Как сделать солнечный фонарик своими руками (часть 1)

Садовые светильники, работающие от солнечных батарей – удобное и полностью автономное решение. Для него не нужно тянуть кабель и тратить деньги на коммуникации, оборудование стоит недорого, а при желании его можно сделать своими руками. Все комплектующие есть в продаже, надо изучить схему, купить все необходимое и провести работу по простой инструкции.

Самодельный садовый светильник может быть стильным.

Устройство солнечного светильника

В первую очередь нужно разобраться, из каких частей состоит конструкция и как она работает. Садовые светильники имеют простое устройство, так как в них есть только то, что нужно:

1. Корпус, внутри которого располагаются детали. Чаще всего это пластиковый кожух в верхней части, а нижняя сделана в виде сужающейся книзу стойки, чтобы ее можно было просто воткнуть в землю. Пластик атмосферостойкий и ударопрочный, поэтому не повреждается ультрафиолетовым излучением и не трескается при случайных ударах.
2. Защитное стекло. Есть плоский элемент в верхней части и рассеиватель сбоку. Чаще всего материалом изготовления выступают полимеры, поэтому даже при разбивании на участке не будет опасных осколков.
3. Солнечная батарея, обычно небольшой элемент площадью около 9 квадратных сантиметров. Качество может отличаться, поэтому и работают светильники по-разному. При выборе готового варианта нужно внимательно осмотреть поверхность панели, она должна быть идеально гладкой, без трещин и повреждений.
4. Аккумулятор накапливает преобразуемую солнечной батареей энергию, чтобы в темное время обеспечить работу светильника. Емкость и конструкция могут отличаться, все зависит от цены изделия. При покупке можно уточнять этот момент, так как от него напрямую зависит время автономной работы.
5. Светодиоды обеспечивают хорошее освещение при минимальном потреблении энергии. Количество зависит от яркости, обычно ставятся небольшие варианты, которые экономно расходуют электричество.
6. Фоторезистор или датчик освещенности автоматически включает подсветку на участке в вечернее время. При уменьшении количества света в этом узле меняется сопротивление и загорается свет.
7. Контрольная плата является соединяющим элементом, который связывает между собой все узлы и обеспечивает их работу.

Если нужен аккумулятор типа АА, можно купить самый дешевый садовый светильник. Оттуда можно извлечь аккумуляторную батарею и ее цена получится в разы дешевле, чем при покупке отдельно.

У этого варианта много преимуществ:

1. Автономность: не нужно проводить проводку, делать проект и т.д. Можно просто поставить светильник в любом месте и он сразу начнет работать.
2. Оборудование дает рассеянное освещение, которое не бьет по глазам, но обеспечивает хорошую видимость на участке в темное время.
3. Не требуются уход и обслуживание. Достаточно несколько раз за сезон протереть пыль, чтобы солнечная батарея легче накапливала энергию, а свет лучше рассеивался.
4. Светильники безопасны для детей и домашних животных. В них нет никаких вредных веществ и острых деталей.

Кстати! Если остались корпуса от старых, сломанных садовых светильников, их можно использовать для изготовления самодельных вариантов. Это упростит работу.

Электрическая схема

Здесь показана самая простая схема, с которой разобраться сможет даже начинающий мастер, который никогда не занимался созданием садовых светильников и других подобных изделий. В системе всего 7 составляющих.

Чтобы разобраться в схеме и понять, для чего нужны те или иные детали, надо рассмотреть, как работает готовое изделие:

1. Когда солнечный свет попадает на поверхность, транзистор находится в закрытом состоянии. Поэтому накапливаемая энергия подается на аккумуляторную батарею и заряжает ее.
2. После заката солнца, когда свет не попадает на фотоэлемент, транзистор открывается и напряжение подается на светодиоды. То есть, все возможное время днем оборудование заряжается, а с наступлением сумерек включается.
3. Время работы светильника напрямую зависит от емкости аккумулятора и мощности светодиодов, используемых в конструкции. Обычно подбирают составляющие так, чтобы хватало на 6-8 часов работы.

Список нужных деталей

В этом перечне всего 7 элементов, большую часть деталей можно найти в магазине радиоэлектроники. Но чтобы сэкономить, можно заказать комплектующие через “Алиэкспресс” или другие подобные сайты. Главное – подбирать все детали по маркировке, чтобы в итоге получилась работоспособная конструкция:

1. Резистор на 3,6 кОм.
2. Резисторы на 33 Ом (зависит от количества и мощности светодиодов).
3. Диод 1N5391 или аналоги (есть как импортные, так и отечественные варианты).
4. Транзистор 2N4403 (могут быть другие виды с подходящими характеристиками).
5. Аккумуляторная батарея на 3,6 В. Лучше подбирать литий-ионные, так как никель-кадмиевые не отличаются надежностью.
6. Солнечная фотопанель, лучше всего подойдут монокристаллические варианты как самые производительные и долговечные. Можно использовать и поликристаллические элементы. Главное – выбрать изделия сорта А или В, не брать варианты С и тем более D, так как они по характеристикам намного хуже, а срок службы меньше.
7. Светодиоды. Можно использовать 1 элемент на 3 Вт, но лучше взять 3 штуки мощностью 1 Вт. В этом случае хорошо использовать DIP-диоды, так как они лучше работают в условиях открытого воздуха, чем SMD.

