхность, в качестве которой может выступать забор, стена дома или любой другой постройки на участке.
Встроенные. Эти модели используют для освещения лестниц. Хотя дизайнеры умудряются использовать их во многих местах, главное – включить фантазию.
Подводные. Из самого названия становится понятно, где эти светильники могут быть использованы
Обратите внимание, что их монтаж производится до заполнения водой чащи водоема.
Водонепроницаемые. Эти фонари в виде шаров, водных цветков (лилий) и других форм располагают прямо на воде
То есть, запускают в пруд, освещая гладь водоема. Светящиеся предметы все время находятся в движении после каждого дуновения ветерка.
Сегодня производители предлагают декоративные фонари в виде птиц, бабочек и так далее. Их обычно устанавливают в клумбы.
Гирлянды. Вроде бы ничего необычного в гирляндах нет. Это традиционный элемент дизайна. Но фишка и состоит в том, что этот вид освещения никуда не надо подключать, что создает удобства установки и создания форм и фигур. Ими украшают деревья и кустарники, устанавливают под свесами кровель, обрамляют лестницы и веранды.
Обратите внимание, в чем удобства использования данного вида уличных фонарей. Все дело в том, что любой садовый фонарь из вышеперечисленного списка можно установить там, где вам необходимо
То есть, хотите на улице, хотите внутри дома
Важно, чтобы батарея располагалась на солнце. Поэтому тщательно подбирайте место ее установки
И еще одно замечание. В настоящее время производители предлагают уличные фонари, работающие от солнечной батарейки, с цветными светодиодными лампами. Скажем прямо, каждый день их использовать нет смыла. А вот в праздник это незаменимый атрибут хорошего настроения.
Кстати, если дополнить конструкцию светильников, работающих на солнечных батареях, датчиком движения, то энергии их аккумуляторов может хватить не на один день. Так что экономичным людям над этим стоит подумать.
В чем отличия моделей уличных фонарей
В первую очередь потребители обращают свое внимание на внешние атрибуты. Современные садовые фонари могут изготавливаться из металла, дерева или пластика
Металлические светильники обычно покрываются порошковой краской, что позволяет их эксплуатировать под открытым небом несколько лет. И при этом свой первоначальный внешний вид они не утрачивают.
Деревянные уличные светильники обрабатываются антисептиками и составами, которые отпугивают грызунов и не дают древесине растрескаться. Ну а пластик ничем не обрабатывают, потому что он сам не боится природных нагрузок.
А вот плафоны светильников могут быть изготовлены из стекла разной структуры;
- Закаленное, которое считается самым надежным.
- Гладкое прозрачное. У него самая высокая пропускная способность.
- Рефлекторное.
Что касается типов аккумуляторов солнечных батарей, то их всего два:
- Никель-металлогидридный – дорогой, но с большим сроком службы.
- Никель-кадмиевый.
Принцип работы солнечной батареи
По типу светочувствительного элемента разделение такое:
- Поликристаллический.
- Мультикристаллический.
- Монокристаллический.
Первый – самый дешевый. Уже через год эксплуатации их зарядки хватает от силы на четыре часа. Вторые, если правильно эксплуатировать уличные фонари, прослужат несколько лет. Третьи – самый дорогой вариант, но работает очень долго. Элемент покрывается специальной оксидной пленкой, что не позволяет свету рассеиваться.
Как можно организовать уличное освещение на солнечных батареях
Освещение на улице — сложная система и делится она на несколько составляющих:
- Охранное освещение, которое должно работать всегда, так как от него зависит безопасность. Как правило, это ограда, калитка/ворота, иногда — участок перед домом.
Дежурное освещение — включается периодически, при необходимости. Например, подъездная дорожка должна освещаться, когда по ней едет машина или идет человек; баня — если в ней кто-то парится; сарай, к которому надо подойти в темное время суток.
- Декоративное. Подсветка декоративных элементов, кустов, деревьев, фрагментов здания. Работает обычно вечером, на ночь отключается.
- Функциональное. Чаще всего — это подсветка основных дорожек (от калитки- к дому, от дома — к гаражу и т.п.). Режим работы может быть — с вечера до утра, а может — только вечером и по мере необходимости (при позднем возвращении домой).
Не обязательно все части есть в любом уличном освещении частного дома, но все они могут быть. Большая часть этой системы, или даже вся она, может быть переведена на питание от солнечных батарей. Причем уличное освещение на солнечных батареях можно сделать двумя способами:
Первый — устанавливать светильники и фонари с собственными вмонтированными батареями. Этот способ не требует больших затрат, но надежность его невелика. Каждый такой светильник снабжен собственной небольшой солнечной панелью и аккумулятором, который запасает энергию на протяжении светового дня. Мощность батареи и емкость аккумулятора малы. При нормальном заряде запаса энергии хватает на 10-14 часов работы, а в непогоду — как повезет. Может хватит на час работы. Потому такая система освещения от солнца может быть использована на не очень важных участках. Например, их можно ставить для декоративной подсветки участка, сада, огорода.
Второй способ организации уличного освещения на солнечных батареях — это целая система. Потребуются солнечные батареи определенной емкости, к ним — аккумулятор, который запасет электроэнергию на период пасмурной погоды. Чтобы аккумуляторы не выходили из строя при превышении количества энергии в солнечные дни, нужен контроллер заряда аккумулятора. Все это — недешевые устройства. Зато, при правильном расчете, освещение участка от солнечных батарей будет гарантированным.
