Садовый светильник на солнечной батарее своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 05.10.2024

Когда закончено строительство дачного домика, убран строительный мусор, самое время подумать о благоустройстве дачного участка. Определены места для беседки, для цветочных клумб, возможно, для бассейна. Намечены дорожки. И вот тогда возникает вопрос, а как освещать все это хозяйство. Можно, конечно, воспользоваться фонарным столбом и общей лампой уличного освещения. Но при этом вряд ли в темное время суток получится та неповторимая атмосфера таинственности и уюта, которую можно создать с помощью небольших разнообразных светильников, разбросанных в разных местах участка.

Установить такие светильники по всему участку не так уж и трудно. Но к ним нужно подвести электропитание. А как? Рыть траншеи и тянуть к ним кабель? Или, чего хуже, повесить на столбах провода? И устанавливать на каждом светильнике свой выключатель? Это нерационально. Проблему можно решить значительно проще. На участке устанавливаются светильники на солнечных батареях. Магазины предлагают огромный выбор таких светильников. От самых простых и дешевых, до самых сложных и дорогих, художественно выполненными, с программным управлением, с разноцветным свечением.

Но самые дешевые потому и дешевые, что качество их оставляет желать много лучшего, а через год-два службы их спокойно можно будет выбрасывать. А качественные светильники, которые удовлетворили бы любой взыскательный вкус, стоят дорого и не всегда по карману. Вот тогда на помощь приходит смекалка, и умельцы делают фонари на солнечных батареях сами, своими руками. Такой фонарь, сделанный, сделанный с любовью, на совесть, будет служить верой и правдой не один год. Сделать его абсолютно не сложно, как это может показаться поначалу. Могут возникнуть некоторые затруднения с выбором дизайна внешнего вида фонаря, но это уже будет зависеть только от художественного вкуса. Ну, и в какой-то степени, от того набора комплектующих деталей, из которых будет собрана электрическая часть фонаря.

Набор комплектующих элементов для фонаря на солнечной батарее

Прежде чем приступать к покупке деталей, нужно определиться, сколько светильников будет установлено и в каких местах. Какова будет их мощность. Определившись с этим, можно начать подбирать комплектующие элементы для светильников.

Естественно, для фонаря на солнечных батареях в первую очередь нужно приобрести солнечные модули. В продаже имеются гелиевые преобразователи различных модификаций, качества и эффективности. Если учесть, что основное назначение этих преобразователей состоит только в том, чтобы за световой день зарядить аккумулятор, то вполне достаточно приобрести в розницу некоторое количество солнечных модулей, из которых при необходимости можно собрать достаточно мощную батарею.

Для этих целей вполне подходит солнечная батарея на базе поликристаллического кремния 5.5 В, 90 мА, имеющая размеры 65х65х3 мм. Эта батарея ламинирована силиконом, благодаря чему батарея полностью защищена от всякого рода механических воздействий и от влаги. Это также позволило свести вес батареи до минимума – всего 15 грамм. Батарея идеально подходит для зарядки аккумуляторов 3.6 В – 4.8 В. Стоимость батареи в розницу 137 рублей.

Солнечные батареи Solar Panel 65×65

Следующий компонент светильника – аккумулятор. Для него вполне подойдет литий-ионный аккумулятор с выходным напряжением 3.6 В и емкостью не менее 3000 мАч.

Из имеющихся в продаже сравнительно недорогих аккумуляторов можно выбрать комплект, состоящий из четырех литий-ионных аккумуляторов модели 18650. Каждый аккумулятор имеет выходное напряжение 3.7 В при емкости 9800 мАч. В комплект поставки входит также зарядное устройство, которое может оказаться совсем нелишним, например, для первичной зарядки аккумуляторов. Аккумуляторы имеют такие размеры: диаметр –17 мм, высота – 65 мм. Цена комплекта (с зарядным устройством) – 411 рублей.

Комплект аккумуляторов модели 18650 с зарядным устройством

Далее нужно выбрать светящийся элемент. Наиболее подходящим для этих целей является светодиод. Можно, конечно, использовать и светодиодные лампы, но они будут расходовать слишком много энергии. Современные светодиоды с повышенной яркостью вполне могут удовлетворить любые потребности, поскольку для каждого конкретного светильника их можно устанавливать в нужном количестве.

Для таких фонарей вполне подойдет пятимиллиметровый сверхъяркий белый светодиод типа 3Н5 (helmet). Обычно он применяется в наружной рекламе, в различных электронных табло, в дорожных знаках. Так что для фонаря он подойдет вполне. Он может эксплуатироваться при температуре от -55°С до +50°С. Стоимость одного такого светодиода – 10 рублей.

