Аккумулятор для светодиодного светильника с солнечной батареей

Аккумуляторы для солнечных светильников

Пост опубликован: 7 августа, 2017

Одной из главных составляющих устройств, работающих на преобразовании солнечной энергии в электрическую, являются аккумуляторы, являющиеся накопителями электрической энергии. Они обеспечивают работу устройств в темное время суток, а также при негативном воздействии внешних факторов, которыми являются атмосферные осадки и прочие погодные условия.

Одним из видов устройств, работающих на энергии солнца, и имеющих в своей конструкции подобные элементы, являются солнечные светильники.

Как выбрать

Для того, чтобы правильно выбрать аккумуляторы для светильников, работающих на солнечных батареях, необходимо помнить о важной способности некоторых видов таких устройств, как-то способность некоторых моделей, запоминать объем заряда за несколько предшествующих циклов.
Такая способность является негативным фактором, который определяется химическим составом элементов, когда, в случае неполного заряда, в течение нескольких циклов, подобные устройства перестают заряжаться, что приводит их в не рабочее состояние.

Критериями, определяющими выбор аккумулятора, являются его технические характеристики, это:

1. Напряжение;
2. Удельные: ёмкость, энергия и мощность устройства;
3. Продолжительность тепловой и токовой нагрузки;
4. Предельно допустимое количество циклов «заряд/разряд»;
5. Срок службы;
6. Величина саморазряда;
7. Температурный режим эксплуатации;
8. Наличие эффекта памяти.

Рейтинг лучших

Наиболее широкое распространение, в качестве накопителя электрической энергии, в солнечных светильниках, получили следующие виды аккумуляторов, это:

• Цилиндрические, литий-железо-фосфатные (LiFePO4).
  Данные устройства обладают высоким током разряда и взрывобезопасны.
  Среди пользователей подобного типа аккумуляторов, популярностью пользуется серия Howell (Китай), отличающаяся целым рядом достоинств.

Эксплуатационные характеристики данной серии:

Рабочее напряжение – до 2,3 В;

1. емкость – 100,0 – 120,0 Вт*ч/кг;
2. энергия – 135,0 – 150,0 Вт*ч/л;
3. мощность – от 2,0 до 4,5 кВт/кг;

1. типовая – 30,0 *С;
2. высокая – 50,0 *С;
3. импульсная – до 100,0 *С.

Количество периодов заряд/разряд – до 2000;
Срок эксплуатации – от 3,0 до 5,0 лет;
Величина саморазряда – не более 0,3% в месяц;
Температурный режим – от — 20 *С до +60 *С;
Эффект памяти – отсутствует.

• Никель-металл-гидридные (Ni-MH).
  У устройств данного типа, электрод изготавливается из водородоадсорбирующего сплава, который способен поглощать водород. Данный тип отличается продолжительными сроками эксплуатации и способностью к длительному хранению.
  Модели этой группы выпускается различных геометрических размеров (диаметр и длина) и с различными техническими характеристиками (емкость, ток заряда) и неизменным напряжением – 1,2 В. Все модели экологически безопасны для окружающей среды.

• Никель-кадмиевые (NiCd).
  Использование кадмия, в моделях этой типа, позволяет уменьшить габаритные размеры и весустройств, в сравнении с никель-металл-гидридными моделями, при том, что у них одинаковые графики разряда.

Эксплуатационные характеристики данной серии:

Рабочее напряжение – до 1,5 В;

1. емкость – 30,0 – 40,0 Вт*ч/кг;
2. энергия – 85,0 – 100,0 Вт*ч/л;
3. мощность – 100 – 155 Вт/кг.

1. типовая – 3,0 *С;
2. высокая – 10,0 *С;
3. импульсная нагрузка – до 25,0 *С;

Количество периодов заряд/разряд – до 500;
Срок эксплуатации – от 3,0 до 5,0 лет;
Величина саморазряда – 25,0% в месяц;
Температура эксплуатации – от — 20 *С до +60 *С;
Эффект памяти – присутствует.

Где купить

Аккумуляторы, используемые в солнечных светильниках, достаточно широко используются для питания различных электронных устройств. В связи с этим, при необходимости их замены, всегда есть возможность приобрести аналогичные тем, что были установлены производителем таких светильников, или подобрать подобные им, в соответствии с техническими характеристиками, условиями эксплуатации и экологической безопасностью устройств.

Все выше перечисленные виды аккумуляторов реализуются в розничной торговле, в различных торговых и специализированных сетях, что позволяет без труда приобрести необходимую модель.

Кроме этого, можно воспользоваться онлайн продажами, которые осуществляются в сети интернет. В этом случае можно ознакомиться с предложениями различных компаний, изучить технические характеристики моделей и их эксплуатационные показатели, сравнить стоимость и условия поставки.

Плюсы и минусы

У всех выше приведенных типов аккумуляторов, служащих накопителями электрической энергии, для светильников, имеющих в своей конструкции солнечную батарею, присущи определенные достоинства и недостатки.

Достоинствами, в соответствии с типом устройства, являются:

• Для литий-железо-фосфатных моделей:

1. Продолжительный срок эксплуатации;
2. Взрывобезопасность.
3. Высокая скорость зарядки.
4. Широкий температурный диапазон рабочих температур.

• Для никель-металл-гидридных моделей:

1. Длительные сроки эксплуатации;
2. Способность к продолжительному хранению;
3. Экологическая безопасность данного типа устройств;
4. Возможность заряжать в любое время вне зависимости от текущего заряда устройства и без ущерба техническим параметрам.

• Для никель-кадмиевых моделей:

1. Продолжительные сроки эксплуатации;
2. Способность к длительному хранению;
3. Быстрый процесс заряда устройств.

Недостатками, выше перечисленных типов устройств, являются:

• Для литий-железо-фосфатных, аккумуляторов:

1. Более крупные габаритные размеры и вес, нежели у литий-йонных устройств.

• Для Никель-металл-гидридных аккумуляторов, особо выявленных отрицательных качеств, не выявлено.
• Для никель-кадмиевых аккумуляторов:

1. Наличие памяти;
2. Перед новой зарядкой, должна быть выполнена полная разрядка аккумулятора;
3. Негативное воздействие на окружающую среду.

Источник

Купил и разобрал самый дешевый светильник на солнечной батареи. Из рубрики что там внутри?

Купил в одном из строительных магазинов светильник (фонарик) на солнечных батарейках, на каждом углу их сейчас как грязи, но мы его разберем и посмотрим что там внутри, а может это нужная вещь в хозяйстве?

Покупал в Леруа Мерлен, стоимость его целых 43 рубля (на 16.06.2021)

Картинок как всегда много все подробно изложено, схемы, принцип работы в конце статьи.

Внешний вид фонарика

Транспортное положение, так он продается в магазине.

Собран в рабочее положение

Название

Но давайте подробнее разберемся что там написано на этикетке

И вот она подробнее, вдруг кому то надо.

А самое главное там название, модель поставщика: OS7049NP хотя по нему найти ничего нельзя

Фонарь на солнечных батареях «светлячок»

Разборка

Ну, давайте разберем его окончательно и возможно бесповоротно!

Вся электронная начинка скрыта в цилиндре с солнечными батареями

Снята задняя крышка и откручен один саморез, доступна плата с проводками к солнечной батареи.

Видны все электронные компоненты

Всего в фонарике 6 элементов

• Выключатель
• Светодиод
• Катушку индуктивности (это не резистор как может показаться вначале)
• Солнечная батарея
• Аккумулятор
• Микросхема

Выключатель

Хочется сразу сказать о выключателе, это самая ненадежная часть прибора, она выходит из строя первой. Так как от воды и от разлагающийся батареи окисляются контакты. Поэтому, при поломке прибора просто замыкаете накоротко клеммы выключатели и возможно все заработает. Я например просто вывел два проводка и для включения скручиваю их вместе, мне совсем не хотелось менять выключатель, чистить его так как уровень производства и цена данного прибора не стоит того чтобы с этим изделием особенно возится.

Светодиод

Светодиод используется белый, повышенной яркости, а больше сказать и нечего.

Катушку индуктивности

Выглядит как резистор, но это именно катушка индуктивности.

В китайских фонариках применяются индуктивности типа — EC-24, номинал около 136 мкГн (номиналы различается и я встречал от 136 до 342мкГн, это связано и с различными микросхемами ) Это недорогой маломощный дроссель, с относительно большим внутренним сопротивлением, что конечно снижает КПД преобразователя. Дроссель нужен для питания светодиода именно через него задается средний ток через светодиод (обратитесь к схеме, ниже по тексту, там все ясно)

Солнечная батарея

Задача солнечной батареи преобразовать солнечный свет в электроэнергию.

