Светильники на солнечных батареях для дачи и сада: 10 советов по выбору

Как можно организовать уличное освещение на солнечных батареях

Освещение на улице — сложная система и делится она на несколько составляющих:

Охранное освещение, которое должно работать всегда, так как от него зависит безопасность. Как правило, это ограда, калитка/ворота, иногда — участок перед домом.
Дежурное освещение — включается периодически, при необходимости. Например, подъездная дорожка должна освещаться, когда по ней едет машина или идет человек; баня — если в ней кто-то парится; сарай, к которому надо подойти в темное время суток.
Декоративное. Подсветка декоративных элементов, кустов, деревьев, фрагментов здания. Работает обычно вечером, на ночь отключается.
Функциональное. Чаще всего — это подсветка основных дорожек (от калитки- к дому, от дома — к гаражу и т.п.). Режим работы может быть — с вечера до утра, а может — только вечером и по мере необходимости (при позднем возвращении домой).

Не обязательно все части есть в любом уличном освещении частного дома, но все они могут быть. Большая часть этой системы, или даже вся она, может быть переведена на питание от солнечных батарей. Причем уличное освещение на солнечных батареях можно сделать двумя способами:

Первый — устанавливать светильники и фонари с собственными вмонтированными батареями. Этот способ не требует больших затрат, но надежность его невелика. Каждый такой светильник снабжен собственной небольшой солнечной панелью и аккумулятором, который запасает энергию на протяжении светового дня. Мощность батареи и емкость аккумулятора малы. При нормальном заряде запаса энергии хватает на 10-14 часов работы, а в непогоду — как повезет. Может хватит на час работы. Потому такая система освещения от солнца может быть использована на не очень важных участках. Например, их можно ставить для декоративной подсветки участка, сада, огорода.
Второй способ организации уличного освещения на солнечных батареях — это целая система. Потребуются солнечные батареи определенной емкости, к ним — аккумулятор, который запасет электроэнергию на период пасмурной погоды. Чтобы аккумуляторы не выходили из строя при превышении количества энергии в солнечные дни, нужен контроллер заряда аккумулятора. Все это — недешевые устройства. Зато, при правильном расчете, освещение участка от солнечных батарей будет гарантированным.

Выгодно ли использовать солнечные батареи для освещения участка? Ответ можно дать только в каждом конкретном случае. Эффективность гелиосистем очень сильно зависит от региона и количества солнечных дней. А экономическая выгода (окупаемость) — от тарифов на электроэнергию.

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.

Принцип действия

Основной элемент в таких уличных светильниках — фотоэлементы, собранные в единую солнечную панель. Когда фотопанель ярко освещена солнцем, она начинает вырабатывать электрический ток. В принципе уже сейчас светильник начнет работать. Но зачем он будет работать днем? Поэтому схема дополняется аккумулятором.

Днем встроенный датчик освещённости перенаправляет энергию через диод на аккумуляторную батарею. Диод как бы запирает аккумулятор и не дает ему возможности работать в дневное время суток.

С наступлением темноты все тот же датчик освещенности уже не будет перекрывать питание светодиодов и открывает транзистор VD. Цепочка: аккумуляторная батарея → эммитер →коллектор транзистора → светодиодная панель начинает работать.

С рассветом, как только первые лучи солнца попадают на датчик освещенности, происходит отключение цепи питания осветителя и включается цепь подзарядки аккумулятора.

Конечно это упрощенное описание принципа работы уличных осветительных приборов на солнечных батареях. Промышленные образцы для освещения с применением фотопанелей, оборудованы сложной системой автоматики. А аккумуляторы дополнены инверторами, которые конвертируют постоянное напряжение от солнечных батарей в переменное для включения осветительных приборов.

От того насколько ярко работают уличные светильники зависит и продолжительность их работы. Когда наступает момент разрядки аккумулятора, система сама автоматически отключит питание светильника. Особенно это актуально в зимний период, когда светильникам просто не хватает светового дня для подзарядки аккумуляторов.