Сверхяркий белый светодиод типа 3Н5 (helmet)

И, наконец, сердце светильника – электронный блок управления. В его схеме четыре резистора, стоимостью по 1.5 рубля каждый, два транзистора типа КТ503, стоимостью по 9 рублей каждый, один диод Шоттки 11DQ04, стоимостью 24 рубля. Это все размещается на одной плате.

Транзистор КТ503

резистор МЛТ 22 кОм

диод Шоттки 11DQ04

Отдельно подключаются солнечная батарея, аккумулятор, светодиод. Можно, конечно, все это собрать на кусочке пенопласта, текстолита, картона. Но ни один уважающий себя мастер, собирающий что-либо для себя, не позволит себе такую неряшливость.

Для монтажа блока вовсе не обязательно рисовать и вытравливать печатную плату. Для этих целей замечательно подойдет универсальная макетная плата DIY PCB 42×25мм. Эта плата предназначена специально для монтажа и настройки собственных электронных схем. Она изготовлена из высококачественных материалов и имеет позолоченные контакты. Габариты такой платы 45х35х2 мм. Вес 2.8 грамма. Стоимость упаковки 235 рублей. В упаковке 4 такие платы.

Универсальная макетная плата DIY PCB 42х25мм

При изготовлении блока электроники для монтажа лучше всего использовать провод марки МГТФ 0,2. Это многожильный гибкий медный провод во фторопластовой изоляции. Работает в температурном диапазоне от -60°С до +220°С.

Провод МГТФ 0,2

Рабочие напряжения – до 250 вольт переменного тока с частотой до 5 кГц или до 350 вольт постоянного тока. Моток такого провода в 190 метров стоит порядка 15 рублей.

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.

Схема электронного блока управления фонаря на солнечных батареях

Принцип действия электронного блока предельно прост. Схема работает следующим образом. Пока солнечная батарея освещается солнцем, она вырабатывает ток, который через диод Шоттки осуществляет зарядку аккумулятора. Одновременно ток поступает на базу транзистора Т1 и открывает его.

Так как транзистор Т1 открыт, то на базе транзистора Т2 держится нулевой потенциал, и этот транзистор закрыт. Когда наступает темнота, солнечная батарея прекращает вырабатывать электричество, транзистор Т1 закрывается, на базу транзистора Т2 через резистор R2 поступает ток, открывающий его. Тем самым создается цепь питания светодиода. При этом диод Шоттки предотвращает разряд аккумулятора на солнечную батарею.

Принципиальная схема блока управления фонаря на солнечных батареях

Емкости и заряда аккумулятора достаточно для питания нескольких таких светодиодов, которые будут создавать нужный световой поток. Данная схема позволяет включить параллельно до трех-четырех светодиодов.

Что касается внешнего вида фонаря, то здесь все зависит от фантазии мастера и его вкуса. Форму можно придать любую, которая будет более всего гармонировать с окружающей средой. Это могут быть и просто фонарики для освещения дорожек, это могут быть гирлянды для деревьев, кустов, это могут быть декоративные светильники для беседок, для освещения фонтанов. Но все они будут служить долго и верно. Потому что сделаны они были своими руками.

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.

Централизованное освещение на солнечных батареях

Если дача подключена к центральному электроснабжению и имеет проводку, целесообразно использовать солнечные модули для получения электричества, которое будет идти на нужды всего дома. Для этого потребуются специальные модули, которые, как правило, устанавливаются на крыше.

Освещение на даче своими руками с помощью альтернативной энергии организовывается в несколько этапов.

Выбор и покупка солнечной батареи.
На поверхность, где будут установлены батареи, крепят опорные элементы и скобы.
На фиксирующие элементы крепят рейки.
После того как рейки установлены, на них накладывают сами солнечные батареи.
С помощью проводки, идущей в комплекте, происходит подсоединение к действующей системе проводки дачи.

Процесс монтажа не представляет большой сложности, поэтому остановимся подробнее на первом пункте. При выборе батареи, преобразующей энергию солнца, в первую очередь нужно смотреть на качество материала. Если предполагается установка на крыше, алюминиевый каркас должен быть лёгким, чтобы кровля его выдержала.

Функциональные характеристики зависят от мощности. Для обеспечения светом дачного домика достаточно модулей с мощностью 12—24 В.