Кремневые (мы рассматриваем только кремневые)

Специально выращенные кристаллы как для микросхем или, например процессоров. Поэтому они дорогие! Но чистые и еще и поэтому у них самый высокий КПД, до 25%. И длительный срок эксплуатации с минимальным процентом деградации (около 5% за 25 лет).

Состоят из нескольких кристаллов. Дешевые. КПД около 18%.

• Амфорный кремний (пленочные)

Получаются путем напыления или осаждения кремния, отсюда можно формировать гибкие пленки. Долгий срок службы, около 25 лет. Невысокий процент КПД около 12%. Лучшая производительность наравне с другими панелями при рассеянном солнечном свете.

В наших фонариках используются панели двух видов из монокристаллического и аморфного кремния. Раньше использовался монокристаллический кремний как отходы производства у таких фонариков была лучшая КПД, но большой разброс параметров. Сейчас в том числе и в нашем дешманском, нищебродском фонарике используется амфорный кремний, проигрывая по токоотдаче из монокристаллического кремния примерно в пять раз, вот такая «китайская экономия». В нашем случае это совсем не пленка, а стекло, но это и лучше так как пленка и пластик деградировали на солнце, а наш фонарик этого недостатка лишен.

Полностью разобранный фонарик видна стеклянная пластина с напыленным аморфным кремнием

Источник

Схема садового светильника на солнечных батареях

Дата публикации: 26 мая 2020

Устройство и принцип работы

Для того чтобы понять принцип работы рассматриваемого оборудования, необходимо разобраться со схемой садового светильника на солнечных батареях. Составными элементами данного устройства являются:

• блок освещения (светодиод, как правило);
• преобразователь энергии;
• устройство, осуществляющее контроль включения и отключения;
• аккумулятор;
• крепеж.

Сам светильник состоит из корпуса, в котором находится светодиод. Рядом расположены контрольная плата и аккумулятор. Над ними находится фоторезистор, солнечная панель и защитное стекло.

Днем при солнечной погоде преобразователь аккумулирует солнечную энергию и преобразует ее в электрическую, которая поступает в аккумулятор. Данная энергия и позволяет функционировать садовому фонарю в темное время суток.

Более дорогие модели данных устройств имеют контроллер движений, который автоматически включает светильник при приближении человека.

В устройство садового светильника на солнечных батареях входят транзистор или микросхема, выполняющие функцию датчика, с помощью которых светодиод отключается при полном разряде батареи либо может уменьшать яркость освещения в случае потери части заряда.

Основные характеристики

Качество подобного устройства определяется применяемым кремнием. В недорогих светильниках используют его поликристаллическую или аморфную разновидности. Монокристаллический кремний может работать в любой сезон, он стоек к агрессивному воздействию. Если нет возможности приобрести монокристаллический элемент, лучше использовать мультикристаллические солнечные батареи.

Для придания долговечности изделиям их покрывают специальной пленкой.

Производители стали изобретать маркетинговые ходы для скрытия некоторых изъянов своей продукции. В частности, поликристаллические устройства стали называть уличными светодиодными фонарями, но срок их нормальной службы составит только один сезон.

Длительным сроком эксплуатации могут похвастаться брендированные устройства. Здесь достаточно мощный фотоэлемент, солнечный свет в него попадает в глубокие слои, что обеспечивает стабильную работу светильников в течение продолжительного времени. У китайских светильников толщина фотоэлемента сравнима с фольгой, поэтому срок службы его гораздо меньше.

На освещение оказывает влияние и структура стекла. При преобладании дней с пасмурной погодой лучше использовать текстурированное стекло, поскольку оно накапливает излучение, в то время как гладкая поверхность способствует его частичному отражению. Наиболее дорогое и долговечное покрытие — закаленное стекло.

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.

• 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.

Положительные стороны устройств

Садово-парковые светильники на солнечных батареях способствуют облагораживанию таких зон отдыха, как сады, парки, скверы. Данные устройства могут быть снабжены никель-металл-гидридными аккумуляторами, что позволяет им включаться при наступлении темноты, отключаться и начинать заряжаться при наступлении утра.

В настоящее время светильники выпускаются в различных исполнениях. В основном производятся традиционные столбики, имеющие различную высоту, а также гирлянды. Помимо этого начали выпускать светильники в виде собак, кошек, гномов, улиток и других потенциальных обитателей зеленой зоны. Также производители предлагают приборы в виде светильников, вокруг которых летают бабочки.

