Светильники на солнечной батарее для дачи: принцип действия, обзор разновидностей и советы по установке

Комплектация солнечных батарей

Несмотря на кажущуюся простоту и элегантность солнечные приборы для освещения — довольно сложное оборудование, которое складывается из:

1. Корпуса. Конфигурация и материал, из которого он изготовлен, может быть различен — от металла до дерева. Также сильно отличается способ монтажа — от настенного и подвесного до специальных опор для установки на грунт.
2. Источник света. Как правило, в качестве источника света применяются лампы на светодиодах;
3. Плафон. Обязательный элемент. Выполняет две функции. Это и защита лампы, и рассеиватель света лампы.
4. Аккумуляторная батарея. Непременная составляющая схемы питания уличного светильника. В вечернее и ночное время он отдает накопленную за световой день электроэнергию светильнику.
5. Солнечный модуль. Нужен как преобразователь энергии солнца в электрическую.
6. Датчик света. Реагирует на изменение смены дня и ночи, что позволяет уличному светильнику включаться и отключаться автоматически.

Кроме того, в работе светильника принимают участие стабилизаторы, диоды, катушки индуктивности. Все они работают над тем, чтобы обеспечить нужные параметры для бесперебойной работы всего уличного освещения.

Если нет необходимости в постоянной службе светильника в ночное время, схему регулирования допускается дополнить датчиком движения. Таким образом, уличный фонарь будет включаться именно тогда, когда в его зоне появится человек.

Конструкции и принцип действия

Все разновидности уличных светильников на солнечной батарее имеют в своей конструкции следующие элементы:

• Фотоэлектрический модуль – основная деталь конструкции, ответственная за поглощение солнечной энергии;
• Конвектор – прибор, преобразующий солнечную энергию в электрическую;
• Аккумулятор – встроенный блок, отвечающий за накопление и хранение преобразованной электрической энергии;
• LED-элемент – светящийся элемент, который расходует минимальное количество энергии;
• Сумеречный датчик – дает системе сигнал о необходимости включения или выключения светильника;
• Контроллер – прибор, который управляет режимом работы светильника и переключением с режима зарядки на режим работы. Контроллер может быть как встроенным, так и внешним;
• Корпус – внешняя часть светильника, внутри которой расположен плафон и лампа. Корпус может иметь дополнительные оптические компоненты, способствующие лучшему распределению светового потока;
• Опору – механическая часть светильника, которая может иметь различный способ крепления.

Принцип работы светильника на солнечной батарее очень прост:

• В дневное время суток фотоэлемент собирает солнечную энергию и перенаправляет ее в конвектор, где происходит ее преобразование;
• Полученная энергия направляется в аккумулятор, где происходит ее накопление;
• С заходом солнца срабатывает сумеречный датчик, и контроллер включает светильник. Начинается процесс потребления накопленной энергии;
• С рассветом сумеречный датчик снова срабатывает и контроллер отключает светильник. Процесс накопления энергии начинается заново.

2 Star Trading Solar Фейерверк

Конструкция выглядит очень нежно и изящно. В нее встроено 90 миниатюрных лампочек, которые, как хрустальные капельки, искрятся в темноте теплым белым светом. В качестве материала в данной модели применялись металл и пластик. Изделие работает при разных погодных условиях, его уровень пылевлагозащиты составляет IP 44.

Несмотря на миниатюрность, приспособление получило размеры 45х26 см. В него встроена аккумуляторная батарея типа ААА, которая входит в комплект. Отличительной особенностью подвесного фонаря считается оснащение датчиком освещения, благодаря чему он автоматически при наступлении сумерек включается, а в утреннее время выключается. Такая модель подойдет для уличного оформления не только частных домовладений, но и летних террас кафе, ресторанов.

Рейтинг семи самых самолучших фонарей на солнечных батареях

К сожалению, хорошие фонари на фотоэлементах стоят не очень дешево

Но экономить на таких фонарях точно не стоит, поэтому, если есть цель установить подсветку на приусадебном участке, а не просто украсить фонарями, в первую очередь, важно обращать внимание на качество моделей

К наиболее популярным и самым распространенным относят:

1. Star Alliance YH0607A-PIR. Модель имеет герметичный корпус, датчик движения, систему, способную оптимально регулировать режим интенсивности света.
2. MJJC-SLYF170. Такой вид имеет небольшую мощность, предназначен для невысокого монтажа. Будет отличным вариантом для освещения подъездного пути, ступеней, лестниц и т.д.
3. MK02500. Такая модель крепится к стенкам, имеет непроницаемый корпус от пылевых частиц и воды.
4. ZY-TYN-T10W. Такой светильник стоит достаточно дорого, но у него есть отличительная особенность, заключающая в мощном напряжении, наличии датчика движения, надежности и длительности эксплуатации.
5. RDF YD04. У светильника имеется достаточно оригинальный дизайн, функциональность высокого качества эксплуатации. Но не обошлось и без нюансов – из-за своей мощности светит достаточно ярко.
6. Sunlight M3. Модель имеет незначительную мощность, поэтому такой вид можно устанавливать сразу по два и более светильника. Отличительная особенность этой модели – превосходный стиль, недорогая цена.
7. Solar Lamp. Модель светит достаточно интенсивно из-за наличия датчика движения. Во время своего срабатывания, освещение светит на полную мощь. Очень выгодно будет установить у входа дома.

