✅ уличное освещение на солнечных батареях: функции фонарей

Самодельный ветрогенератор

Альтернативным вариантом автономного электроснабжения гаража и дачи в целом является установка ветряка, который также может генерировать бесплатное электричество. Можно купить уже готовое устройство, однако стоить оно будет довольно дорого. За 2-киловаттную модель придется отдать около 100 тысяч рублей. Именно поэтому мы предлагаем вам сделать ветрогенератор своими руками, благодаря которому можно будет пользоваться светом в гараже без электричества.

Единственное, что нужно учитывать – скорость ветра. Если в вашем регионе либо месторасположении участка отсутствуют сильные порывы ветра, получить бесплатную электроэнергию вряд ли получится.

Разновидности источников света на солнечных батареях

Единой классификации светильников не существует. Приборы на солнечных батареях делят по нескольким параметрам на разные группы.

По материалу, из которого изготовлен корпус ламп, выделяют:

пластиковые;
металлические с лакокрасочным защитным покрытием (бронза, сталь, другие сплавы);
деревянные с покрытием против гниения и рассыхания.

Материал, из которого изготавливают плафоны для панелей, тоже отличается у разных ламп:

гладкие стекла, которые максимально пропускают световой поток;
рефлекторные стекла (хорошо подходят для местности с рассеянным светом и несолнечной погодой);
закаленное стекло: прочное, устойчивое к механическим повреждениям.

В зависимости от типа аккумулятора выделяют никель-кадмиевые и никель-металлогидридные фонари. Последние стоят больше, но служат дольше. К тому же никель-металлогидридные аккумуляторы менее ядовиты для окружающей среды, чем никель-кадмиевые.

В зависимости от типа кремния для фотогальванических батарей выделяют:

Монокристаллические модули. Они получаются методом литья частиц кремния высокой чистоты. В итоге получается темно-синий или черный однородный монокристалл, который нарезают на пластины нужного размера. Модуль вставляется в алюминиевую раму, накрывается противоударным стеклом. Монокристаллы дороже, но более эффективны в пересчете на 1 Вт мощности. Обладают самым высоким КПД (22%) и сроком службы.
Мультикристаллические модули. Состоят из случайно собранных монокристаллов кремния, легируется фосфором и бором.
Поликристаллические модули. Представляет собой объединение отдельно взятых кристаллов кремния, имеющих различную форму и ориентацию. Изготавливается методом охлаждения горячего расплава кремния. Имеет голубой и светло-синий цвет. Самые недорогие, но КПД ниже (15-18%). Срок службы меньше, требуется большая площадь батарей.

Кроме описанных кремниевых панелей применяют другие полупроводниковые соединения в виде тонких пленок: CIGS (материал из меди, индия, галлия и селена), теллурид кадмия, аморфный кремний. Тонкопленочная технология дешевле, больше подходит для работы с рассеянным излучением. Таким батареям не нужен прямой солнечный свет. Однако для выработки одинаковой мощности площадь тонкопленочных батарей в 2-3 раза превышает площадь кремниевых. Их КПД самый низкий (6-15%).

Тонкопленочные панели из аморфного кремния

Тонкопленочные панели из теллурида

Тонкопленочные панели из CIGS

По внешнему виду различают:

настенные фонари (стоит внимательно отнестись к месту их расположения: оно должно быть с прямыми солнечными лучами);
подвесные;
уличные фонари на столбах;
парковые светильники (характеризуются панелями больших размеров для подсветки в течение нескольких дней);
наземные (газонные) светильники на невысокой ножке (характеризуются красивым внешним видом, мобильностью);
декоративные фонари для украшения пространств;
фонтанные светильники для освещения водоемов (имеют высокий уровень влагозащиты, антикоррозионные свойства).

Принципиальная схема простого для повторения светильника

Приведенная ниже принципиальная схема светильника, работающего от энергии солнечного света весьма проста, и многократно опробована многочисленными любителями, специализирующихся на изготовлении полезных устройств своими руками.

Как она работает:

В дневное время солнечная панель (S) преобразует энергию световых лучей в электрическую.
Вырабатываемый ею ток через диод D1 заряжает аккумуляторную батарею (А).
Положительный потенциал, приложенный к базе через резистор R1, «удерживает» транзистор Т1 в закрытом состоянии и светодиод D2 не горит.
При значительном снижении освещенности солнечной панели транзистор открывается (из-за уменьшения положительного потенциала, приложенного к базе) и подключает светодиод D2 к аккумуляторной батарее. Светодиод начинает гореть.
Диод D1 препятствует разряду аккумулятора через солнечную панель.
С наступлением рассвета положительное напряжение, поступающее с «+» вывода солнечной панели на базу «закрывает» транзистор Т1 и светодиод D2 перестает гореть, а аккумуляторная батарея снова начинает заряжаться.

Схема светодиодного светильника

Схема светильника, у которого в качестве источника света, используются светодиоды, аналогична выше приведенной, с той лишь разницей, что при наличии нескольких светодиодов в одном светильнике, появляется возможность создать режим работы устройства, когда в зависимости от заданных параметров, светят лишь часть светодиодов или все их количество.

Простейшая электронная схема подобного устройства, может выглядеть следующим образом:

Работа светодиодов осуществляется от аккумуляторов, которые заряжаются от солнечной батареи. Стабилизаторы, диоды и катушки индуктивности, обеспечивают требуемые параметры напряжения в цепях питания и зарядки. Светодиоды светятся одновременно, при достаточном заряде аккумуляторных батарей.

Поиск и устранение неполадок в светильниках на солнечных батареях

Если светильник перестал светить, то проверьте, но окислились ли контакты внутри него

Осторожно разберите корпус, почистите от оксидов контакты батареи и аккумуляторов

Окисление контактов часто вызывает попадание влаги внутрь, особенно у недорогих приборов. В таком случае после очистки после сборки обработайте стыки корпуса герметиком.

В другом случае источником отказа в работе служит обрыв проводов. В затемненном помещении проверьте места пайки. Если обнаружен обрыв, то прикрепить провод на место можно методом холодной сварки. Также провод можно поменять полностью и подтянуть контакты.

Если указанные методы не помогли, то стоит проверить аккумулятор на работоспособность. Возможно, он исчерпал свой ресурс и его нужно поменять.

Если не помогла и замена аккумулятора, то батарея пришла в негодность – требуется замена.

Известные производители

К счастью мы живём в то время, когда все прилавки магазинов полностью заполнены разнообразными товарами на любой вкус и кошелёк.

Если вы предпочитаете иностранных производителей, то предлагаем вам следующие варианты.

Globo

Globo – компания широко известна на рынке декора. Была основана в 1996 году и за время своего существования смогла добиться большой популярности в странах Европы и СНГ. Их светильники отличаются от всех других своими разнообразными формами.

Компания сотрудничает с ведущими дизайнерами и выпускает эксклюзивные светильники. Соотношение цена-качество вас приятно удивит.

Как выбрать офисные светодиодные светильники — смотрите инструкцию здесь! Фото готовых решений + ответы электрика
Выбираем лучшие линейные светодиодные светильники: виды, правила монтажа и советы по выбору LED светильников (130 фото)
Вертикальные жалюзи: особенности механизма, плюсы и минусы, фото красивого дизайна

Novotech

Novotech – молодая и очень амбициозная венгерская компания. На рынке светотехнических продуктов они 5 лет. Novotech постоянно ориентируется на разные слои населения, поэтому их продукция доступна как для среднего класса потребителей, так и для небогатых людей. Их особенностью является качество и долговечность изделий.

Фото солнечных светильников данной компании вы можете увидеть на их официальном сайте, где для вас подготовлен большой выбор.

Комплектация солнечных батарей

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

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.
Источник света. Как правило, в качестве источника света применяются лампы на светодиодах;
Плафон. Обязательный элемент. Выполняет две функции. Это и защита лампы, и рассеиватель света лампы.
Аккумуляторная батарея. Непременная составляющая схемы питания уличного светильника. В вечернее и ночное время он отдает накопленную за световой день электроэнергию светильнику.
Солнечный модуль. Нужен как преобразователь энергии солнца в электрическую.
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.

Как сделать фонарь из металла

В этом случае стоит подбирать способ изготовления исходя из собственных умений и оборудования, которое есть под рукой. Если есть навыки создания кованых изделий, то вариантов может быть множество, так как можно сформировать плафон любого размера и конфигурации. Но даже если под рукой есть простейший набор приспособлений, можно изготовить разные варианты фонарей:

Использовать различные емкости, делая в них вырезы или отверстия в любом количестве и порядке, чтобы добиться нужного уровня освещения. А можно свернуть плафон из жести или другого гибкого металла, чтобы обеспечить направленное освещение.
Из профиля для гипсокартона несложно собрать каркас фонаря квадратной или другой формы. Из уголков и саморезов делается основа, а отверстия в ней можно закрыть кусками поликарбоната или стекла, которое для надежности лучше посадить на герметик.
Можно приобрести заготовки кованых элементов и приварить их к простейшему каркасу из металлического прутка или уголка.

Садовый светильник своими руками — варианты подсветки

Хотите, чтоб ваш сад был прекрасен не только днем, но и вечером? Тогда займитесь его освещением. Ведь именно оно поможет увидеть вам скрытую в темноте красоту деревьев и цветов, придаст им неожиданные завораживающие формы, а также без препятствий поможет вам передвигаться по своим владениям.

Как вариант, можно приобрести светильник в магазине, но если вы творческий человек с хорошей фантазией, то лучшим решением будет изготовить садовый светильник своими руками. Во-первых, это поможет вам сэкономить бюджет, а во-вторых, вы сами выберите форму, цвет, материал и вариант освещения. В качестве осветительных приборов для сада сделанных своими руками могут быть:

садовые светильники и фонари из жестяных банок;
садовые светильники и фонари из стеклянных банок;
садовый светильник на солнечной батарее;
деревянный садовый светильник;
садовые светильники из бетона;
садовые светильники из толстой нити;
другие возможные варианты садовых светильников.

Садовый светильник из жестяной банки своими руками

И так, как же сделать садовый светильник своими руками из жестяной банки? Для этого вам понадобятся банки, гвозди, молоток, зажимы для крепления, две прямоугольные скрепленные между собой деревянные балки, маленькие свечи.

На первом этапе подготовьте рабочую поверхность: скрепите балки и, используя зажимы для крепления, зафиксируйте их. Это необходимо для того, чтоб уберечь жестяную банку во время нанесения рисунка от деформации. Вторым этапом выберите и нанесите на бумагу узор, который украсит банку. Приложите его к жестянке (либо можно с помощью фломастера точечно нанести узор сразу на банку) и наденьте ее на деревяшку. Затем с помощью молотка и гвоздей перенесите его на светильник. Третьим этапом установите свечки внутри жестяной банки. Она поможет деликатно рассеять свет через дырочки. Экспериментируйте с различными размерами гвоздей, чтоб создать неповторимый узор.

Отметим, что сделать из такого садового светильника фонарь проще простого. Для этого необходимо прицепить к банке простую металлическую проволоку.

Светильник уличный своими руками из стеклянных банок

Если у вас дома есть ненужные обыкновенные стеклянные или же масонские банки, то с их помощью можно сделать оригинальный светильник уличный своими руками. Для этого вам понадобятся свечи, которые необходимо установить внутри этих банок, лампочки или светодиоды. В качестве украшения вы можете использовать бусинки, ленточки, цветочки и другие элементы декора. Отметим, что с помощью стеклянных банок вы можете создать и уличное освещение своими руками в виде люстры. Для этого вам надо будет поместить их в предварительно сделанные отверстия в деревянной доске, либо же, сделав из них фонари (прикрепив металлическую проволоку), подвесить с помощью крючков на планки.