Рассматриваемые устройства не нуждаются во владении основами установки электропроводки, поскольку схема садового светильника на солнечных батареях не подразумевает подвода к нему электричества, что обеспечивает экономию финансовых средств их владельцам.

Свет, падающий от данных фонарей, не бьет по глазам, поскольку не является сверхъярким.

Данные светильники являются автоматическим оборудованием и могут обмануть воришек в случае имеющегося у них злого умысла напасть на вашу недвижимость.

Они не требуют осуществления работ по заземлению и полностью безопасны как для людей, так и для окружающей среды.

Не требуется какого-либо особого ухода за ними.

При этом срок эксплуатации рассматриваемых видов светильников достаточно продолжительный.

Так как они эксплуатируются на открытой местности, производители предусматривают для них высокий уровень защиты от неблагоприятных факторов погоды.

Какие детали и где лучше заказывать

Наиболее сложно разжиться солнечными элементами. Подойдут некондиционные элементы, их проще всего купить на различных интернет-аукционах, таких как Aliexpress. Подбирайте модуль с напряжением на выходе не ниже 5 вольт, мощность должна соответствовать числу светодиодов. Очень важно, чтобы модуль имел отпайки проводников, в ином случае покупайте те, которые идут в комплекте с плоскими проводниками и карандашом-флюсом.

Самый дорогостоящий элемент светильника — это никель-металл-гидридный или литий-ионный аккумулятор . Нужны аккумуляторы напряжением 3,6 В, они выглядят как три пальчиковые батарейки, затянутые в пленку. Емкость также должна соответствовать суммарной мощности светодиодов, умноженной на количество часов автономной работы + 30%. Купить можно вместе с модулями.

Источниками света служат светодиоды. Опираясь только на характеристики, вы, скорее всего, не сможете подобрать подходящий уровень освещенности, поэтому выбирать придется опытным путем. Рекомендуется использовать яркие белые светодиоды BL-L513. Их легко найти в магазинах электронных компонентов, например, в «Чип и Дип» они стоят по 10 руб. К каждому светодиоду нужен токоограничивающий резистор на 33 Ом.

Также для каждого светильника нужен транзистор 2N4403, выпрямительный диод 1N5391 или КД103А, а также резистор, номинал которого рассчитывается по формуле R = Uбат х 100/N х 0,02, где N — количество светодиодов в цепи, а Uбат — рабочее напряжение аккумулятора.

Критерии выбора деталей и цены

Выбор деталей зависит от того, насколько мощный светильник вы намереваетесь изготовить. Приводим конкретные номиналы для самодельного осветительного прибора мощностью 1 Вт и интенсивностью светового потока 110 Лм.

Так как в вышеприведенной схеме отсутствуют элементы контроля уровня заряда аккумуляторной батареи, то, прежде всего, необходимо обратить внимание на выбор солнечной батареи. Если выбрать панель со слишком маленьким током, то за световой день она просто не успеет зарядить аккумулятор до нужной емкости. И наоборот слишком мощная световая панель может перезарядить батарею за время светового дня и привести ее в негодность.

Вывод: ток, вырабатываемый панелью, и емкость аккумулятора должны соответствовать друг другу. Для грубого расчета можно воспользоваться соотношением 1:10. В нашем конкретном изделии мы используем солнечную панель с напряжением 5 В и вырабатываемым током 150 мА (120-150 рублей) и аккумуляторную батарею форм-фактора 18650 (напряжением 3,7 В; емкостью 1500 мАч; стоимостью 100-120 рублей).

Также для изготовления нам понадобятся:

• Диод Шоттки 1N5818 с максимальным допустимым прямым током 1 А – 6-7 рублей. Выбор именно этой разновидности выпрямительной детали обусловлен низким падением напряжения на нем (около 0,5 В). Это позволит использовать солнечную панель наиболее эффективно.
• Транзистор 2N2907 с максимальным током коллектор-эмиттер до 600 мА – 4-5 рублей.
• Мощный белый светодиод TDS-P001L4U15 (интенсивность светового потока – 110 Лм; мощность – 1 Вт; рабочее напряжение – 3,7 В; потребляемый ток – 350 мА) – 70-75 рублей.

Важно! Рабочий ток светодиода D2 (или суммарный общий ток при использовании нескольких излучателей) должен быть меньше максимального допустимого тока коллектор-эмиттер транзистора T1. Это условие с запасом выполняется для примененных в схеме деталей: I(D2)=350 мА

Источник