Комплект стандартной солнечной батареи включает в себя:

контроллер заряда аккумулятора;
инвертор;
проводку;
предохранители;
коннекторы;
защитные автоматы.

Отдельные модели могут включать дополнительные элементы. Например, некоторые содержат счётчик энергии для контроля её расхода.

Альтернативное освещение внутри дома ничем не будет отличаться от обычного, работающего от централизованного электричества. Можно использовать любые лампы: накаливания, галогеновые, светодиодные. С помощью подобной энергии могут работать не только лампочки, но и другие электроприборы: электроплиты, обогреватели.

Если в земле проложены провода, уличную подсветку тоже подключают с помощью такой системы. По сути, в проводке дома будет точно такое же электричество, только преобразованное из солнечной энергии.

Уличные лампы на солнечных батареях

Интересным украшением сада могут быть также солнечные световые шланги, которые можно использовать для выделения контура уступов или горшков, создания интересной статуэтки, а также для украшения стен в беседке.

В качестве романтического украшения балкона или беседки подойдет традиционная лампа фонарь на солнечной батарее или ажурные фонари. Они будут давать немного света, но они будут хорошей декоративной деталью.

Еще одно практическое применение солнечных ламп — использовать их для выделения номера улицы на стене здания. Такие лампы не дают слишком много света, поэтому, если мы хотим более решительное освещение сада или террасы, мы можем выбрать бра, отражатели или солнечные лампы с немного большей мощностью (несколько ватт).

Этот тип освещения может быть установлен на стене здания или размещен на специальной ножке в земле. При свете таких ламп невозможно читать книгу, но, несомненно, будет легче найти садовую лестницу, подъездную дорожку к гаражу или кресло в гостиной.

Честно скажу: перепробовал несколько вариантов, но каждый раз уходил в сторону усложнения схемы. Зато "сын ошибок трудных" вывел на очень интересный вариант. НАСТОЛЬКО ВСЕ ПРОСТО!

От Вас не требуется никаких специальных знаний, только умение припаять провод!

Светильник при покупке выглядит так

Для переделки понадобятся следующие детали:

1. Литий ионный аккумулятор 18650 (202 рубля на Али или бесплатно из старых батарей ноутбуков)

2. Модуль зарядки литий ионного аккумулятора (25 рублей на Али)

3. Светодиод 1 Вт. на радиаторе (11 рублей на Али, но при покупке 25шт.)

4. Выключатель (5 рублей в местном ларьке радиодеталей)

5. Резистор 3,2 Ом (0,2 рубля в местном ларьке радиодеталей)

Все это на припаять вот по такой схеме

Красным обозначены провода по которым идет плюс, синим -минус. ВОТ и ВЕСЬ СВЕТИЛЬНИК. Осталось это все закрепить в корпусе.

Сейчас набегут эксперты и начнут доказывать, что вместо резистора надо поставить модуль драйвера для светодиода. Отвечаю : мы договорились, что схема будет максимально простой. Через светодиод идет ток около 250 мА (по паспорту максимальный ток 350мА) и яркости хватает за глаза.

Я на своем светильнике решил добавить еще и экономный режим, поэтому добавил еще 3 сверхряких светодиода 5мм. через отдельный выключатель. В принципе он особо и не нужен.

Выпиливаем в крышке светильника отверстия под выключатели и под разъем микро-USB модуля зарядки.

Чтобы светодиод лучше охлаждался закрепил его на шайбах. Практика показала, что радиатор светодиода едва теплый и можно просто приклеить к корпусу.

Для размещения аккумулятора не оказалось под рукой контейнера (холдера). Согнул две полоски жести буквой "М", припаял к ним провода и прикрутил изолентой.

Каждую весну в хозяйственных магазинах появляется широкое предложение садовых светильников на солнечных батареях. Цена светильников колеблется от 37 рублей до 1500 — 2000 рублей. Принцип работы светильника прост. Солнце в течении дня освещая солнечный элемент светильника заряжает встроенный аккумулятор. А с наступлением сумерек, когда солнечная батарея не дает уже энергии, электроника светильника включает схему электронного преобразователя, который преобразует запасенную энергию аккумулятора в более высокое напряжение для питания сверхъяркого светодиода. Заглянем внутрь светильника и определим его электронную начинку.

