Применение фонарей на солнечных батареях: области использования, руководство по ремонту

Виды светильников на солнечных батареях

Не трудно понять, почему приборы на солнечных батареях сейчас столь популярны. Конечно, здорово, что такое освещение позволяет не платить за электричество, но для многих главным плюсом все же является возможность монтировать светильники, не прокладывая проводку. Все что нужно – вынуть прибор из коробки и установить его, например, около дорожки. На большинстве моделей присутствуют датчики темноты, так что вам даже о включении света не нужно думать – все происходит автоматически.

Данная технология развивается очень быстро. Светильники на солнечных батареях выглядят все более привлекательными, их свечение становится ярче, а время бесперебойной работы при этом увеличивается. Чтобы понять какой прибор подойдет именно вам, необходимо ознакомиться с ассортиментом и основными видами.

• Светильники на коротких подставках отличаются низкой ценой и простотой установки. Вы просто вдавливаете ножку в грунт и монтаж закончен.
• Подвесные фонари крепятся к потолку беседки, на ветки деревьев или на забор. Их можно использовать как предмет декора.
• Для подсветки забора зачастую используют светодиодные прожекторы, мощность которых приравнивается к лампе накаливания в 100 Ватт.
• Уличные фонари, установленные на ножку или столб. Используются на парковках, дворах с большой площадью или садах. Также применяются для освещения автомобильных дорог.
• Для подсветки фасада здания используют настенные солнечные светильники.

О назначении «солнечных» светильников

При покупке осветительных приборов для сада важно учесть, какую функцию они будут выполнять. Всего различают три группы освещения: декоративные, для дорожек и прожекторы

Декоративные светильники

Декоративные лампы придают приятное освещение вашему участку. Они отмечают конкретное место, их цель вовсе не связана с максимальной освещенностью территории. Из-за слабого светового излучения срок службы декоративной подсветки значительно превышает аналоги на солнечных батареях. Достаточно частое явление, когда декоративное освещение работает несколько ночей подряд, зарядившись в один яркий солнечный день.

Зарядка приборов происходит полноценно даже в пасмурную погоду. Обычно эти светильники испускают не белый, а желтый свет, некоторые модели даже способны мерцать и создавать эффект пламени. Благодаря желтому цвету, потребление электричества у таких светильников снижено. Помимо эстетической функции декоративные автономные светильники используются и для освещения потенциально опасных мест. Это зона хранения инструментов, область с декоративными элементами ландшафта и так далее. Светильники-декорации являются самыми доступными, отличаются сравнительно низкой стоимостью.

Светильники для дорожек

Эти светильники освещают дороги и тропы на участке. Таких приборов, как правило, требуется несколько вдоль всей дорожки. Такой подход позволяет максимально обезопасить путь. Существует несколько способов крепления: их можно подвесить, воткнуть в землю или же просто поставить на поверхность. Свет в таких приборах всегда направлен вниз.

Большинство моделей светильников для дорожек оборудовано ручными переключателями. Таким образом экономится заряд, а приборы используются только при необходимости. Самые удобные светильники оборудованы датчиками движения, которые включаются автоматически при приближении объекта к дорожке. Этот тип фонарей дает освещение средней мощности и относится к средней ценовой категории.

Прожекторы

Эта разновидность автономных светильников сама мощная, поэтому подобные приборы стоят дорого

Важно понимать, что большая мощность не подразумевает отдачу света, аналогичного характеристикам прожектора в 100 ватт. Максимальная мощность автономного прожектора напоминает 40-ваттную лампу накаливания, и этого вполне достаточно

Большинство приборов сконструировано таким образом, что их можно монтировать разными способами. Вы можете осветить прожекторами вход в дом, на участок или парковку. Как правило, именно эти лампы на солнечных батареях отличаются повышенной прочностью. Несомненно, все подобные светильники защищены от погодных условий и прямого солнечного света, но в данном случае уровень защиты гораздо выше. Особенности конструкции позволяют получить больше света при низких температурах.

