Способы монтажа
Современный светильник на солнечной батарее легко устанавливается своими руками. Об этом поговорим в другой статье. Есть несколько способов установки:
- Грунтовые – такие светильники оборудованы подножками высотой от 20 до 30 см и более. Их нужно просто погрузить в грунт в определенной зоне.
- Светильники-столбы – ножка достигает 1,5 м и выше. Установить их в грунт можно, но не так просто, учитывая внушительную массу и высоту. Сначала делают лунку, затем вставляют конструкцию, засыпают землей и уплотняют место монтажа. Иногда даже требуется твердое покрытие – асфальтовое или плиточное.
- Настенные – разнообразие дизайна предлагает и классические фонари, и более современные решения. Такие светильники монтируют на заборные столбцы, ограду, стену.
- Подвесные – предусмотрены крепления к балке, потолку и даже веткам.
- Встраиваемые – подобное освещение монтируют в лестницы, землю, дорожки. Светильники практичны тем, что подсвечивают на уровне ног. Получается хорошая, неослепляющая освещенность.
- Декоративные – разные фигурки днем служат декором, а ночью – излучают свет. Монтаж не предусмотрен. Их нужно просто расставить по территории.
Эффективность
Погодные условия разных регионов влияют на функциональность освещения:
- В регионах с короткими солнечными днями будет происходить не полный заряд аккумуляторов. Это существенно снизит время работы фонарей в ночное время.
- Отрицательные температуры подвергают аккумулятор к сбоям в работе. Сильная и длительная жара приведет к перегреву полупроводников и выходу их из строя.
- Для правильного поглощения энергии солнечными батареями в жарких климатических условиях необходимо использовать систему охлаждения.
- В ветреных регионах с большим количеством пыли в воздухе происходит быстрое загрязнение защитного стекла солнечной батареи, что снижает работоспособность прибора.
Достоинства и недостатки «солнечного» уличного освещения
Для начала разберемся с положительными сторонами вопроса:
- Отсутствие затрат на электроэнергию, солнце все-таки пока светит бесплатно.
- Уличное освещение на солнечных батареях отлично подходит для районов, где отсутствует централизованное электроснабжение.
- Простота монтажа, не потребуется прокладка линий передач.
- Безопасность и экологичность при эксплуатации и утилизации.
- Долговечность. Минимальный срок службы определяется самым «недолговечным» элементом – аккумулятором, он прослужит порядка 10-15 лет. Солнечная батарея «проживет» около 25-30 лет, а светодиодные лампы около 27 лет.
- Приобрести нужно будет лишь уличные фонари.
Единственное, что нужно запомнить, чем больше площадь солнечных панелей, тем большее количество энергии будет преобразовано и накоплено. Этот принцип был учтен австрийской компанией Kaal Masten, уличные столбы, которые она предлагает своим клиентам, оборудованы батареями по всей площади, а для защиты от хулиганов предусмотрен трехступенчатый замок защиты.
К минусам подобного освещения можно отнести:
- Зависимость от погоды. Конечно, батареи способны улавливать не только прямые лучи, но и рассеянный свет, но в любом случае для работы им потребуется определенная энергия фотонов. А если количество солнечных дней в году минимально, то и эффективность лампы, работающей от солнечного света, будет очень низкой.
- Необходимость систематического очищения панелей от грязи. Даже незначительные пятна на поверхности батарей могут стать причиной снижения производительности.
Эксплуатация и эффективность уличных фонарей на солнечных батареях
То же самое можно сказать о продолжительной жаре, которая вызывает перегрев и поломку полупроводников. Если планируется устанавливать фонари в жарком климате, то в некоторых случаях стоит предусмотреть систему охлаждения. Есть и ещё один неприятный момент. Защитное стекло солнечной батареи на улице загрязняется, из-за чего снижается эффективность её работы.
Уличное освещение
Стандартный набор для освещения улиц включает в себя:
- Светодиодный светильник;
- Солнечную батарею;
- Контроллер зарядки аккумулятора, а также управления включением и выключением фонаря;
- Аккумулятор;
- Защитный блок (в нём размещён аккумулятор и контроллер);
- Набор креплений.
В конструкции уличных фонарей предусмотрены датчики освещённости. По их сигналу контролер выключает фонарь днём и включает его ночью.