Конструкция солнечного светильника

Все солнечные светильники малого и среднего ценового диапазона в настоящее время оборудованы практически одинаковыми солнечными батареями площадью не больше 9 квадратных сантиметров. Солнечная батарея заряжает аккумулятор. Размер и емкость аккумулятора зависит от габаритов светильника и честности производителя. Как правило применяются стандартные аккумуляторы небольшой или средней емкости. Иногда, проявив смекалку, можно купить светильник за 45 рублей и стать обладателем нового аккумулятора формата АА емкостью 1 А/ч. Большинство светильников оборудуются выключателями. С помощью выключателя можно отключить аккумулятор от схемы питания. Пользоваться выключателем очень удобно при хранении светильников в зимнее время.

Электронная схема садового фонаря

Раньше схемы светильников собирались на дискретных элементах, в настоящее время все упрощено. Вся электроника за исключением индуктивности преобразователя L1 сосредоточена в одной микросхеме, в данных светильниках найдено две одинаковых микросхемы типа 5252 и 5251, в третьем самом дешевом светильнике на микросхеме стояла маркировка F1. Схемы садовых светильников приведены ниже.

Микросхемы при снижении напряжения от солнечной батареи начинают формировать пульсирующее напряжение для питания сверхъяркого светодиода. Можно встретить стандартные светодиоды как правило с узким углом излучения. Чтобы распределить свет от фонаря внизу рассеивателя светильника может быть установлено коническое зеркало. При эксплуатации не забывайте следить за чистотой этих зеркал. Мудрые китайцы последние два года в некоторые садовые фонари устанавливают светодиоды с углом излучения 140-160°, что не требует установки зеркала.

Одинаковая электронная начинка садовых светильников заставляет задуматься об объективности значения цены фонарей с элементами примитивного декора. Правда время не стоит на месте и приходит другое поколение солнечных фонарей. Например, фонари с литиевым аккумулятором.

Доработки и поделки с садовыми светильниками

Доступность садовых светильников позволяет удовлетворить желания поработать своими руками и пофантазировать над нестандартным применением фонарей. На сайте Секрет Мастера представлено несколько вариантов доработки садовых светильников.

Каждый пятый хозяин собственного дома хочет преобразить вид ночной приусадебной территории светильниками на солнечных батарейках, но многим такая роскошь не по карману (имеется ввиду качественный прибор). Выход есть всегда. Нужно всего лишь немного радиодеталей, которые стоят не так дорого и паяльник. Такой светильник будет индивидуальным, не будет похож на магазинные и прослужит вам гораздо дольше покупных. Собирая своими руками светильник на солнечной батареи, вы сами определите необходимые параметры.

Ниже мы рассмотрим подробно один из простых вариантов схемы садового светильника на солнечной батарее.

Принцип работы очень прост. Днем, за счет энергии света от солнечной батареи, заряжается небольшой аккумулятор. А при сумерках, когда с солнечной панели падает напряжение, транзисторный ключ перекрывает ток от солнечной батареи и подает питание на светодиод от заряженного аккумулятора. Утром происходит обратное переключение транзистора, когда на солнечной панели появляется напряжение.

Рекомендуемые элементы

♦ никель-металл-гидридный или литий-ионный аккумулятор напряжением 3,6В с емкостью равной мощности светодиодов умноженной на количество часов автономной работы + запас 30%;
♦ солнечные элементы с напряжением на выходе не ниже 5В;
♦ резистор рассчитывается по формуле R = Uбат х 100/N х 0,02, где N — количество светодиодов в цепи, а Uбат — напряжение аккумулятора.
♦ транзистор 2N4403 или подходящий аналог.

Собранный своими руками светильник на солнечной батарее будет автоматически включаться с наступлением темноты и отключаться утром. Затраты на его изготовление будут в 2 – 3 раза меньшими стоимости готового изделия. Хотя если быть честным, то цена садового светильника на солнечных батареях не такая высокая. Мастерят скорей не ради выгоды, а ради удовольствия.

Совет по эксплуатации. Светильники на солнечных батареях довольно тяжело переносят зиму, поэтому будет лучше, если Вы занесете их в дом. Аккумулятор надо полностью разрядить, закрыв темным материалом солнечную панель. Каждую батарею замотайте в газету, так они прослужат дольше. В целом таких светильников хватает на 6–7 лет активного использования

Как видите ничего сложного в схеме нет, все предельно просто. В эту схему можно еще добавить миниатюрный переключатель, чтобы выключать светильник когда он не нужен. Ну и напоследок, для сравнения, еще несколько вариантов схем светильника на солнечной батареи.

Схема садового светильника на солнечной батарее Схема садового светильника на солнечной батарее
Схема садового светильника на солнечной батарее Схема садового светильника на солнечной батарее

Читайте также: