Металлический светильник на солнечных батареях своими руками

В последнее время установка автономных светильников на дачном или приусадебном участке стала отличной альтернативой обычным осветительным приборам, которые черпают энергию из общих электрических сетей. Главным преимуществом таких приборов является их независимость и мобильность. Так, автономный светильник можно с легкостью установить на нужном месте, не перекладывая кабеля и не устанавливая новые опоры. Даже при отключении света во всем дачном поселке они вполне смогут освещать участок до начала подачи электроэнергии.

При относительно невысоких ценах на запчасти, а также благодаря возникновению маломощных источников света, таких как светодиоды, у домашних умельцев появилась возможность без проблем собрать автономный светильник своими руками. Причем, при минимальных вложениях можно сделать надежное изделие, которое будет служить намного дольше, чем заводские китайские модели. Ремонт таких светильников на солнечных батареях своими руками, может выйти даже дороже, чем заранее сделать качественное изделие. О том, как сделать светильник своими руками – далее в статье.

Принцип работы автономного светильника

Так как автономный светильник не подключен к общим электрическим сетям, он должен иметь другой источник питания. По сути, он ничем не отличается от обычного карманного фонарика. Однако, чтобы не менять постоянно в нем батарейки, такие светильники снабжают аккумуляторами. Заряжаются они благодаря работе солнечных элементов в дневное время, а ночью отдают энергию светодиодам. Последние, в отличие от ламп накаливания, имеют низкое энергопотребление при гораздо более ярком свечении, что позволяет им работать на протяжении долгого времени на одном заряде аккумулятора.

Для автоматизации включения уличного фонаря используются фотоэлементы, которые включают его при снижении освещенности либо специальные транзисторы. Последний работает в качестве ключа. Когда напряжение на солнечной батарее под воздействием солнечных лучей увеличивается, он пускает ток на аккумулятор. Как только напряжение падает, что свидетельствует о снижении освещенности, транзистор подает ток от батареи на светодиоды. В данном случае солнечная батарея в паре с транзистором играет роль фотоэлемента.

Корпуса такого светильника обычно делают из стали или пластика. Так как он будет постоянно подвергаться воздействию перепадов температуры, повышенной влажности, его корпус должен быть герметичным. В противном случае срок службы изделия существенно уменьшится. Самый простой способ – использовать для этих целей металлическую коробку от продуктов питания, которая плотно закрывается.

Необходимые материалы для светильника на солнечных батареях своими руками

С проведением этой нехитрой работы справится практически каждый, кто хоть раз держал в руках паяльник и имеет элементарные понятия об электрических цепях и их работе. Для собирания простой цепи не требуется делать текстолитовую плату и вытравливать на ней дорожки. Все собирается просто, можно сказать «на коленях».

Для изготовления одного светильника понадобится:

1. Аккумуляторная батарея. Лучше всего подойдет никель-металлгидридная батарея с напряжением не меньше 3,6 В. Купить ее можно в любом магазине. Узнать довольно легко, она выглядит как 3 пальчиковые батарейки, которые затянуты в специальную пленку. Особое внимание следует уделить емкости аккумулятора. От нее зависит, насколько долго сможет обходиться светильник без солнечного света. Оптимальную емкость можно рассчитать, как сумму энергии, которую потребляют светодиоды, умноженную на количество часов автономной работы с запасом в 30%.
2. Солнечные элементы. В последнее время купить их не составляет труда. Если напряжение батареи составит 3,6 В, то для ее зарядки необходимо напряжение не менее 5 В. Так как средняя панель, которая продается в настоящее время, вырабатывает примерно 0,4-0,6 В. Их мощность необходимо будет собрать в батарею, соответственно по 10 шт. в одной. Подключаются они последовательно, в этом случае напряжение каждой панели будет складываться. При покупке отдельных фотоэлектрических панелей, необходимо отдать предпочтение тем, которые имеют выходы. В противном случае, стоит выбирать наборы, в которые входят проводники и специальный флюс в виде карандаша. Он необходим для пайки контактов.
3. Также необходим один транзистор 2N4403, выпрямительный диод 1N5391 или КД103А.

В цепь включается элемент сопротивления (резистор). Его номинал можно просто рассчитать при помощи формулы:

R = Ux 100/Nx0.02; где:

• R – Сопротивление резистора;
• U – Напряжение аккумулятора;
• N – Количество светодиодов;

То есть для трех светодиодов с напряжением 1,2 В и напряжением батареи 3,6 В оптимальное сопротивление резистора составит 6 КОм.

К каждому из светодиодов подключается сопротивление номиналом 33 Ом.