Использование и уход

устройства регулярно протирают влажной тканью, собирая пыль и грязь

Это обеспечит максимальное поступление световой энергии к солнечной панели. Соответственно, после осадков плафоны протирают сухой, чистой тканью.

Если светильники не предполагается использовать в зимнее время, то, по окончании сезона их собирают, очищают от пыли и кладут на хранение в сухое темное помещение (аккумулятор рекомендуется хранить отдельно, тщательно укрыв, чтобы избежать случайной зарядки).

У закрепленных светильников вынимают по возможности батарею, ждут ее полной разрядки и кладут на хранение в темное сухое помещение.

Крупные уличные фонари, пригодные для работы в зимнее время, продолжают использовать в прежнем режиме, тщательно следя за чистотой плафонов.

Достоинства садовых солнечных светильников

Устройства имеют как минусы, так и плюсы, которых все же больше.

Среди положительных сторон данных приборов выделяют:

• возможность установки в любом месте;
• конечно же, экологичность;
• экономия электрической энергии;
• простота в монтаже;
• надежная работа аккумулятора – он защищен от проникновения влаги, грязи и пыли, поэтому светильники можно устанавливать возле водоемов;
• не требует приобретения дополнительного оборудования;
• наличие разнообразных моделей устройств, что позволяет украсить сад;
• долгий срок эксплуатации.

Существуют следующие недостатки солнечных фонарей:

• не терпят низкие температуры, поэтому в зимний период их необходимо демонтировать;
• устанавливать фонари нужно таким образом, чтобы на него не падали прямые солнечные лучи;
• в основном применяются в качестве декора;
• высокая стоимость.

Несмотря на ряд отрицательных качеств, светильники на солнечных батареях пользуются огромной популярностью. Они прекрасно заменяют обычные осветительные приборы. Благодаря разнообразию форм и цветов, возможно использование их для ландшафтного дизайна. Устройства могут применяться для освещения отдаленных участков сада.

ФОНАРЬ С СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕЕЙ

Как извесно, прогресс не стоит на месте. Развитие новых технологий обусловило появление на рынке новых сверхъярких светодиодов, стоимость которых с каждым годом снижается. Появилось и много инновационных изделий на основе этого полупроводникового прибора. Все эти новшества возникают только благодаря одной цели — энергосбережению. Государством, внедряющим повсюду новые »зеленые технологии», является Китай (уже перещеголявший в плане инноваций и схемотехники Японию). Рынок просто заполонили светодиодные (и не только) девайсы из Поднебесной, цена которых довольно демократична, по сравнению с аналогичными изделиями европейских производителей. Одним из новаторских устройств,массово ввозимом в нашу страну, является садовый декоративный светодиодный фонарь с зарядкой на солнечной батарее.

Рассмотрим его подробнее. »Вскрытие» пациента показало вот что. Питается светильник от NI-MH (никель-металлгидридного) аккумулятора емкостью 600мА*ч напряжением 1,2В.

В качестве осветительного элемента применен обычный сверхяркий светодиод белого свечения; в роли зарядного устройства выступает солнечная панелька размером 5 на 5см, выдающая в погожий солнечный день до 2,3В напряжения. Осмотр печатной платы устройства практически ничего не прояснил — кроме токового дросселя и неизвесной микросхемы, с 4 выводами и надписью на корпусе 5252F на плате ничего нет! Поиск по базам даташитов и базам LED преобразователей (драйверов) тоже ничего не дал.

По всей видимости это очередная инновация китайских мастеров (копирование фирменной микросхемы с упрощением внутренней части).

Так как светильник с одним светодиодом светит довольно тускло (оно и понятно, ведь главная цель такого девайса — декоративная функция) была предпринята попытка модернизации. Во первых, колпак светильника из прозрачного пластика недостаточно рассеивает направленный поток света от диода, поэтому для усиления эффекта рассеивания была предпринята попытка оклеить внутреннюю часть крышки плафона фольгой.

