Мы измерили энергопотребление уличных садовых фонариков на солнечных батареях, а также скорость зарядки на прямом солнце, в облачный день и в тени. Картина получилась интересной, хотя и вполне ожидаемой.

Эта статья рассказывает не столько про конкретные фонарики, сколько вообще про практическую сторону работы светильников на солнечных батареях.

Для проведения эксперимента мы взяли два недорогих фонарика на солнечных батареях. Один из них относительно нового типа (коричневый на фото), коих сейчас в продаже по цене от 40 до 150 руб. абсолютное большинство. Второй (черный на фото) – старого образца, которые с той же высокой плотностью населяли полки магазинов несколько лет назад по аналогичной цене.

Главное отличие фонариков в солнечной батарее. И там и там она пленочного типа, но из разных материалов. Также в старом фонарике был установлен Ni-MH аккумулятор АА емкостью 600 мА·ч, в то время как в новом он меньшего размера (ААА) и емкостью всего 100 мА·ч. Это закономерное удешевление, благодаря которому цена на эти фонарики после скачка доллара изменилась не так сильно.

Энергопотребление у обоих светодиодов в фонариках оказалось одинаковое и составило около 12 мА (~14 мВт·ч). Это значит, что при полностью заряженном аккумуляторе новый фонарик сможет проработать 8-9 часов, а старый (только в теории) 45-50. Но тут важно помнить, что работая в условиях постоянной недозарядки (об этом чуть ниже) Ni-MH аккумуляторы быстро теряют свою емкость, потому более емкий аккумулятор в старом фонарике оказался бы предпочтительнее только с той точки зрения, что он проработал бы на годик подольше.

Теперь разберемся с мощностью панелей и зарядкой.

Эффективность зарядки солнечных батарей

Для оценки эффективности зарядки в разных условиях мы выбрали удачный день: солнце, которое время от времени закрывалось небольшими легкими облаками. Фонарики располагались как на открытом месте, так и в тени садовых деревьев. Напряжение и ток замерялись на клеммах аккумуляторов. Полученные значения мы перевели в количество произведенной энергии, выраженной в мВт·ч. Вот что у нас получилось:

Мощность солнечной батареи у старого фонарика оказалась заметно выше, но это не столь интересно. Куда важнее, и это хорошая новость, что при прямом солнечном свете маленький аккумулятор у нового фонарика способен полностью зарядится примерно за 2,5-3 часа. А теперь плохая новость. Если фонарик размещен в тени или день выдался слегка облачным, то эффективность зарядки упадет в 10 раз. А если на небе тучи, то тут и вовсе не о чем говорить. Аккумулятор заряжаться не будет.

Для тех, кому интересны детали наших замеров показателей работы солнечных батарей, приведем небольшую табличку.

Выводы

Фонарики показали себя вполне работоспособными. Новая модель на прямом солнце способна полностью зарядить встроенный аккумулятор примерно за 3 часа, чего будет достаточно для работы встроенного светодиода в течение 8-9 часов. Модель старого образца мощнее и имеет более емкий аккумулятор, но рассуждать о ней смысла нет, т.к. в продаже таких уже не найти.

Еще один важный момент, это то, что эффективность работы солнечной батареи в облачную погоду падает в 10 раз. А в пасмурную зарядка и вовсе прекращается. То же можно сказать и о размещении фонариков в тени деревьев, где при условии солнечной погоды за целый световой день они не смогут зарядить свой маленький аккумулятор даже наполовину, а при наличии легкой облачности зарядка и вовсе остановится.

Также вам может быть интересно :
—
—
—

Сегодня на садовых участках все встречаются фонари или светильники, которые работают на солнечных батареях. Садоводы смело применяют их в ландшафтном дизайне и в виде дополнительного освещения отдельных участков сада. Солнечные светильники целесообразно применять в тех ситуациях, когда нет возможности провести электрическое освещение или его обустройство экономически невыгодно.

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.

Основные характеристики садовых солнечных фонарей

Солнечные светильники можно объединить в три группы по следующим характеристикам:

Преимущества садовых светильников на солнечных батареях

Недостатки садовых солнечных светильников:

• требуется убирать на зиму , т. к. у них не защищен аккумулятор от низких температур (исключение составляют садовые фонари);
• светильник во время зарядки желательно устанавливать таким образом, чтобы на него падал прямой солнечный свет;
• больше подходят для декоративного освещения;
• светильники достаточно дорого стоят.