Садовый светильник на солнечной батарее своими руками — делаем сами

Чтоб сделать садовый светильник на солнечной батарее своими руками, вам необходимо:

приобрести накопительные лампы на солнечной батарее;
снять ее верхнюю часть;
в крышке банки вырезать соответствующее отверстие;
обмотать клейкой лентой по кругу лампы;
поместить её в отверстие в крышке;
закрутить.

По желанию вы можете сделать привлекательный декор светильника. Например, в виде гриба или домика в морском стиле.

Чтоб сделать уличный светильник своими руками вам понадобится старая люстра и верхняя часть лампочки, которая использует солнечную энергию. Далее вы можете просмотреть 10 потрясающих фото.

Как сделать садовый фонарь своими руками из дерева

Существует множество вариантов садовых светильников из дерева, которые можно сделать своими руками. Например, из пня и светодиодной ленты. Для этого необходимо сделать 4−5 небольших вертикальных пропила по окружности пня и очистить их. Затем вставить в них светодиодные ленты.

Как вариант, можно вырезать в центре пня отверстие и вставить в него накопительную лампу или свечу.

Садовый фонарь своими руками можно сделать из веток или небольших досточек, сколоченных в виде стандартного фонаря. По желанию можно сделать фонарь с вырезанными прикольными мордашками. Внутрь таких фонарей устанавливаются свечи.

Бетонный садовый фонарь своими руками — эффектное освещение сада

Из бетона можно сделать много чего, в том числе и эффектные светильники для освещения сада. Для этого вам понадобятся воздушный шарик, бетон, краски и свечи. Далее на фото изображен процесс изготовления данного экземпляра.

Садовый светильник светильник из толстой нити

Светильники из толстой нити смотрятся хоть и просто, но оригинально. Они могут преобразить экстерьер дома и внести определенную изюминку в оформление сада. Ниже на фото показаны варианты изготовления таких светильников.

Как работает светильник на солнечных батареях

Конструкция светильника

Классический светильник состоит из 3-х элементов:

Плафон, в котором размещаются светодиоды или лампочки.
Ножка, на которой размещён плафон. Она вставляется в землю, выступая опорой всей конструкции.
Электронная часть — «внутренности светильника»: приборы освещения, микросхемы, транзисторы и пр.

В нашем случае сюда обязательно добавляется солнечная панель и аккумулятор.

Пример светильника в саду

Как работает солнечный светильник

Тут заложен очень простой принцип:

В дневное время солнечный свет попадает на фотоэлемент.
Благодаря полученной энергии заряжается аккумулятор.
Как только темнеет, накопленная энергия начинает питать светодиод, и фонарик горит.

Чтобы свет не горел днём в схеме предусмотрен транзисторный ключ. При достаточном напряжении от солнечной панели он перекрывает ток к светодиоду, чтобы всё уходило только на зарядку аккумулятора. Как только темнеет и напряжение фотоэлемента падает, происходит переключение: ток идёт от аккумулятора на светодиод.

Принцип действия

Основной элемент в таких уличных светильниках — фотоэлементы, собранные в единую солнечную панель. Когда фотопанель ярко освещена солнцем, она начинает вырабатывать электрический ток. В принципе уже сейчас светильник начнет работать. Но зачем он будет работать днем? Поэтому схема дополняется аккумулятором.

Днем встроенный датчик освещённости перенаправляет энергию через диод на аккумуляторную батарею. Диод как бы запирает аккумулятор и не дает ему возможности работать в дневное время суток.

С наступлением темноты все тот же датчик освещенности уже не будет перекрывать питание светодиодов и открывает транзистор VD. Цепочка: аккумуляторная батарея → эммитер →коллектор транзистора → светодиодная панель начинает работать.

С рассветом, как только первые лучи солнца попадают на датчик освещенности, происходит отключение цепи питания осветителя и включается цепь подзарядки аккумулятора.

Конечно это упрощенное описание принципа работы уличных осветительных приборов на солнечных батареях. Промышленные образцы для освещения с применением фотопанелей, оборудованы сложной системой автоматики. А аккумуляторы дополнены инверторами, которые конвертируют постоянное напряжение от солнечных батарей в переменное для включения осветительных приборов.