На рынке осветительных приборов есть множество различных исполнений уличных фонарей. Возможно дополнительное оснащение светильника системой управления световым потоком. То есть, устанавливается режим ожидания, в котором фонарь светит на 20─50 процентов от своей мощности. А когда срабатывает датчик движения, то светильник включается на полную мощность. В результате экономится энергия аккумулятора, и нет дискомфорта для прохожих и автомобилей. И также наблюдается тенденция по оснащению уличных светильников более мощными солнечными батареями. В результате образуется энергия сверх той, что требуется для зарядки аккумулятора. Она используется на обеспечение питания находящихся рядом объектов. Это позволяет повысить рентабельность таких систем.
Уличные светильники получают батареи большей мощности
При проектировке уличных фонарей на солнечных батареях по специальной методике просчитывается их число. Приоритетом при расчётах является максимальный световой поток. Важным фактором является высота столбов для монтажа ламп. Чересчур низкие или высокие фонари могут отрицательно сказаться на работе системы. Если они будут слишком низкие, то будут ослеплять прохожих. А если высокие, то освещения будет недостаточно.
Выбор светильников для уличного освещения на солнечных батареях
Мощность
При устройстве освещения необходимо учитывать, сколько света может давать светильник. От этого зависит количество светильников и расстояние, на котором их необходимо устанавливать друг от друга. В технических характеристиках обычно указывается мощность в ваттах, а в случае со светодиодными светильниками она мало о чем говорит.
Пример технических характеристик уличного светильника на солнечных батареях
Чтобы понять уровень освещенности, можно сравнить с аналогом обычной лампы накаливания — их мощность нам более-менее понятна, а также можно перевести этот показатель в Люмы (Лм) — единицы измерения освещенности. Так реально можно оценить насколько эффективной будет именно этот светильник.
Таблица соответствия мощности светодиодных ламп и освещенности
Как понимаете, модели с мощностью 1 Вт дают не так уж и много света — примерно как 20 Вт лампа накаливания, потому использовать их можно только для подсветки или маркировки участка — обозначения дорожек, подсветки беседок и т.д.
Класс защиты и материал корпуса
Чтобы уличное освещение на солнечных батареях работало долго и надежно, необходимо чтобы корпус и световой блок (плафон) имели защиту от попадания пыли и влаги. Желательно чтобы класс защиты был не ниже IP44 (больше цифры — это хорошо, меньше — плохо).
Расшифровка цифр в классе защиты
Также стоит обратить внимание на материал из которого изготовлены светильники. Обычно это специальный ударопрочный пластик или металл
Если «металл» — отличный от нержавеющей стали или алюминия, предпочтение лучше отдать пластикам. Они точно не ржавеют и длительное время сохраняют хороший внешний вид.
Вид и способ монтажа
По способу монтажа светодиодные уличные светильники делят на несколько групп:
- Установка в грунт. Это группа светильников на ножках разной высоты — от 20-30 см до метра и выше. Их установка чрезвычайно проста — они просто втыкаются в грунт в нужном месте. Самая обширная группа — светильники просто втыкаются в грунт
- Светильники-столбы. Как правило, это более высокие модели с высотой ножки от 1,5 метров и выше. Они тоже могут устанавливаться грунт, но требуют уже более серьезных мер по установке — имеют большую высоту и вес. Придется делать лунку, вставлять в нее столб, засыпать грунтом и уплотнять его. Есть модели для установки на твердое покрытие — плитки, асфальта и т.д. Солнечные светильники на высоких столбах
- Настенные светильники на солнечных батареях. Есть в разных стилях — от классического «фонарного» дизайна, до моделей в современном стиле. Монтироваться могут на стену, забор, заборные столбы. Настенные варианты смотрятся декоративно
- Подвесные. Вариантов тоже немало — есть модели, которые можно крепить к потолку, балке и т.п., а есть которые можно развесить на ветках. Для разных целей и условий
- Встраиваемые в грунт, дорожки, лестницы. Очень практичные модели, которые позволяют осветить даже лестницы, причем подсвечивают не сверху, как обычно, а на уровне ступеней. Интересное и практичное решение — при таком варианте свет не слепит глаза, а освещенность остается хорошей. Подсветка лестниц — удобно, экономно и красиво
- Декоративные. Выполнены в виде различных фигурок. В дневное время они выглядят как обычный декор, в ночное дополнительно еще излучают свет. Монтажа в данном случае нет — просто ставят светильник в предназначенное для него место. В декоративные фигурки тоже встроены солнечные батареи
Выбор уличных светильников на солнечных батареях для уличного освещения действительно велик. По стилю, размерам, цене ассортимент большой, так что можно выбрать.