Пожалуй, это самые распространенные фонари на солнечных батареях, но есть много других, которые тоже достойны своего внимания

Но, при их выборе, в первую очередь, следует обращать внимание на технические характеристики светильников, и не стоит заказать модели через онлайн-каталоги, так как можно нарваться на фальшивки

Уличные светильники на солнечных батареях

Без грамотного освещения даже богато украшенный дачный сад будет выглядеть в вечернее время неуютно и даже пугающе. Вы можете установить здесь качели, лавочки, статуи или фонтан, но все эти чудеса ночью будут спрятаны во мраке и невидны хозяевам или их гостям.

Конечно, если в каждом уголку прикрепить обычный фонарь и озарять электрическим светом всю ночь свое имение, то подобная красота обойдется людям в конце месяца в очень приличную сумму. Но неплохим альтернативным выходом являются уличные светильники, в которых батарею заряжают солнечные лучи.

Подобные приборы имеют не слишком высокую стоимость и могут иметь самую фантастическую форму, недаром они сейчас охотно раскупаются всеми обладателями загородных дач.

Принцип работы фонаря на солнечной батарее

Космические технологии все больше внедряются в жизнь простого обывателя. Если первые солнечные батареи и аккумуляторы были очень громоздкими, то современные устройства очень уменьшились в размерах.

Это позволило создавать массу недорогих фонарей, работающих от накопленного солнечной батареей заряда, которые можно легко устанавливать непосредственно в доме или вокруг жилых зданий.

Также большим прорывом стало появление очень экономных светодиодных ламп, не уступающих по яркости обычным устройствам, но потребляющим в разы меньше электроэнергии.

https://youtube.com/watch?v=dEPhApL7zqo

Специальные панели поглощают солнечную энергию на протяжении светового дня и, одновременно, занимаются преобразованием ее в удобную для использования электрическую энергию.

Когда светило уходит за горизонт, наступает время срабатывания чувствительного датчика. С приходом сумерек включается реле и настенный или наземный уличный светильник на солнечной батарее начинает работать.

Обычно внутри него находится несколько светодиодов мощностью около 0,06 Вт, которых вполне хватает для освещения прилегающей территории.

Надежность работы солнечных светильников уличного освещения

Погодные условия в ночное время на данные устройства не оказывают большого влияния. Главное, чтобы хватало дневного света для зарядки нужного количества энергии. Обычно герметичный корпус неплохо выдерживает ливни, снег, росу, сильные морозы (до -50°) или жару (до +50°).

Ухаживать за такими практически неуязвимыми фонарями почти ненужно, они не нуждаются в профилактике или заправке каким-то топливом, специальной проводке. Достаточно просто вытирать грязь периодически на защитном стекле, повышая данным образом эффективность излучения.

Правда, это можно сказать только о качественных уличных светильниках на солнечных батареях, дешевые устройства неизвестных производителей выходят из строя обычно намного быстрее.

Из чего делают уличные фонари на солнечной батарее?

Наиболее распространенными являются устройства из стекла, бронзы, пластика, легких сплавов стали. Кроме того можно подыскать приборы, произведенные из экологичного ротанга, бамбука, различных пород древесины европейского происхождения. Все это позволяет делать очень декоративные на вид фонарики, способные украшать усадьбу в любом стиле.

Дизайн бытовых фонарей на солнечных батареях

Подобные устройства сейчас могут выглядеть очень разнообразно. На дачах широко встречаются мощные уличные светильники на солнечной батарее, расположенные на высоких столбах возле въезда в усадьбу и около парадного входа. Также популярны разнообразные небольшие фонарики на коротких опорах.

Последний вид приборов имеет стоимость сравнительно небольшую и их удобно устанавливать в большом числе вдоль дорожек, бассейна, по периметру усадьбы. Всегда очень декоративный вид у уличных светильников шаров на солнечных батареях, имеющих различную расцветку и размеры.

Кроме того сейчас хорошо раскупаются приборы в виде забавных животных и сказочных существ – лягушек, цыплят, гномов, бабочек, птичек. Подобные фонарики очень красивы и способны украшать интерьер даже в дневное время

Характеристики, особенности и выбор комплекта для дачи

Какие есть разновидности солнечных панелей?