Установка и эксплуатация садовых солнечных фонарей

Установка садовых фонарей очень проста. Для установки на ровной поверхности необходимо использовать светильники со специальной ножкой. Если у фонаря ножка выполнена в виде колышка , то его втыкают в землю. В твердой почве предварительно надо выкопать углубление, затем поместить в него фонарь и аккуратно утрамбовать землю со всех сторон. Нельзя использовать молоток и грубую силу. Светильник от этого сломается.

С помощью солнечных фонарей можно выделить:

Уход за светильниками заключается в том, чтобы периодически вытирать с них пыль, удалять грязь и убирать на зиму в дом. Несмотря на то, что солнечные светильники очень надежны , может возникнуть необходимость их починки. Сначала требуется проверить уровень заряда солнечной батареи и только потом включать. Если лампочка не включается, необходимо проверить на исправность аккумулятор. Для этого следует зайти в затемненное помещение и проверить места пайки. При обнаружении поврежденного проводка его нужно припаять, используя холодную сварку. Если результаты ремонта отсутствуют или они незначительны, необходимо произвести замену солнечной батареи.

Садовые светильники на солнечных батареях могут стать прекрасной альтернативой электрического освещения в отдаленных участках сада. Разнообразие форм, цветов, размеров позволяет использовать их в ландшафтном дизайне. Выполненные в виде фигур гномов или животных они превосходно дополнят альпийскую горку . В темное время суток такие фонари не только акцентируют внимание на красивых уголках сада. Подсветив ступеньки, можно подниматься или спускаться по лестнице, не опасаясь падения. Фонари можно расставлять группами или хаотично. Какой способ выбрать - зависит только от предпочтений владельца участка.

Доброго дня уважаемые Радиолюбители!
Вот уже почти как месяц на сайте открыт раздел “От читателей “. Честно говоря, я уже стал думать, что эта моя задумка не удалась – откликов читателей на предложение не было. А сегодня утром, просматривая почту сайта, я был приятно удивлен, обнаружив письмо с предложением публикации статьи. Но еще больше я был удивлен, да даже можно прямо сказать – поражен, когда увидел кто автор статьи.
Итак уважаемые Радиолюбители, сегодня, в разделе “От читателей”, я с большим удовольствием и почтением представляю вам статью автора множества интересных и познавательных публикаций и книг – Юрия Всеволодовича Ревича :

Доработка садовых светильников на солнечных батареях

Несколько лет назад в крупных супермаркетах («Ашане», «Леруа-Мерлене») появились на удивление дешевые (по цене меньше ста рублей) садовые светильники на светодиодах и со встроенной солнечной батареей для подзарядки днем. Через некоторое время они появились практически во всех торговых точках, торгующих электрикой или товарами для сада и огорода. Выглядит светильник примерно так, как показано на рисунке:

Хорошее начинание, однако, оказалось несколько подпорчено тем, что яркости маленького светодиода не хватает для того, чтобы что-то осветить всерьез, потому светильник скорее выполняет декоративные функции и быстро надоедает своим мертвенным белым свечением. Кроме того, в реальных световых условиях мощности солнечной батареи не хватает для нормальной подзарядки аккумулятора – светильник горит часа два-три после захода солнца и затем «умирает».

Есть, однако, простой способ исправить сразу оба недостатка, и превратить изделие из одноразовой игрушки в красивый и функциональный элемент садового ландшафта. Разумеется, превратить его в полноценный осветительный прибор невозможно, но легко значительно повысить декоративные качества светильника, если заменить светодиоды на цветные. Последних имеется в продаже множество различных цветов (не только белые-красные-желтые-зеленые-синие, но и разных оттенков – например, зеленые бывают не только просто зеленые, но и желто-зеленые и голубовато-зеленые, а желтые – и густо-желтые и лимонные). Все они, и обычные, и повышенной яркости, любого размера и геометрии могут работать в этих светильниках без доработки (за исключением специальных мощных осветительных и еще мигающих светодиодов, которые сами представляют собой законченную схему). При замене только следите за полярностью светодиода, и практически больше ничего не требуется. Светильники спокойно работают и зимой при небольших морозах, но при сильном похолодании их лучше убрать в помещение, вытащив аккумулятор.

