Устройство светильника с солнечной батареей и датчиком движения

Устройство светильника с солнечной батареей и датчиком движения

Инновационные технологии активно вторгаются в самые разные сферы жизни общества. Широкое распространение получили солнечные батареи и созданные на их базе светильники, использующие в работе энергию солнечного света. Своей популярностью они во многом обязаны экономичности, простоте монтажа и экологичности в процессе эксплуатации. Им не нужна электроэнергия, а это в свою очередь не требует подвода электрических проводов.

Устройство и принцип работы

Конструктивно любой светильник на солнечной батарее с датчиком движения включает в свой состав:

• солнечную панель, которая преобразовывает солнечный свет в электроэнергию;
• аккумуляторную никель-кадмиевую батарею емкостью порядка 700 мА/час, предназначенную для накапливания электроэнергии, поступающей от солнечной батареи;
• контроллер минимального заряда, управляющий процессами заряда и разряда аккумулятора, также используется в качестве блока управления всего комплекта;
• светодиодный источник света;
• фотоэлемент, автоматически включающий источник света при наступлении темноты и выключающий его на рассвете.
• датчик движения, включающий источник света при движении объекта в зоне наблюдения.

Фотоэлемент и датчик движения работают в паре, включая источник света только в том случае, если при наступлении темноты в непосредственной близости от светильника будет обнаружено движение. При отсутствии одного из условий (движение или темнота) устройство находится в выключенном состоянии.

Источником света служат светодиоды точечного света (SMD) или светодиодные матрицы (СОВ). Последние встречаются только в устаревших моделях. Стандартная матрица имеет мощность не более 50 Вт, поэтому в мощных прожекторах устанавливают по несколько матриц.

Конструктивно матрица представляет собой специальную подложку, на которой размещено определенное количество кристаллов. Если хотя-бы один кристалл выходит из строя, вся матрица требует замены.

В LED светильниках нового поколения вместо матрицы используются точечные светодиоды. Основное достоинство их в том, что при выходе из строя одного светодиода остальные продолжают работать.

Вышедший из строя светодиод SMD подлежит немедленной замене, так как остальные светодиоды начинают работать во внештатном режиме и могут очень скоро также сломаться.

Антикоррозионный пылевлагонепроницаемый корпус фонаря изготавливают в вариантах, имеющих разные степени защиты. Как правило, последний указан на упаковке. Внутри корпуса, закрытого защитным плафоном, находится матрица или подложка с точечными светодиодами, добраться до которых можно, сняв отражающий рефлектор. При этом защитный плафон может быть изготовлен из закаленного или структурированного стекла.

Критерии выбора

Выбор светодиодного фонаря на солнечной батарее с датчиком движения определяется в первую очередь его назначением.

• освещение улиц и тротуаров, а также дворов, автомобильных дорог и пр. (специальные мощные прожекторы);
• подсвечивание фасадов домов и исторических памятников (архитектурные светильники);
• подсветка отдельных зон в парках, скверах и на приусадебных участках (ландшафтные светильники).

Кроме функционального назначения немаловажное значение имеют:

• мощность светового потока;
• угол рассеивания света;
• внешний вид и конструктивные особенности светильника.

От условий использования зависят основные параметры беспроводного светильника:

• степень защиты;
• сила светового потока;
• мощность света.

Для светильников на солнечных батареях, предназначенных для установки на открытом воздухе, степень защиты согласно международному стандарту IEC-952 должна быть не менее IP64:

• 6 – полная защита корпуса от попадания пыли и какого-либо (даже случайного) проникновения внутрь;
• 4 – защита внутреннего содержимого корпуса от попадания капель и брызг, падающих под любым углом.

Качество освещения территории или объекта зависит от высоты подвеса светильника и угла излучения светового потока. Улучшить качество освещения можно, если вместо одного мощного светильника устанавливать несколько маломощных фонариков. При этом их суммарная мощность должна соответствовать расчетному значению.

Расчет технических параметров

Основными техническими параметрами светильника на солнечной батарее являются мощность светового потока (измеряется в люменах) и зависящий от него уровень освещенности (измеряется в люксах).

Мощность светового потока и уровень освещенности объекта рассчитываются по формулам Ф = Е х S или Е = Ф/S, где:

• Ф – мощность светового потока, лм;
• Е – освещенность, лк
• S – освещаемая площадь, м.кв.

При этом S = 3,14 h² х 2(1-cos α /2), где:

• h — расстояние от освещаемой поверхности до светильника, м;
• α — угол излучения света, градус.