Выгодно ли использовать солнечные батареи для освещения участка? Ответ можно дать только в каждом конкретном случае. Эффективность гелиосистем очень сильно зависит от региона и количества солнечных дней. А экономическая выгода (окупаемость) — от тарифов на электроэнергию.
Монтаж
Схема состоит из минимального количества элементов, поэтому монтаж можно без труда осуществить навесным способом. Длины «ножек» деталей будет вполне достаточно, чтобы произвести пайку без применения дополнительных проводов. После окончания монтажа и проверки работоспособности изготовленного светильника все места соединений следует заизолировать с помощью теплового карандаша или соответствующего герметика.
Для тех, кто предпочитает монтировать компоненты на печатной плате, могут сделать это, используя универсальную монтажную плату подходящих размеров или изготовленную самостоятельно.
Потребительские свойства светильников на солнечных батареях
Представленный ниже перечень преимуществ и недостатков «солнечных» светильников – это отнюдь не экспертное мнение, а всего лишь краткий обзор, основанный на беспристрастном анализе отзывов покупателей. Сначала о том, чем хороши такие светильники и какие выгоды они нам сулят:
- богатство выбора – по типу, виду, назначению, дизайну;
- абсолютная безопасность – лампы в таких фонарях обычно светодиодные, а значит, они не греются и не создают риска возгорания;
- простота реализации – нет необходимости в электрической проводке и какой-либо специальной подготовке участка для установки;
- потрясающая экономичность, обусловленная автономностью источника питания и использованием энергии солнечного света;
- практичность – нет нужды в участии «оператора», светильник сам контролирует уровень заряда, сам включается, подзаряжается, отключается. Рабочие лимиты температуры внешней среды – от -30 до +50, никакие погодные катаклизмы такому фонарю не страшны;
- долговечность – это минимум 10 лет бесперебойной эксплуатации, причем окупаются такие приборы в течение полутора-двух лет;
- мобильность – фонари со светодиодами легко перенести в любое место, их можно переставлять в группы и композиции, адаптировать под любой ландшафт;
- качество света – как и прочие осветительные приборы со светодиодными лампами, «солнечные» фонари дают неназойливый свет – мягкий, рассеянный, безопасный для здоровья.
Использование светильников на солнечных панелях позволяет не только ощутимо удешевить освещение любой территории или частного владения, но и создать особую атмосферу в парке, на улице, в любом уголке сада или зоны отдыха.
Что касается недостатков, то один из них – довольно существенный: это относительная дороговизна. Несмотря на широкую доступность, повсеместное распространение и статус востребованности, светильники со светодиодами продолжают оставаться недешевым удовольствием. О китайской продукции не говорим, но отечественные образцы самой бюджетной категории стоят минимум 500-600 рублей – это в основном маленькие точечные, газонные, некоторые настенные.
Но если, к примеру, вам захочется осветить двор, крылечко или чайную зону на даче, то ваш кошелек «похудеет» тысячи на 3-4, если не на все 5.
Помимо этого есть и другие «побочные эффекты» светодиодных фонарей:
в случае поломки приборы такого рода нельзя отремонтировать, их нужно полностью заменить;
есть одно немаловажное требование к месту установки таких светильников – это должен быть участок, куда свободно проникает естественный свет на протяжении шести и более часов. В противном случае полноценная зарядка аккумуляторной батареи будет невозможна;
«солнечные» фонари обычно работают на NiCd-аккумуляторах, которые имеют свойство быстро разряжаться при сильных морозах, а в пасмурную погоду они заряжаются не полностью;
если в светильнике установлена дешевая лампа, светодиоды будут давать неравномерное свечение, интенсивность излучения будет недостаточной, а качество подсветки – низким.. Кроме того, несмотря на заявленную автономность работы таких фонарей, необязательность контроля здесь довольно условная, поскольку контакты все равно придется периодически проверять на предмет окисления
Это одно из условий правильной эксплуатации
Кроме того, несмотря на заявленную автономность работы таких фонарей, необязательность контроля здесь довольно условная, поскольку контакты все равно придется периодически проверять на предмет окисления. Это одно из условий правильной эксплуатации.
Чтобы обеспечить бесперебойную работу светодиодных фонарей, помимо проверки контактов нужно взять за правило и нормальный уход за ними – время от времени счищать с корпуса грязь (сухой щеткой или губкой) и протирать от пыли стекло (мягкой ветошью или спиртовой салфеткой).
Недостатки
Такие приборы используют в качестве подсветки, поэтому не стоит возлагать на них слишком больших надежд. Естественно, при покупке лампы не рассчитывают, что она осветит большую территорию или будет такой же яркой, как прожектор.
Светильники, которые должны работать всю ночь, устанавливают в солнечное место. Так панели накопят большой объем энергии и смогут обеспечить исправную работу на долгое время. У большинства моделей полная зарядка происходит при 10-часовом световом дне. В средних широтах такой показатель достигается только летом, поэтому и светильник используют только в теплое время года.
С учетом описанных моментов такое освещение не может использоваться в качестве основного источника света.