От того насколько ярко работают уличные светильники зависит и продолжительность их работы. Когда наступает момент разрядки аккумулятора, система сама автоматически отключит питание светильника. Особенно это актуально в зимний период, когда светильникам просто не хватает светового дня для подзарядки аккумуляторов.

Естественно время включения уличных фонарей зависит от времени года. В зимний период они включаются ближе к 18-00 вечера, а летом в 2100–2200 часов вечера.

Еще один важный момент — сами фотоэлементы.

Как правило, в продаже можно встретить фотопанели, изготовленные на основе монокристаллического кремния. Они показали лучшие параметры по надежности и долговечности, чем экземпляры на поликристаллических фотоэлементах.

Послесловие

Обмозговав все вышесказанное, думаю для единичных случаев установки, например себе домой, можно приобрести готовый комплект, возможно даже с опорой и сразу же установить. Если хотите сэкономить, то можно подобрать по штучно все составляющие, и самостоятельно изготовить опору, например из профильной трубы, Опору требуется обработать порошковой или обычной краской. Монтировать такой комплект на столб электросети не советую, да и сложно это ввиду кучи согласований.

Пока ещё солнечные батареи не достигли настолько высокого КПД, чтобы использоваться, как серьёзный источник электроэнергии. На сегодня продаваемые панели имеют КПД не более 20%, это не мешает их использовать в качестве автономного уличного освещения.

Устройство и принцип работы светильников на солнечных батареях

Основные элементы солнечного светильника

Светильник состоит из следующих конструктивных частей.

Солнечная батарея (или панель). Основной элемент светильника, самый дорогой. Панель состоит из фотогальванических ячеек, в которых энергия солнечных лучей преобразуется в электрический ток за счет фотогальванических реакций. Материал электродов используется разный. Именно от них зависит эффективность батареи.

Аккумулятор. Он накапливает электрический ток, который производит панель. Аккумулятор подсоединяется к батарее при помощи специального диода. Диод проводит электричество только в одну сторону. В темное время суток он становится источником энергии для лампочек, а в светлое – питает контроллер и другую автоматику. Обычно используются никель-металлогидридные или никель-кадмиевые аккумуляторы. Они хорошо справляются с многочисленными циклами заряд-разряд.

Источник света. Чаще всего используются светодиодные лампочки. Они расходуют минимальное количество энергии, выделяют мало тепла, долго служат.

Корпус. Все перечисленные компоненты заключены во внешний корпус. Он должен быть устойчивым к прямым солнечным лучам, осадкам, пыли и грязи. Иногда солнечная батарея размещается отдельно, а сам светильник в другом месте. Часто сверху корпуса размещается плафон, который выполняет защитные функции и рассеивает световой поток в пространстве.

Контроллер (выключатель). Прибор, который управляет процессом заряда/разряда. Иногда контроллер выполняет функцию фотореле – отвечает за автоматическое включение света, когда стемнеет. На некоторых моделях имеется ручной выключатель.

Опора светильника. Корпус размещается на металлической опоре: столбе или иной ножке. В зависимости от назначения опора изготавливается разной высоты.

Принцип действия заключается в следующем: солнечные лучи попадают на фотогальванические элементы и преобразуются в электрический ток. Ток через диод поступает в аккумулятор, который накапливает заряд. Днем, когда светло, фотореле (или ручной выключатель) препятствуют разряду аккумулятора. Но с наступлением темноты аккумулятор начинает работать: накопленная днем электроэнергия начинает поступать на источник света. Светодиоды начинают освещать пространство вокруг себя. На рассвете фотореле снова срабатывает, светильник перестает работать.

Схематичный принцип действия

В солнечный день энергии достаточно для работы светильника в течение 8-10 часов. При заряде в облачный день время работы снижается в несколько раз.

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.

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.

Площади солнечных батарей равны

Внутренняя начинка светильников

Тыльная сторона