Однако, вторая проблема при этом может даже усугубляться: малое падение напряжения на цветном светодиоде заставит его гореть очень ярко, но даже летом всего полчаса-час. Это особенно мешает осенью и зимой, когда световой день сокращается, а пасмурная погода приводит к тому, что накопленного за день заряда аккумулятора хватает лишь на пару минут.

Этот недостаток исправить тоже несложно, если подключить последовательно со светодиодом резистор номиналом в несколько десятков ом. Следует острым резаком разорвать дорожку на плате, ведущую от микросхемы к светодиоду и установить резистор вместо нее (на рисунке ниже показана переделка платы светильника из «Леруа-Мерлена», в других случаях плата может выглядеть иначе):

Подбор резистора следует осуществлять таким образом, чтобы ток через него составлял 4-6 мА – этого достаточно для нормальной яркости свечения, а при полной зарядке штатного Ni-Cd акуумулятора в 600 мА-ч светильник будет тогда работать несколько суток (на практике полная зарядка, конечно, не достигается).

На выходе микросхемы светильника имеет грубый источник тока с напряжением на холостом ходу порядка 2,5 В – то есть примерно равном удвоенному напряжению аккумулятора. При подключении нагрузки это напряжение падает, и резистор необходимо подобрать так, чтобы падение напряжения на нем соответствовало выбранному току. Например, для красного светодиода номинал может составить 75-91 Ом (падение напряжения на резисторе 0,4-0,5 В), для зеленого повышенной яркости – от 47 до 62 Ом (падение напряжения 0,2-0,3 В) и т.д.

Кстати, обычно штатного Ni-Cd акуумулятора хватает не более, чем на год, потом он выходит из строя. Опыт показал, что в светильник можно установить обычный пальчиковый Ni-MH аккумулятор, причем чем дешевле (то есть чем меньше его емкость), тем лучше – имеющейся солнечной батареи все равно не хватит, чтобы зарядить полностью аккумулятор с емкостью 2000-3000 мА-ч, и он в любом случае будет работать лишь на небольшую часть от своих возможностей.

Для тех кто (по молодости лет) незнаком с Ю.В. Ревичем:

Инженер и журналист с многолетним стажем. Основной круг интересов – информационные технологии, их влияние на современное общество, технологические инновации, история компьютеров и технологических инноваций. Регулярно публикуется в журналах, газетах и сетевых изданиях. Автор 6 популярных книг, среди которых “Занимательная электроника”, “Самоучитель работы на ПК для всех”, “Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера” и др.

Предлагаем вашему вниманию обзор видеоролика по изготовлению светильника на солнечной батарейке. Этот светильник будет автоматически включаться, когда наступит тьма и отключаться, когда будет светло. Также в светлое время дня аккумулятор светодиода заряжается от солнечной батарейки.

Нам понадобится:
- солнечная батарея 5.5 вольт, 90 мАч, размером 65х65 мм;
- светодиодная лампочка;
- на 3.3 Ом;
- резистор на 50 кОм;
- ;
- кнопка выключения;
- силикон;
- ;
- пластиковая коробочка;
- аккумулятор на 3.7 вольт;
- коробочка для аккумулятора.

Продолжение, первая часть на сайте Дом Белка.

Прошёл ровно год после первой статьи, время подводить итоги. Наконец-то удалось сделать часть фотографий садовых светильников в темноте, я выложил их ниже по тексту. Приятно также отметить, что и другие садовые участки увлеклись ночной электрификацией. А что? Удобно и красиво!

Семь фонариков оригинального светло-зелёного цвета отлично потрудились в прошлом году, но после зимнего хранения у двух отказал аккумулятор. Вместо 1,1 - 1.4 вольта они показывали 0,3, в каком бы зарядном устройстве не побывали. А ведь на зимнее хранение ушли все полностью заряженными и хранились при низкой температуре.Вывод: второе место по отказам изделия занимают аккумуляторные элементы. Ну а первое, я напомню, из первой статьи, это некачественный объединительный монтаж изделия. Если бы изготовитель комплектовал изделия надёжными аккумуляторами, то фонарик из-завысокой цены был бы неконкурентноспособным.