Настенная и встраиваемая техника
Предлагаемая группа служит для освещения стен, заборов, кованых решеток на определенный высоте и разбивает пространство на зоны. Все варианты отлично подходят для ценителей комфорта и практичности.
Star Trading Solar Verona
Многофункциональный светильник выполнен в стиле винтаж. Производитель — Швеция. Конструкция служит для декорирования «под старину» беседок, мансард, веранд. Корпус на специальные подставки изготовлен из белого или тёмного пластика. Переносная система не имеет проводов и может устанавливаться на стене, на земле или на столе. Фонарём можно присвоить звание самого элегантного изделия. 24 светодиодные лампочки создает эффект живого пламени. В наборе есть аккумуляторные батареи. За счёт датчика света, имеющегося в комплекте, можно экономить заряд и работать в автоматическом режиме. Средняя степень защиты от пыли и влаги требует аккуратности при использовании.
Star Trading Solar Verona
Достоинства:
- изящная конструкция;
- наличие запасного аккумулятора.
Недостатки:
низкая влаго- и пылезащита.
Ever Brite Фонарь Solar Motion
Недорогой настенный фонарь на солнечной батарее, на 4 светодиода. Конструкция имеет датчик движения, плафон выполнен из из пластика. Хорошая защита от пыли и влаги (IP55) позволяет конкурировать с другими подобными изделиями. Мощность — 6 Вт. Удачный вариант для освещения стен и подходов к строениям, калиткам, воротам.
Ever Brite Фонарь Solar Motion
Достоинства:
- высокая степень защиты;
- надёжность;
- доступная цена.
Недостатки:
нет.
Paulmann Solar Cube/Box LED 93774
Встраиваемый прибор германских производителей оформлен в современном стиле и имеет недорогую стоимость. Высокая степень защиты от пыли и влаги (IP67). Не многие модели могут похвастаться такой величиной. Хромированный корпус в сочетании со стеклянным плафоном делают изделия добротным. Мощная светодиодная лампочка (0,24 Вт) позволяет создать световой поток величиной 3,6 люмен. Питание от солнечной батареи напряжение которой составляет 1,5 В. Лампа может прослужить около 15000 часов. Качественная сборка и элегантный дизайн в сочетании с долговечностью заслуживает похвал от домовладельцев. К минусам относят громоздкую конструкцию и сложность монтажа.
Paulmann Solar Cube/Box LED 93774
Достоинства:
- высокое качество;
- модерновый стиль;
- высокая степень влагопылезащиты;
- мощный световой поток;
- долговечность.
Недостатки:
- громоздкость;
- сложный монтаж.
Novotech Solar 358018
Ещё один венгерский представитель идеально подходит для установки на стене загородного или дачного дома. Прибор изготовлен качественно, имеет долгий срок службы. Плафон имеет овальную форму. Материал арматуры — чёрный пластик.
Novotech Solar 358018
Достоинства:
- хорошо влагопылезащищен;
- качественный;
Недостатки:
нет.
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:
- 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.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Достоинства
Как у любого оборудования у данного тоже есть свои плюсы и минусы. Светодиодные светильники выбирают за их неоспоримые плюсы:
- автономность – приборы не нужно подключать, что облегчает установку и эксплуатацию. Сразу после монтажа они готовы к использованию;
- автоматика – встроенные датчики самостоятельно включают и выключают освещение;
- безопасность – в отличие от электроприборов светильники на солнечных батареях не несут никакой опасности для здоровья и жизни человека;
- простота установки – не требуется прокладывать проводку, задействовать специальные инструменты и искать специалистов. Все монтажные работы можно провести самостоятельно, интуитивно;
- минимальный уход – достаточно изредка протирать плафон и фотоэлементы от грязи и пыли;
- долгий срок эксплуатации – светильники работают минимум 10 лет, а при высококачественном исполнении и правильном использовании – больше;
- экологичность – солнечная энергия не вредит природе. Светильники функционируют от низкого напряжения, что безопасно для людей;
- простота хранения – консервация уличной системы освещения на зиму и обратная установка не требует больших физических и временных затрат. Просто соберите светильники, извлеките аккумуляторы, а по приезду – снова расставьте по территории.
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.
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.