Рассчитывая уровень освещенности объекта, нужно учитывать отражающие особенности предметов, находящихся в зоне освещения, а также неравномерную освещенность и потерю качества свечения светодиодов по истечении определенного времени.

Установка и настройка

Светильники на солнечных батареях, оснащенные датчиками движения, устанавливаются на стенах или крепятся к специально выбранной опоре. Процесс их установки и настройки сложностью не отличается, однако зависит от конструкции изделия. Поэтому перед установкой нужно внимательно ознакомиться с инструкцией.

Осветительный прибор в обязательном порядке должен быть развернут фронтальной плоскостью в сторону обслуживаемой зоны. Светильники, укомплектованные собственной опорой, настраивать легче, так как их легко можно развернуть вокруг собственной оси.

Достоинства и недостатки

Светильники на солнечных батареях с датчиками движения по сравнению с традиционными осветительными лампами обладают целым рядом преимуществ:

• возможность использования в тех местах, где отсутствуют линии электропередач (загородные дома, дачи и пр.);
• простота установки и монтажа;
• высокая экономичность светильников, обусловленная тем, что при их установке и эксплуатации отсутствует надобность в проведении земляных работ и оплате затраченной электроэнергии;
• нет необходимости в постоянном присутствии обслуживающего персонала;
• длительная безаварийная работа светильников;
• высокая защищенность светильников от воздействия внешних климатических воздействий;
• широкий ассортимент выпускаемой продукции;
• экологичность и безопасность при эксплуатации.

• Светильник в случае выхода из строя требует замены. Особенно это касается моделей, предназначенных для подсветки малых архитектурных форм и ландшафтных зон на приусадебных участках.
• Устанавливать фонари целесообразно только в тех местах, где на них гарантированно будет попадать солнечный свет и т. д.

Светильники на солнечных батареях можно переставлять в любое время и в любом порядке, не проводя при этом никаких подготовительных работ. Однако чтобы в «поле зрения» датчиков движения не попадали мелкие животные и птицы, регулировать их все таки придется.

Лучшие модели

Выбирая светильник, покупатель должен обратить внимание на бренд изготовителя. Рекомендуется избегать неизвестных производителей, предлагающих свою продукцию по демпинговым ценам.

Среди проверенных временем светильников обращает на себя внимание продукция таких компаний:

• Raylight (Япония), поставляющая в Россию широкий спектр высококачественных светильников на солнечных батареях;
• Holux (Германия), предлагающая покупателям светильники китайского производства, гарантируя при этом их безотказную работу;
• Ever Brite (Китай) и др.

Ассортимент светильников на солнечных батареях с датчиками движения способен удовлетворить требования самых требовательных покупателей.

Фонарь на солнечной батарее

В настоящее время, при разработке систем освещения загородных домов, дач и прочих домовладений, дизайнеры, а иногда и просто домовладельцы, используют, в качестве источников света, фонари освещения, питающиеся от солнечных батарей.

Устройство и основные характеристики

Электрический фонарь работающий на электрической энергии, получаемой путем преобразования солнечной энергии, в своем составе имеет следующие элементы:

• Фотоэлемент – солнечная панель, является устройством, преобразующим солнечную энергию в электрическую;
• Аккумулятор (батарея) — устройство, являющееся накопителем электрической энергии;
• Источник света – светодиод, элемент устройства, который при прохождении через него электрического тока, излучает световой поток (светится);
• Датчик освещенности – фотореле, отвечает за включение устройства, при понижении уровня освещенности ниже заданных параметров, и отключение – при достаточном уровне освещения;
• Электронный элемент (на приведенной ниже схеме не показан) – отвечает за контроль уровня заряда аккумулятора и уровень свечения светодиода;
• Выключатель – коммутационное устройство, посредством которого, фонарь полностью выводится из режима работы.

Работа источника света, работающего на солнечной батарее, осуществляется следующим образом:

1. Источник света (фонарь), может работать только при включенном выключателе.
2. Фонарь устанавливается на выбранном участке территории, где присутствует достаточное естественное освещение.
3. Днем, под воздействием солнечных лучей, посредством работы солнечной панели и электронного элемента (микропроцессор, электронная схема с использованием транзисторов и т.д.), вырабатывается электрический ток.
4. Вырабатываемый ток, накапливается в батарее.
5. При снижении уровня освещенности, который контролирует фотореле, и наличии достаточного заряда аккумулятора, происходит включение в работу источника света – светодиода, фонарь включается.
6. При увеличении освещенности – фотореле выключает цепь питания светодиода, фонарь выключается.