Выявить неисправный аккумулятор проще простого.

В домашнем хозяйстве обязательно должен быть тестер, лучше с цифровой индикацией. Этим прибором и замеряем напряжение аккумуляторной батареи. Ставим предел = 2 V , что означает постоянное напряжение, оно же соответствует символу DC . Если послепребывания, ну хотя бы часа в зарядном устройстве, показание на элементе не изменилось в большую сторону, то его место в контейнере для технических отходов. Проверку аккумулятора можно произвести в заведомо исправном садовом фонарике. Причем, солнышко ждать не надо, достаточно использовать осветительную лампу, лучше энергосберегающую, мощностью 11-14 Ватт. Энергосберегающие лампочки не сильно нагреваются в процессе измерения, поэтому не принесут порчу фонарю.

Аналогичным образом, имея заведомо исправный аккумулятор, проверяют работоспособность самого садового фонарика, а именно момент заряда аккумулятора от солнечной батареи аккумулятора. Для этой цели желательно использовать слегка разряженный аккумулятор с напряжением около 1,2 вольта. Если при включенной осветительной лампе показание прибора, измеряющего напряжение, начнёт увеличиваться, а цифровой прибор покажет изменение в четвёртом знаке в плюсовую сторону уже в течение нескольких минут – значит, солнечная батарея исправна. Полностью работоспособен фонарь, когда он горит в темноте и гаснет на свету.

Плохой контакт в контейнере питания - основная причина неисправности фонаря. Использование активного флюса для распайки проводов приводит к образованию солей на контактах контейнера питания. Аналогичный голубой налёт может быть и на монтажной плате электронного устройства фонаря. Такое изделие нуждается в ремонте.

Правда, высокий сугроб разобрал его на две части, оставив лежать в весенней луже. Я его поднял, очистил от грязи, сложил, водрузил на место. Вроде ничего плохого не случилось. Да это видно на фотографии.

Больше всего отказов у моргающей гирлянды, а всё дело в двух контактах. Как надёжно соединить их с солнечной батареей, ума не приложу.

Разбирая гирлянду в очередной раз, хорошо тестер был под рукой, обнаружил, что неисправен один из аккумуляторов, а их там целых три! В процессе заряда они нагреваются, и дополнительно нагревается на солнце чёрный корпус электронного блока солнечной батареи, в котором они находятся. Высокая температура нежелательна для аккумуляторов, вероятность отказа такого изделия возрастает в три раза, поскольку элементов питания целых три штуки.

Снова осень, темнеет быстро. В это время года фонари просто необходимы. Был в гостях у сына и обнаружил, что 2 фонаря не светят. Тестера с собой не было, и я решил взять их с собой, и дома, не торопясь проверить. Вот они на фото. Всё очень просто, аккумуляторная батарея показывала 0 вольт. Поставил новые элементы питания, и всё заработало. Первый фонарик я уже чинил в прошлом году. У него была интересная неисправность. Если его подвесить - то не горит, если поставить - то горит. Надо снять верхний колпак и на нижней части корпуса фонаря отогнуть вверх 2 контакта, к которым присоединены провода свечки. Сама конструкция оригинальна, свеча мерцает, как бы горит пламя по-настоящему. Второй фонарь сделан на века, чувствуется отечественное производство, его корпус не думает стариться. Надо только вовремя менять аккумулятор.

Поздняя осень, все реже и реже ездим на дачу. Солнечных дней всё меньше и меньше. За день аккумуляторная батарея полностью не заряжается. С наступлением сумерек фонарик загорится на 15 минут и погаснет. Не очень хороший режим работы аккумулятора, время позаботиться о нём и о самом фонаре. Ведь новый элемент питания стоит дороже самого фонаря. Обычно поздней осенью я разбираю свои светильники, протираю от грязи и складываю в упаковочные коробки до весны. Сами же элементы питания ставлю на зарядку. Хорошо, если есть нормальное зарядное устройство, в том смысле, что сможет переварить ваш сильно разряженный элемент, а не заморгать с испугу, думая, что подсунули что-то не то. Где я только не заряжал свои аккумуляторы: в батарейном отсеке карманного приемника, который был рассчитан на питания от аккумуляторов с последующей зарядкой, и контейнере радиомышки, работающей от тех же элементов питания.