Помимо этого можно посоветовать применить вместо одного светодиода три сверхярких, включенных в паралель, хотя это сократит время свечения светильника с 8 часов до 4-6. Можно пойти другим путем — заменить дроссель на более мощный и диод на матрицу из 4 диодов. Эта модернизация также сокращает время свечения прибора в темное время суток. Если же эксперименты привели к поломке электронной части изделия, то ремонт можно произвести только полностью заменив электронную начинку (ведь микросхемы с такой маркировкой не продаются ни в одном из российских радиомагазинов). Можно полностью заменить внутреннюю схему, применив разработку инженеров из Дании и построив транзисторный преобразователь.

Или обратиться еще к одному западному источнику.

Дроссель для этой схемы придется мотать на ферритовом кольце диаметром 10 и толщиной 3мм. Обмотка содержит две секции по 20 витков провода 0,2-0,3мм. Вообще же тема применения преобразователей для сверхъярких светодиодов довольно обширна и интересна с точки зрения экспериментов.

Что же касается нашего светильника, то он практически вечный (если конечно активно не вмешиваться в его работу). Неисправности, которые могут в нем возникнуть, носят специфику всех приборов, работающих на открытом воздухе — окисление контактов в аккумуляторном отсеке, непропай радиоэлементов и окисление дорожек под действием осаждающейся из воздуха влаги (можно покрыть плату дополнительным слоем цапонлака), выход из строя батареи. Батарею можно заменить на аналогичную Ni-Cd (никель-кадмиевую). Для профилактики батареи желательно хотябы раз в месяц заряжать ее от сетевого зарядного устройства, либо поставить переключатель, для отключения питания схемы светодиода, а аккумулятор зарядить полностью в течении 2-х световых дней (все таки у нас не Африка, бывают и пасмурные дни). Данный декоративный светильник исправно проработал в течении 2-х дачных сезонов (без замены батареи), и при всей своей простоте и неприхотливости является изделием, несущим в себе смысл главной в наше время технологической идеи — энергосбережения!

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:

1. Никель-металлогидридный – дорогой, но с большим сроком службы.
2. 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.

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.

Устройство и основные характеристики

Электрический фонарь работающий на электрической энергии, получаемой путем преобразования солнечной энергии, в своем составе имеет следующие элементы:

• Фотоэлемент – солнечная панель, является устройством, преобразующим солнечную энергию в электрическую;
• Аккумулятор (батарея) — устройство, являющееся накопителем электрической энергии;
• Источник света – светодиод, элемент устройства, который при прохождении через него электрического тока, излучает световой поток (светится);
• Датчик освещенности – фотореле, отвечает за включение устройства, при понижении уровня освещенности ниже заданных параметров, и отключение – при достаточном уровне освещения;
• Электронный элемент (на приведенной ниже схеме не показан) – отвечает за контроль уровня заряда аккумулятора и уровень свечения светодиода;
• Выключатель – коммутационное устройство, посредством которого, фонарь полностью выводится из режима работы. 

Работа источника света, работающего на солнечной батарее, осуществляется следующим образом:

1. Источник света (фонарь), может работать только при включенном выключателе.
2. Фонарь устанавливается на выбранном участке территории, где присутствует достаточное естественное освещение.
3. Днем, под воздействием солнечных лучей, посредством работы солнечной панели и электронного элемента (микропроцессор, электронная схема с использованием транзисторов и т.д.), вырабатывается электрический ток.
4. Вырабатываемый ток, накапливается в батарее.
5. При снижении уровня освещенности, который контролирует фотореле, и наличии достаточного заряда аккумулятора, происходит включение в работу источника света – светодиода, фонарь включается.
6. При увеличении освещенности – фотореле выключает цепь питания светодиода, фонарь выключается.