Естественно время включения уличных фонарей зависит от времени года. В зимний период они включаются ближе к 18-00 вечера, а летом в 2100–2200 часов вечера.

Еще один важный момент — сами фотоэлементы.

Как правило, в продаже можно встретить фотопанели, изготовленные на основе монокристаллического кремния. Они показали лучшие параметры по надежности и долговечности, чем экземпляры на поликристаллических фотоэлементах.

Зачем ставить светильники на фотоэлементах

Осветительные приборы на солнечных батареях имеют свои преимущества и отличаются от традиционных источников света:

Автономностью. Отпадает необходимость подключения к электросетям с традиционными проводами, щитками управления, предохранителями.
Энергонезависимостью. Когда бы не отключили подачу электроэнергии, ваш участок будет всегда освещен, а счета за потребление электроэнергии увеличиваться не будут.
Абсолютная автоматизация. Все источники света оснащены солнечными панелями и способны заряжаться, включаться и выключаться без присутствия человека.
Простой монтаж. Нет необходимости вызывать специалистов-электриков. Всю работу по размещению, установке, подключению владелец может сделать своими руками с минимумом затраченной энергии и сил. Если место размещения светильника по какой-либо причине вас не устраивает — его всегда можно без труда переместить на другое место.
Просты в обслуживании. Не требуют специальных знаний, чтобы поддерживать светильники в рабочем состоянии.

Все затраты на оборудование происходят на начальном этапе. Разница в стоимости качественных электрических светильников и уличное освещение на солнечных батареях не сильно видна. Всю разницу можно заметить лишь в процессе эксплуатации. В дальнейшем солнечное оборудование обязательно окупится и будет давать чистую прибыль, в то время как за стационарное электрическое освещение необходимо каждый месяц оплачивать счета от поставщиков электричества.

Схема светодиодного светильника

Схема светильника, у которого в качестве источника света, используются светодиоды, аналогична выше приведенной, с той лишь разницей, что при наличии нескольких светодиодов в одном светильнике, появляется возможность создать режим работы устройства, когда в зависимости от заданных параметров, светят лишь часть светодиодов или все их количество.

Простейшая электронная схема подобного устройства, может выглядеть следующим образом:

Работа светодиодов осуществляется от аккумуляторов, которые заряжаются от солнечной батареи. Стабилизаторы, диоды и катушки индуктивности, обеспечивают требуемые параметры напряжения в цепях питания и зарядки. Светодиоды светятся одновременно, при достаточном заряде аккумуляторных батарей.

Ремонт неисправностей

Наиболее частые причины поломок, ведущих к прекращению функционирования светильника, таковы:

Из-за недостаточной герметичности корпуса окислились контакты. Для устранения неполадки модель разбирают, зачищают контакты на полюсах аккумулятора и блоке питания.
Оборвались провода. После разборки проверяют целостность проводов и мест пайки. При обнаружении неполадки, места пайки восстанавливают путем холодной пайки, а при обрыве проводов производят их замену.
Аккумулятор пришел в негодность. Если аккумулятор сел, то единственный выход поменять его, купив новый.
Батарея пришла в негодность. Производится замена батареи.

После того, как причина поломки устранена, прибор собирают, обрабатывая стыки корпуса герметиком.

О ремонте в деталях тут.

Инструкция по замене батареи:

Схема и устройство фонарей

Конструкция осветительных приборов на солнечных батареях очень проста. Здесь используется принцип преобразования энергии солнечных лучей в электрическую путем фотогальванической реакции. Энергия фотонов передается электронам кремниевой пластины, в результате чего образуется постоянный электрический ток.