На рынке можно найти много разновидностей фотоэлементов, применяемых в системах электрификации на даче. Для этих задач подходят следующие разновидности панелей:

• Монокристаллические. Имеют самую высокую стоимость. Их КПД составляет 15─20 процентов. С помощью таких панелей можно максимально эффективно использовать площадь, получая максимум мощности;
• Поликристаллические. Они дешевле монокристаллических примерно на 15─20% Их площадь на четверть больше первых. Соответственно места для их установки потребуется больше при равной мощности. Сами модули – это прямоугольные фотоэлементы, соединённые последовательно. КПД этого вида панелей 12─15%;
• Аморфный кремний. Такие панели дешевле предыдущего вида на 15 процентов. В этом случае фотоэлементы закрепляются на гибкую основу. КПД получается низкий (около 7 процентов). Такие панели неплохо поглощают рассеянный свет и частично инфракрасное излучение. Специалисты рекомендуют устанавливать их в регионах с высокой облачностью. Благодаря гибкой основе упрощается их монтаж. Но они служат значительно меньше монокристаллических и поликристаллических панелей.

Есть ещё менее распространённые микроморфные панели. Этот вид представляет симбиоз аморфных панелей, в которых есть микровкрапления кристаллов кремния. Их КПД составляет 8─12 процентов и длительный срок эксплуатации.

Выбор мощности

Чтобы вычислить минимальную мощность панелей, которая необходима для ваших условий, можно использовать 2 варианта.

• Значение инсоляции для вашего региона (худший месяц в году) умножается на КПД солнечного модуля. В результате вы получите максимальную месячную генерацию с одного квадратного метра панелей. Далее нужно разделить планируемые затраты электрической энергии на это значение. У вас получиться общая площадь панелей, которая требуется для удовлетворения ваших нужд;
• Второй метод вычисления предполагает деление предполагаемых затрат электричества на величину инсоляции из таблиц (худший месяц). Получится минимальную мощность, выраженная в киловаттах. К полученному значению добавляется 20 процентов, чтобы учесть потери на оборудовании. Чтобы быть полностью уверенным в обеспечении электроэнергией, прибавьте ещё 25 процентов.

Устройство светильника на солнечных батареях

Все уличные светильники на солнечных батареях, для дачи или для освещения городских улиц, имеют единую комплектацию. Независимо от формы, размеров, типа установки они состоят из следующих элементов:

• лампа;
• корпус;
• плафон;
• кронштейн или опорная конструкция;
• аккумулятор;
• контроллер;
• солнечная батарея (фотоэлектрический элемент).

В продаже имеется большое количество светильников подобной конструкции. Все они имеют разные параметры, мощность, уровень яркости и прочие особенности. При этом, фонари для наружной подсветки имеют общую особенность — они не работают напрямую, как это делают часы или калькуляторы, поскольку уличное освещение используется в темное время суток, когда источника энергии на небе нет. Поэтому основным показателем качества фонаря будет емкость аккумулятора и ориентировочное время расходования заряда.

Принцип действия

Фотоэлектрические элементы в светлое время суток принимают поток солнечного света и вырабатывают определенное количество энергии, соответствующее типу конструкции панелей. Эта энергия передается аккумуляторной батарее, которая накапливает ее до полного заряда свей емкости. Если погода пасмурная, зарядка все равно будет происходить, так как некоторое количество энергии панели в любом случае отдадут, но полностью зарядить аккумулятор не удастся. Это сократит время работы фонаря в ночное время.

При наступлении сумерек срабатывает датчик, переключающий систему в рабочий режим. Энергия аккумулятора передается на инвертор, который преобразует ее в напряжение со стандартными параметрами, после чего оно подается на лампы. Их работа будет продолжаться либо до момента получения сигнала от датчика освещенности на рассвете, либо до полного разряда аккумулятора и прекращения подачи питания.

Существуют конструкции, которые работают по упрощенной схеме. Аккумуляторы накапливают энергию, которую отдают на светильник в том же виде. Это возможно для ламп, работающих на постоянном токе. Стоимость таких фонарей меньше, так как отсутствует большая часть аппаратуры, однако, работоспособность и длительность свечения весьма коротки.

Использование на дорогах

Осветительные системы на солнечных батареях, работающие на автомобильных дорогах, используют полноценную схему приема, накопления и преобразования энергии. Они устанавливаются на высокие опоры, позволяющие решить одновременно несколько задач:

• обеспечение оптимального положения солнечных панелей для приема максимального количества энергии;
• высокое расположение светильников способствует более широкому охвату площади;
• аппаратура находится в недоступности для вандалов и злоумышленников.