Основные характеристики источников света, работающих на солнечных батареях:

Способ установки, характеризующий возможности использования. Это могут быть:

1. Опоры наружного освещения улиц и дорог.
2. Настенные светодиодные светильники – используемые для подсветки зданий и сооружений.
3. Светильники для парков, газонов и садовых дорожек.
4. Болларды.
5. Декоративные светильники и фонарики-брелоки.

• Электрическая мощность, напряжение питания и мощность светового потока.
  Могут быть различны по техническим характеристикам, определяются производителями устройств.
• Материал корпуса.
  Изготавливаются из металла, пластика и дерева с плафонами из разных видов стекла: закаленное, гладкое или рефлекторное.
• Тип и количество светодиодов.
• Габаритные размеры.
• Стоимость.

Зачем нужен садовый светильник на солнечной батарее

По нашему скромному мнению, такие светильники можно считать скорее игрушкой, чем устройством, приносящим конкретную пользу. Еще хорошо, что матовый плафон несколько рассеивает излучение светодиодов. Просто нам довелось видеть, как работают подобные светильники с прозрачными пластиковыми плафонами. Свет ярких светодиодов реально «режет глаза». Находиться в саду, освещенном таким образом, крайне неприятно.

Так зачем же они нужны?

Скорее всего их стоит располагать там, где сами устройства будут не видны, но подсветят видимые участки сада. Например, за стволом дерева, в кустах, на ветвях елей и т.д. При этом не надо забывать о том, что для подзарядки светильников на солнечных батареях нужен солнечный свет. Иначе они не проработают и десяти минут.

Автономное солнечное освещение на улице: плюсы и минусы

При всей своей необходимости, уличное освещение — весьма затратная статья. Даже на участке частного дома оплата электроэнергии, использованной на наружное освещение, составляет заметную сумму, а если оценить расходы в масштабах города, то величина расходов возрастает в сотни раз.

Вариантов снижения затрат найдено немало. Один из привлекательных вариантов — уличное освещение на солнечных батареях, позволяющее исключить потребление энергии из сетевых источников. Рассмотрим, насколько эта идея способна решить проблему и заменят ли «солнечные» фонари традиционные технологии наружного освещения.

Рекомендации по выбору

А ведь совсем недавно солнечные батареи были новинками и считались дорогостоящими источниками энергии. В настоящее время в садовые светильники при изготовлении устанавливаются небольшие панели. Во время светового дня энергия накапливается в батарее, а в темное время суток она даёт питание осветительному прибору. Подобрать оптимальный вариант освещения из образцов, представленных на отечественном рынке, можно воспользовавшись рекомендациями опытных экспертов. Первое требование: светильник должен быть не только внешне красивым, но быть ещё экономным и производительным.

Придомовая территория обязательно должна иметь освещение входа, дорожек и различных зон.

Фонари на солнечных батареях — это лучший способ для обустройства загородных владений. Многие приборы достаточно просто вкопать в землю, на эту процедуру уходят считанные минуты.

Преимущества таких устройств:

• независимость от электросети из-за влияния солнечной энергии;
• экологичность;
• простота установки (не нужны провода, соответственно, экономится время и материальные ресурсы;
• безопасность моделей;
• отсутствие необходимости ежедневного обслуживания;
• современный декор, служащий для украшения ландшафта;
• возможность оборудовать осветительные приборы датчиками движения и звука:
• выбор любого количества ламп.

Не обходится и без недостатков:

• в холодное время года из-за переохлаждения аккумулятора может произойти сбой, а летом возможен перегрев;
• почти все светильники не ремонтопригодны;
• в короткий световой день аккумулятор плохо заряжается, и фонарь может эффективно работать всего пару часов;
• простотой установки пользуется похитители;
• световой поток недостаточно мощный по сравнению со стационарными светильниками, поэтому модели в основном служат для украшения сада.