Солнечный фонарь состоит из следующих составных частей:

Встроенная солнечная батарея – основная часть прибора освещения. Фотоэлектрический модуль на полупроводниках отвечает за трансформацию энергии солнечного света в электроэнергию. В современных солнечных батареях может использоваться не только кремний, но и другой полупроводниковый материал. От этого зависит мощность батареи, а значит и стоимость светильника.
Аккумулятор (элемент, где происходит накопление электрической энергии) соединен с солнечной панелью при помощи диода, способного проводить электроэнергию лишь в одну сторону.
Блок освещения. В садовых светильниках применяют светодиодный осветительный элемент. Он расходует энергию наиболее экономно, практически не нагреваясь.
Удобный, эстетичный корпус. Сюда заключены все рабочие элементы светильника. Основные его свойства – устойчивость к воздействию окружающий среды (ультрафиолету, влаге, высоким и низким температурам). Над корпусом размещают защитный плафон, способствующий рассеиванию светового потока.
Контроллер или выключатель. Садовые светильники могут переключаться в режимы «включено-выключено» вручную (часть моделей управляется в дистанционном режиме). Современные модели содержат фотореле, и тогда процесс включения-выключения осуществляется автоматически. Для более экономного расходования заряда, некоторые модели оборудуют датчиками движения.
Опора светильника является, одновременно, декоративным элементом и определяет, на какой высоте будет располагаться осветительный прибор.

Схема устройства солнечной лампы:

В светлое время суток выключатель (или фотореле) находится в позиции «выключено»

На рассвете осветительный блок выключается, снова начинает работать миниэлектростанция «солнечная батарея – аккумулятор». Мощность батареи зависит от ее площади и ограничивается размерами светильника.

В садовых осветительных устройствах используются батареи, преимущественно, пленочного типа.

Дополнительная информация здесь.

Плюсы и минусы таких приборов

Эти приборы уличного освещения имеют самый большой список характеристик, которые значительно превосходят обычные фонари. Самыми значимыми из них являются следующие критерии:

Экономичность, не требует финансирования;
Разнообразие видов и стилей оформления позволяет изделию органично вписываться в любой ландшафтный стиль;
Изготовление из самых необычных материалов, таких как ротанг, бамбук, бронза, стекло;
Автономность, включение-выключение светильников осуществляются автоматически и не требует присутствия человека;
Длительные сроки эксплуатации;
Устойчивость к агрессивному воздействию окружающей среды;
Абсолютная безопасность для окружающих, так как не требуется подключение к электросети;
Широкий диапазон мощностей и освещение территории до 10 м в диаметре.

Однако несмотря на массу положительных черт у светильников на солнечных батареях имеются некоторые недостатки. К ним следует отнести:

Невозможность ремонта в большинстве случаев;
Сбои при отрицательных температурах;
Плохое качество заряда в дождливую погоду.

Но все же даже при этих недостатках уличные фонари этого класса, светодиодные гирлянды на солнечных батареях – это идеальный вариант освещения. Они способны преобразить обстановку в любом саду. Уникальный дизайн таких изделий позволяет обычный участок превратить в сказочное пространство, причем освещение его осуществляется без дополнительных финансовых затрат.

Что говорят о потребители

Появление альтернативных источников энергии позволило значительно сократить финансовые затраты на электричество. Сегодня для того чтобы сделать свой участок уютным в любое время суток достаточно установить на нем солнечное светодиодное освещение. Большое разнообразие форм, размеров, способов крепления дают возможность применения изделия в любом месте, как открытого, так и закрытого пространства, чего невозможно было достичь, используя обычные светильники.

Монтаж

Схема состоит из минимального количества элементов, поэтому монтаж можно без труда осуществить навесным способом. Длины «ножек» деталей будет вполне достаточно, чтобы произвести пайку без применения дополнительных проводов. После окончания монтажа и проверки работоспособности изготовленного светильника все места соединений следует заизолировать с помощью теплового карандаша или соответствующего герметика.

Для тех, кто предпочитает монтировать компоненты на печатной плате, могут сделать это, используя универсальную монтажную плату подходящих размеров или изготовленную самостоятельно.

Различные виды и формы

По способу крепления можно выделить пять разновидностей фонариков:

На низкой ножке. Такие конструкции монтируются непосредственно в грунт и освещают участок около земли. Обычно их монтируют для освещения тропинок и дорожек в саду, подсветки газонов.
На высокой ножке. Подобные фонари охватывают большую площадь вокруг себя, используются как основное освещение. Во время длительного отсутствия такие конструкции можно поместить на хранение либо демонтировать и разрядить аккумулятор.
Подвесные конструкции с крючком. Такие фонарики можно подвесить на ветки дерева, кронштейны или крепления.
Встраиваемые конструкции. Употребляются на фасадах домов.