Сборка схемы светодиодного автономного светильника на солнечных батареях

Порядок работ на данном этапе следующий:

1. Каждый из светодиодов имеет две ножки – короткая (катод) и длинная (анод). Короткие ножки необходимо соединить вместе, а затем спаять, а к длинным — припаять по одному сопротивлению 33 Ом.
2. Свободные ножки резисторов необходимо собрать вместе и спаять, а к ним припаивается коллектор транзистора. К его базе припаивается резистор 3,6 КОм, а к эмиттеру транзистора — катод диода, который выполняет функцию выпрямителя. К нему же будет подключен положительный полюс аккумуляторов. Анод диода соединяется с сопротивлением базы транзистора и положительным полюсом солнечного модуля. Отрицательный полюс солнечной батареи соединяют с отрицательным полюсом аккумулятора. Провод присоединяется к катодам светодиодов.
3. Необходимо снабдить солнечные модули проводниками. Как правило, они идут в комплектах с элементами. Если их нет, необходимо приобрести плоский проводник и нарезать их на мерные длины. Длина проводника должна быть на 5-7 мм больше, чем ширина модуля.
4. При пайке контактов самое главное – не перепутать полюса. Минусовой контакт солнечной панели находится на лицевой ее стороне, а плюсовой – на тыльной стороне. При сборке батареи каждый последующий элемент припаивается с противоположными полюсами. Простыми словами: минус предыдущей панели припаивается к плюсу последующей.
5. Контакт солнечного модуля представляет собой узкую полоску проводника. Чтобы припаять к нему проводниковую ленту, необходимо сначала провести по нему флюсом (бесцветным маркером, который идет в комплекте), наложить ленту, и аккуратно провести по нему разогретым паяльником.
6. Лента уже имеет в своем составе слой олова, поэтому легко припаивается на поверхность модуля. При пайке необходимо быть очень аккуратным, чтобы не повредить модули. Они очень хрупкие и боятся перегрева.
7. Таким образом, собирается вместе батарея из 10 модулей суммарным напряжением 5 В. Компоновка модулей зависит от размеров светильника. Обычно 10 элементов располагают в два ряда по 5 элементов.

Сборка светильника на солнечных батареях своими руками

После того как электрическая схема автономного светильника на солнечных батареях собрана и проверена, можно начать сборку самой конструкции. Солнечную батарею необходимо защитить от осадков. Для этого элементы нужно поместить под стекло.

Порядок работ на данном этапе следующий:

1. Первым делом солнечная батарея для садовых светильников своими руками укладывается на стекло, установленное на каркас. Рамка стекла изготавливается из алюминиевого профиля. Стекло крепится к рамке при помощи силиконового герметика. Для того чтобы солнечная панель служила долго и не боялась града и снега, лучше использовать каленое стекло.
2. После того, как рамка со стеклом готова, на нее укладывают солнечную батарею, выводят контакты и заливают эпоксидной смолой. Это герметизирует всю батарею, снижая воздействие на нее влаги. Как вариант, вместо эпоксидной смолы, можно использовать пленку для ламинации. Ею покрывают солнечные панели, и нагревают при помощи промышленного фена. При этом необходимо помнить, что температуру нагрева необходимо повышать постепенно, чтобы не испортить пленку и контакты.
3. Теперь изготавливается корпус светильника. Для этого можно взять герметичную металлическую коробку. В ее крышке делаются отверстия для вывода светодиодов. Внутрь можно установить кусок пенопласта. Если ножки детали при пайке схемы не были откушены, их можно вставить в пенопласт, тем самым зафиксировав их.
4. После этого соединяют днище коробки и корпус солнечной батареи. Последним этапом станет закрытие крышкой корпуса фонаря. Специалисты советуют перед этим просушить внутренности фонаря феном, чтобы испарить из него влагу. Так фонарик будет служить намного дольше.

Эксплуатация автономного фонаря

Для того чтобы светодиодный светильник своими руками работал дольше, его необходимо правильно эксплуатировать.

Имеются следующие правила эксплуатации:

• Чтобы аккумуляторы в течение дня заряжались более эффективно, их нужно ориентировать на южную сторону, под углом примерно 30°С к горизонту. В этом случае солнечные лучи будут падать под необходимым углом и КПД батареи будет высоким.
• Фонарь лучше установить на столб высотой 3 метра, чтобы тень от деревьев не мешала заряжать аккумуляторы. В зимний период данный светильник не особо эффективен и лучше его не использовать. В условиях низких температур разряд батареи происходит намного быстрее, а длина светового дня не позволяет ей пополнить свой заряд.
• На зиму такой светильник лучше положить на хранение, предварительно разрядив аккумулятор. Для этого необходимо накрыть солнечную батарею светонепроницаемой материей, или положить в темное место. Транзистор автоматически включит светодиоды и разрядит батарею.

Светильник на солнечных батареях своими руками: фото

Светильник своими руками, мастер класс: видео