Состав комплекта осветительного оборудования на солнечных батареях ничем не отличается от обычного набора устройств:

• фотоэлектрическая панель;
• аккумулятор, контроллер и преобразователь, размещенные в шкафу с аппаратурой;
• лампа (как правило, светодиодная конструкция);
• кронштейны, соединительные провода.

Система уличного освещения не допускает отказов или отсутствия света по каким-либо причинам. Поэтому качество аппаратуры, емкость аккумуляторов и прочие параметры оборудования подбираются с таким расчетом, чтобы гарантированно обеспечить ответственную часть дороги нормативным потоком света. Для этого требуется солидный запас мощности на случай многодневной пасмурной погоды. Излишки энергии, накопленные в солнечные дни, сбрасываются в сеть или направляются на питание киосков, расположенных поблизости.

Подсветка пешеходных переходов

В темное время суток, особенно в межсезонье, когда видимость на дорогах резко снижается, необходима качественная подсветка пешеходных переходов. Эффективным способом подсветки является использование автоматических светильников на солнечных батареях. Они зажигаются по сигналу от датчика движения и горят, пока человек не перейдет на другую сторону. Состав комплекта обычный, дополненный устройством контроля движения и реле, обеспечивающим работу светильника в течение нужного для перехода отрезка времени.

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.

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:

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.

Проверка работы системы перед сборкой.

Материалы конструкции

Корпуса светильников на солнечных батареях могут изготавливаться из следующих материалов:

• Пластика;
• Дерева – которое пропитывают специальными составами, защищающими от гниения и от порчи грызунами;
• Металла – с защитным покрытием. Чаще всего это порошковая окраска.

Помимо этого в конструции плафона могут использоваться различные виды стекол:

• Гладкое – имеющее максимальную пропускную способность;
• Рефлекторное – не отбрасывающее прямой солнечный лучи. Это наиболее предпочтительный вариант для уличных светильников, так как такая поверхность может поглощать максимум солнечного света даже в короткие и пасмурные дни;
• Закаленное – обладает высокой прочностью к механическому воздействию. Имеет самую высокую стоимость, но при этом самый длительный срок эксплуатации.

типа аккумуляторов:

• Никель-кадмиевый. Имеют мощность 600-700 мА/час. Обеспечивают работоспособность светильника на протяжении 8-10 часов;
• Никель-металлогидридные – являются более дорогостоящими, зато имеют более длительный период службы.

При изготовлении фотоэлектрического элемента могут использоваться следующие виды кремния:

• Поликристаллический – применяется при изготовлении наиболее доступных по стоимости фотоэлементов. Уже после второго сезона использования продолжительность работы светильника снижается до 4-6 часов в день, то есть элемент склонен к быстрой потере потенциала;
• Мультикристаллический – имеет более продолжительный срок службы. При правильном уходе и эксплуатации сохраняют работоспособность на протяжении нескольких лет;
• Монокристаллический – наиболее дорогостоящий вариант. Но затраты при этом полностью оправдывает устойчивость элемента к неблагоприятным погодным условиям. Отличается самым продолжительным сроком службы.

Выбирая тип кремния необходимо ориентироваться на условия эксплуатации светильника. Если планируется использовать его в декоративных целях и только на протяжении нескольких месяцев в году, можно приобретать поликристаллические модели. Для круглогодичного использования лучше подойдут моно- или мультикристаллические модели.

Подбор деталей для изготовления

Большинство солнечных фонариков создаются с солнечными панелями, которые по площади не превышают 9 кв см. Чтобы своими руками сделать осветительный прибор без использования электричества потребуется электрические элементы со следующими характеристиками:

• диоды от 1 до 1,5 вольт;
• аккумуляторы, имеющие накопительный объем 3000 мА и вырабатываемым напряжением 3,6 вольт;
• солнечные панели общей площадью 60х60х4 мм, которые отличаются выработкой 4,4 вольт с 90 мА;
• для управления понадобятся 4 резистора МЛТ 20 кОм;
• транзисторы КТ503;
• стеклянный элемент в качестве плафона;
• основание из ПВХ.

Все описанные выше элементы будут располагаться на одной плате, которую можно спаять самостоятельно. Чтобы упростить процесс в радиомагазинах можно найти универсальные платы, которые позволят быстрее приступить к работе над светодиодным фонариком.

Для создания схемы необходимо запастись многожильным проводом из меди, который позволит расчертить электрические дорожки.

Максимально в одну схему можно включить 4 фонарика. При грамотной сборке этот светильник будет работать гораздо дольше покупного.

Для сборки светодиодного фонаря нужно будет не только подобрать подходящие материалы, но и позаботиться об инструментах:

1. сверле;
2. канцелярском ноже;
3. паяльнике с припоем;
4. карандаше.