Основные характеристики источников света, работающих на солнечных батареях:

• Способ установки, характеризующий возможности использования. Это могут быть:

1. Опоры наружного освещения улиц и дорог.
2. Настенные светодиодные светильники – используемые для подсветки зданий и сооружений.
3. Светильники для парков, газонов и садовых дорожек.
4. Болларды.
5. Декоративные светильники и фонарики-брелоки.

• Электрическая мощность, напряжение питания и мощность светового потока.
  Могут быть различны по техническим характеристикам, определяются производителями устройств.
• Материал корпуса.
  Изготавливаются из металла, пластика и дерева с плафонами из разных видов стекла: закаленное, гладкое или рефлекторное.
• Тип и количество светодиодов.
• Габаритные размеры.
• Стоимость.

Популярные модели

В зависимости от назначения, способа установки и технических характеристик — популярность отдельно взятых моделей, определяется именно этими показателями и предпочтениями потребителей.

Общие критерии, которые помогут определить наиболее популярные модели, в каждом из видов устройств, это:

• Мощность и количество светодиодных ламп в устройстве.
• Вид и способ установки.
• Время работы устройства, при полном заряде аккумулятора.

Наиболее популярные модели, в каждой из групп, определены на основании отзывов потребителей, это в:

• Группе «Настенные светодиодные светильники»:

1. MJJC-SLYF170 (Китай) – может использоваться для освещения фасада здания и подсветки элементов конструкций.
2. Solar Lamp (Китай) – достаточно мощный светильник, с 48 светодиодами.

• Группе «Светильники для парков, газонов и садовых дорожек»:

1. Homean UP-SG015 361795-LG (Китай) – используется для освещения садовых дорожек и декоративного освещения.
2. Alishow W1068 (Китай) – монтируется на столбах и иных опорах.

• Группе «Декоративные светильники»:

1. Solar String Lights (Китай) – выполнен в виде гирлянды.
2. Solar Power Rose (Китай) – выполнены в виде садовых цветов (роз, тюльпанов, пионов и др.

С датчиком движения

Большее количество настроек и возможность экономить электрическую энергию, дает использование фонарей, оборудованных датчиком движения. При наличии подобной опции, светильник находится в состоянии ожидания, он отключен, или, у некоторых моделей, работает не на полную мощность.

В момент, когда в зону действия датчика, попадает движущийся объект, светильник включается в работу. Как правило в конструкцию подобных устройств, заложена возможность, отключать данный датчик, в этом случае фонарь (светильник), работает в обычном режиме.

Из группы подобных устройств, наиболее популярен фонарь китайского производства, модель
Star Alliance YH0607A-PIR / Sanhoo 2LEDPIR — предназначен для настенного монтажа. Стоимость — от 800,00 до 2600,00 рублей.

Для дачи

При создании системы наружного освещения территории дачного участка, его дизайнерского оформления, можно использовать светильники (фонари) наружного освещения имеющими в своем устройстве, солнечные панели.

При таком варианте использования, можно воспользоваться всеми, выше приведенными типами светильников, используемыми для:

1. Освещения проездов и технических зон – используются специальные светильники, которые монтируются на столбах и опорах, изготовленных из железобетона, дерева, металла или пластика. Опоры помещаются непосредственно в грунт или монтируются с устройством фундамента.
2. Подсветка фасада и освещение придомовой территории – выполняется на стене здания. Для этих целей, кроме приведенных выше типов устройств, используются и светодиодные прожекторы.
3. Освещение пешеходных дорожек и декорация участка – выполняется декоративными светильниками, и так называемыми «светильниками на ножках», которые устанавливаются непосредственно в грунт.

Все группы светильников выпускаются с фотореле, а некоторые из них, в зависимости от конструкции и комплектации – датчиками движения.

Для кемпинга

Кемпинг – это место отдыха, для любителей путешествовать на автомобильном транспорте, поэтому фонарь для кемпинга – это фонарь для путешественников, при чем вне зависимости от способа перемещения.
Отечественные и зарубежные производители освоили выпуск подобной продукции, но в связи с тем, что Китай является одним из лидеров по производству солнечных батарей и светодиодов, то и товаров, с их использованием, именно китайских компаний, больше всего на данном рынке.
Среди туристов, пользуется популярностью модель SX-6800T/GH-5800T производства КНР, стоимостью 380,00 рублей.
Фонарь имеет раздвижной корпус и оснащен 6 светодиодными лампами. На корпусе предусмотрены ручки для подвешивания и переноски. Фонарь может работать как от электрической сети напряжением 220 В, так и от солнечной батареи.
Зарядка фонаря может быть выполнена от сети 220 В, или от солнечной батареи, которой оснащен фонарь.