Декоративные конструкции. Назначение декоративных садовых солнечных фонариков на батарейках — украшение участка. Обычно они изготовлены с цветными светодиодами и отличаются разнообразием форм. Довольно необычно смотрятся плавающие фонарики, помещенные в пруд или бассейн.

Как правильно выбрать

Рассмотрим основные критерии выбора светильника для дачи:

Не приобретайте дешевые фонарики оптом. Некачественные светильники быстро портятся и обладают малой мощностью: светят максимум три часа.

Чтобы отличить качественный продукт от «доморощенного», поинтересуйтесь техническими параметрами товара. В инструкции к садовому фонарику на солнечных батарейках должны быть указаны: мощность зарядной батарейки, число светодиодных лампочек, время свечения и т. д.

Смотрим видео, советы по выбору оптимальной модели:

Перед покупкой определите диапазон работы светильника: какую площадь он должен осветить. Величина освещаемой площади напрямую зависит от мощности аккумуляторного устройства и количества светодиодных элементов. Для декоративной подсветки подойдут и маломощные фонарики.

Материал аккумулятора тоже имеет значение. Более работоспособными являются никель-металлогидридные батарейки. Фонари на таком аккумуляторе производят освещение до десяти часов подряд, что имеет значение в зимний сезон.

Стеклянное покрытие тоже обладает своими качественными характеристиками. Закаленное стекло для садовых фонарей на солнечных батареях будет наилучшим выбором. Но также хорошо справляются с фокусировкой рассеянного излучения и структурированное стекло. Гладкая стеклянная поверхность, в основном, отражает прямые и рассеянные лучи.

Важный момент — защищенность солнечных садовых фонарей на батарейках от пыли и влагонепроницаемость. Этот показатель имеет свой символ IP. Минимальный IP для уличной лампы — 44. Для водных ламп нужен показатель в разы выше.

Если вам не нужна подсветка всего участка сразу, приобретайте светильники с датчиками движения: они зажигаются при появлении человека.

Для оформления праздников можно купить фонарики с цветными светодиодными лампочками.

Смотрим видео, делаем схему самостоятельно:

Выбор светодиодных солярных светильников обусловлен многими причинами: независимость от энергосетей, бесплатная электроэнергия, декорирование участка. Вопрос стоит в цене: дешевые приборы по 100 рублей быстро выйдут из строя, дорогие конструкции будут служить надежным источником света долгое время. При должном умении можно смастерить и доработать фонарики самостоятельно, и они будут справляться с освещением территории. Не забывайте о своевременном уходе за фонариками: протирайте поверхность для лучшего аккумулирования солярной энергии.

Что можно сделать самостоятельно

Недостатком солнечных фонарей для сада является малая светимость. Это можно исправить.

Методы доработки:

Заменить дроссель с величиной индуктивности в 33 мкГн. Это повысит яркость в разы.
Заменить обычный светодиод сверхъярким.
Далее следует заменить аккумулятор большей емкости (в 1000 мАч). От мощности аккумулятора зависит время работы солярной лампы.
Для равномерного освещения можно смонтировать три светодиода вместо одного.

При желании можно устроить настоящую сказочную иллюминацию на основе серийных садовых фонариков на солнечных батареях, доработав их своими руками.

Устройство светильника на солнечных батареях

Все уличные светильники на солнечных батареях, для дачи или для освещения городских улиц, имеют единую комплектацию. Независимо от формы, размеров, типа установки они состоят из следующих элементов:

лампа;
корпус;
плафон;
кронштейн или опорная конструкция;
аккумулятор;
контроллер;
солнечная батарея (фотоэлектрический элемент).