Разновидности и критерии выбора

Фонари делятся на несколько типов. Первая большая группа — это настенные светильники. Они предназначаются для стационарного крепления. Эффективная подсветка делает дом или вход очень красивым. Существенный недостаток таких моделей — необходимость устанавливать такие элементы только на солнечной стороне сооружение. Бывают парковые фонари огромных размеров. Обычно они изготавливаются из нержавеющей стали и отличаются громоздкостью, конструкция имеет высокую степень герметичности. Фонари имеют способность работать длительное время, иногда несколько суток в пасмурную погоду. К этой же группе можно отнести встраиваемые приспособления. Их можно монтировать в элементы фасада, например в лестничные пролёты.

Газонные светильники очень компактны и более доступны. Они работают на светодиодах и потребляют минимальное количество электроэнергии. Такие лампочки украшают газоны, дорожки и садовые участки. Пользуются популярностью также грунтовые разновидности.

Разнообразен и дизайн. Торговые сети представляют приборы, имеющие разную форму и стиль. Дизайн можно выбирать в зависимости от ландшафта участка и экстерьера дома. Бывают модели в виде шара, они подходят для освещения входа или двора. Прямоугольные и конусообразные конструкции, помогут красиво подсветить фасад жилого здания или беседки. Цилиндрические приборы гармонично освещают газоны и прекрасно выделяют дорожки

Важным показателем является степень защиты. Пыле- и влагозащита определяется по специальному обозначению в виде латинских букв IP и цифр. Чем больше числовое значение после литер, тем герметичней изделия. При IP, равном 44 и выше обеспечивается максимальный уровень защиты. Датчик движения — не менее важный элемент прибора. Чтобы светильники не работали всю ночь, а только по мере необходимости, приборы оснащены датчиками движения. Они включают лампочку в тот момент, когда к датчику будет приближаться объект. Это позволяет экономно расходовать электроэнергию.

Как устроены фонари на солнечных батареях?

В солнечных светильниках можно выделить следующие элементы:

Солнечная батарея под воздействием ультрафиолета вырабатывает электрический ток и заряжает им аккумулятор, который в свою очередь в темное время суток питает светодиод.

При полном заряде аккумулятора солнечные фонари работают 8 часов. Причем работа светильника не зависит от погодных условий, потому что ультрафиолет проникает сквозь облака. Только поздней осенью аккумулятор фонаря не может зарядиться полностью. Это связано с тем, что световой день становится короче. Даже в таких условиях светильники будут работать, правда, немного меньше.

Как собрать садовый светильник на солнечных батареях своими руками

Типовая схема таких светильников очень простая, она состоит всего из семи элементов:

• резистор 47КОм;
• резистор 56Ом;
• диод КД243А (либо импортный 1N4001/7/ 1N4148);
• транзистор КТ361Г (либо импортный 2N3906);
• аккумулятор 3,7В/1500мАч;
• солнечная панель 5,5В/2Вт;
• светодиоды — один мощностью 3 Вт или несколько по 1-1,5Вт.

Ниже приведена базовая схема светильника на солнечной батарее.

Принцип действия предложенной цепи прост. Когда солнечный свет падает на панель, транзистор закрыт, и энергия накапливается на аккумуляторе. Когда на солнечную панель перестает попадать свет, транзистор открывается, и ток идет на светодиоды. Таким образом, в течение светового дня светильник заряжается, а вечером и ночью он светится. Для заряда хватает восьми часов, а время работы зависит от емкости аккумулятора и силы свечения светодиодов.

Собрать схему способен даже начинающий любитель. Есть несколько вариантов монтажа.

• Самостоятельно сделать небольшую плату (2х3см), вытравить на ней дорожки, а затем припаять все элементы схемы.
• Собрать схему без платы навесным монтажом. Но тогда позаботьтесь о качественной изоляции для стыков проводков и элементов, чтобы при помещении всех элементов в корпус фонарика не случилось замыкания цепи.

В обоих случаях схема без труда поместится в колпачке от дезодоранта. Там же можно разместить и аккумулятор. А солнечную панель при помощи термоклея можно прикрепить сверху. Для усиления яркости светильника используйте отражатель. Его делают из фольги или старого компакт-диска.