С USB разъемом

Еще одна опция, очень полезная для путешественников и туристов, это наличие у фонаря на солнечных батареях, USB разъема.
При наличии подобного разъема, всегда есть возможность подзарядить электронные устройства, без которых современный человек, чувствует себя не комфортно. Это может быть сотовый телефон, фотоаппарат, ноутбук, планшет и т.д.

Одним из таких устройств, является электрический фонарь кемпинговый, модель G-85, производство КНР, стоимостью 400,00 рублей.
Данное устройство оборудовано солнечной панелью, аккумулятором, а также может работать от батареек типа АА и от сети 220В. Корпус выполнен из прочного пластика и оборудован USB разъемом для зарядки различных мобильных устройств.

Как выбрать лучший

В связи с тем, что на рынке светотехнических изделий, представлен широкий ассортимент светильников со встроенными солнечными панелями, то сделать выбор достаточно сложно.

Чтобы не допустить лишних расходов и сделать правильный выбор с первого раза, необходимо:

1. Перед выбором фонаря, необходимо решить, где он будет установлен и какую площадь он будет освещать.
2. Необходимо решить каким образом выбираемое устройство будет подключено к централизованной системе электроснабжения, или будет работать полностью автономно.
3. Далее, прежде чем идти в магазин, или заказывать товар по интернету, следует выбрать модель, изучить ее технические характеристики и ознакомиться с отзывами пользователей о товаре, фирме производителе и фирме поставщике.
4. При приобретении в розничной сети — обратить внимание на качество приобретаемого изделия.
5. Ознакомиться с техническими характеристиками устройства – мощность, яркость, емкость аккумулятора и т.д.
6. Оценить необходимость наличия устройств автоматики – датчики движения и им подобные.

По своей форме фонари бывают очень различны и их необходимо выбрать, в соответствии с функциями, которые они будут выполнять.
Если следовать выше приведенным условиям выбора – то будет сделан лучший выбор из предложенного ассортимента.

Как сделать своими руками

Имея навыки обращения с электрическим устройствами и умение работать паяльником, можно изготовить фонарь, работающий на солнечной энергии, своими руками.

Для этого понадобится:

• Солнечная батарея, лучше всего из поликристаллического кремния.
• Аккумулятор, наиболее подойдет литий-ионный.
• Светодиод или несколько светодиодов.
• Электронный блок управления, отвечающий за контроль заряда аккумулятора.
• Корпус светильника, или любой иной корпус, в котором будет собран фонарь.

Электронный блок управления может быть собран на основе отдельных электронных элементов (транзисторы и диоды), как показано на схеме, приведенной ниже, так и с использованием микросхем и иных устройств.

После того, как будет изготовлен электронный блок, собирается вся схема. Для удобства, можно приобрести универсальную плату типа DIY PCB размером 42х25мм, после чего все элементы помещаются в корпус и устанавливаются на место монтажа.

Где купить

Как уже было написано выше, абсолютное большинство товаров в данном сегменте светильников, выпускается в Китае, поэтому самый простой способ приобретения, это воспользоваться услугами интернет – магазинов.

На сайте компании, реализующей товар, можно ознакомиться с описанием устройства, его техническими характеристиками, а также посмотреть отзывы, как о товаре и производителе, так и о поставщике.

Кроме этого, можно воспользоваться услугами компаний, занимающихся продажей светотехнических товаров и оборудования. В этом случае появляется возможность получить консультацию специалиста, при выборе товара, узнать о достоинствах использования той, или иной модели, и ее недостатках.

В этом случае, даже при выборе аналогичной модели, как и на интернет ресурсах, стоимость изделия будет выше, но благодаря возможности вернуть или заменить некачественный товар, этот вариант приобретения, более надежный.

Плюсы и минусы

К достоинствам использования фонарей, оборудованных солнечными батареями, относятся:

1. Возможность выполнить автономную систему освещения территории.
2. Экологическая безопасность подобных устройств.
3. Снижение затрат на оплату счетов за потребленную электрическую энергию.
4. Простота монтажа и обслуживания устройств.
5. Продолжительные сроки эксплуатации.
6. Возможность использования при дизайнерском оформлении территории.

Недостатками считаются:

1. Сезонность использования.
2. Требования к освещенности на месте размещения.
3. Высокая стоимость.

Источник https://strojdvor.ru/umnyj-dom/svetilnik-na-solnechnoy-bataree-s-datchikom-dvizheniya/

Источник https://alter220.ru/solnce/fonar-na-solnechnoj-bataree.html