В продаже имеется большое количество светильников подобной конструкции. Все они имеют разные параметры, мощность, уровень яркости и прочие особенности. При этом, фонари для наружной подсветки имеют общую особенность — они не работают напрямую, как это делают часы или калькуляторы, поскольку уличное освещение используется в темное время суток, когда источника энергии на небе нет. Поэтому основным показателем качества фонаря будет емкость аккумулятора и ориентировочное время расходования заряда.

Принцип действия

Фотоэлектрические элементы в светлое время суток принимают поток солнечного света и вырабатывают определенное количество энергии, соответствующее типу конструкции панелей. Эта энергия передается аккумуляторной батарее, которая накапливает ее до полного заряда свей емкости. Если погода пасмурная, зарядка все равно будет происходить, так как некоторое количество энергии панели в любом случае отдадут, но полностью зарядить аккумулятор не удастся. Это сократит время работы фонаря в ночное время.

При наступлении сумерек срабатывает датчик, переключающий систему в рабочий режим. Энергия аккумулятора передается на инвертор, который преобразует ее в напряжение со стандартными параметрами, после чего оно подается на лампы. Их работа будет продолжаться либо до момента получения сигнала от датчика освещенности на рассвете, либо до полного разряда аккумулятора и прекращения подачи питания.

Существуют конструкции, которые работают по упрощенной схеме. Аккумуляторы накапливают энергию, которую отдают на светильник в том же виде. Это возможно для ламп, работающих на постоянном токе. Стоимость таких фонарей меньше, так как отсутствует большая часть аппаратуры, однако, работоспособность и длительность свечения весьма коротки.

Использование на дорогах

Осветительные системы на солнечных батареях, работающие на автомобильных дорогах, используют полноценную схему приема, накопления и преобразования энергии. Они устанавливаются на высокие опоры, позволяющие решить одновременно несколько задач:

обеспечение оптимального положения солнечных панелей для приема максимального количества энергии;
высокое расположение светильников способствует более широкому охвату площади;
аппаратура находится в недоступности для вандалов и злоумышленников.

Состав комплекта осветительного оборудования на солнечных батареях ничем не отличается от обычного набора устройств:

фотоэлектрическая панель;
аккумулятор, контроллер и преобразователь, размещенные в шкафу с аппаратурой;
лампа (как правило, светодиодная конструкция);
кронштейны, соединительные провода.

Система уличного освещения не допускает отказов или отсутствия света по каким-либо причинам. Поэтому качество аппаратуры, емкость аккумуляторов и прочие параметры оборудования подбираются с таким расчетом, чтобы гарантированно обеспечить ответственную часть дороги нормативным потоком света. Для этого требуется солидный запас мощности на случай многодневной пасмурной погоды. Излишки энергии, накопленные в солнечные дни, сбрасываются в сеть или направляются на питание киосков, расположенных поблизости.

Подсветка пешеходных переходов

В темное время суток, особенно в межсезонье, когда видимость на дорогах резко снижается, необходима качественная подсветка пешеходных переходов. Эффективным способом подсветки является использование автоматических светильников на солнечных батареях. Они зажигаются по сигналу от датчика движения и горят, пока человек не перейдет на другую сторону. Состав комплекта обычный, дополненный устройством контроля движения и реле, обеспечивающим работу светильника в течение нужного для перехода отрезка времени.

Тип и емкость аккумулятора

В солнечных светильниках обычно ставят никель-кадмиевые аккумуляторы, которые достаточно неплохо себя зарекомендовали. Реже используют никель-металлогидридные батареи – они служат дольше, но и стоят дороже.

Если светодиоды рассчитаны на 60 000 часов эксплуатации, то аккумулятор – это более нежная деталь светильника. Качественный аккумулятор нуждается в замене примерно раз в 10 лет. Если же вы решили сэкономить и взяли фонарик подешевле, то велика вероятность, что первую замену батареи придется произвести уже через 1-1,5 года.

Также обращайте внимание на емкость аккумулятора, хотя некоторые производители ее не указывают. При прочих равных условиях лучше выбирать изделие с более емкой батареей – такой светильник сможет накопить больше энергии и дольше светить ночью

Правда, чтобы аккумулятор полностью зарядился, надо устанавливать изделие в зоне с максимальным естественным освещением.