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.

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:

1. 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.
2. 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.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.

Из чего изготовить плафон

Прежде, чем рассказать, какие формы можно использовать при изготовлении плафона, напомним о требованиях, которые необходимо соблюдать при самостоятельном изготовлении корпуса светильника:

• Солнечная панель должна быть расположена снаружи на верхней части изделия, чтобы она хорошо освещалась в дневное время.
• Все стыковочные швы между элементами конструкции надо тщательно герметизировать (компоненты схемы боятся влаги).
• Светодиоды необходимо располагать в прозрачной части плафона.

В остальном все будет зависеть только от вашей фантазии, личных предпочтений и имеющихся в наличии подручных материалов. Одним из наиболее простых вариантов является применение в качестве плафона стеклянной банки (например, для хранения сыпучих продуктов) с широким горлышком и плотной крышкой:

• делаем отверстие в крышке и пропускаем через него провода от солнечной панели;
• фиксируем на внешней стороне солнечную панель с помощью герметика;
• на внутренней поверхности монтируем батарейный отсек и элементы схемы;
• светодиоды располагаем в нижней части банки.

В качестве практически готового корпуса можно с успехом использовать пищевой контейнер из прозрачного пластика. В продаже имеется большое количество таких изделий различных размеров и форм (круглые, квадратные, прямоугольные). Выбор будет зависеть от размеров солнечной панели и количества светодиодов.

Как можно улучшить готовую модель

Если купленные садовые светильники не работают как положено, или их характеристики не соответствуют заявленным, можно провести некоторые доработки. Они помогут улучшить конструкцию и обеспечат качественный свет:

1. Если светильник дает тусклый свет, стоит разобрать его и убрать один из резисторов. На его место ставится перемычка, делать все надо аккуратно, чтобы не повредить другие узлы. Обычно этого достаточно, чтобы яркость возросла на порядок.
2. Когда свет вначале яркий, но через короткий промежуток времени становится тусклым, а потом гаснет, нужно добавить резистор примерно на 50 кОм. Это позволит системе ярко светить как минимум на несколько часов больше.
3. Еще одна типичная проблема – свет гаснет через несколько часов после наступления темноты. Чаще всего это происходит из-за того, что изготовитель сэкономил на аккумуляторной батарее и поставил вариант с маленькой емкостью. Нужно разобрать корпус и проверить номинал батареи, если он 600 мАч и меньше, поменять на модели от 1000 мАч или больше, все зависит от производительности солнечного модуля. Подбирать аккумулятор из расчета – 8 часов работы светодиодов плюс запас примерно в 30%.
4. В некоторых моделях стоит один светодиод, что не дает качественного света. В этом случае нужно уточнить его мощность, после подобрать 3 диода, которые в сумме будут потреблять примерно столько же энергии и расположить их по периметру плафона под углом примерно в 120 градусов.
5. Можно вместо стандартного светодиода впаять RGB-вариант и тогда свет будет переливающимся.

Чтобы экономить энергию и включать садовый светильник только тогда, когда это нужно, можно впаять в цепь небольшой выключатель.

Сделать садовый светильник своими руками по силам любому человеку, обладающему хотя бы начальными навыками пайки. Купить комплектующие можно через интернет или в магазине радиоэлектроники. Также пользуясь рекомендациями несложно провести ремонт или улучшить работу готовых светильников.

Примерные траты

Смету на создание садового солнечного фонарика сложно оценить из-за разницы в элементах конструкции. Если использовать подручные материалы расходы будут небольшими. Для приобретения платы и других радиодеталей потребуется не больше 500 рублей.

Самой затратной частью будет солнечная панель. Ее стоимость может начинаться от 10 рублей до 1000 рублей, в зависимости от качества исполнения изделия и бренда. Самые дорогие элементы будут служить долго, и радовать владельца участка ярким светом.

Дешевые платы быстро ломаются, могут не работать сразу после изготовления. Дополнительными расходами могут стать ПВХ трубы. Лучший вариант подобрать им альтернативу, либо использовать имеющиеся запасы.

Таблица расходов может выглядеть следующим образом:

Детали	Стоимость	Количество	Сумма покупки
Солнечные панели	170 руб.	1 шт.	170 руб.
Накопительная батарея	220 руб.	1 шт.	220 руб.
Светодиоды	12 руб.	3 шт.	36 руб.
Резистор	2 руб.	6 шт.	12 руб.
Транзистор	5 руб.	3 шт.	15 руб.
Диод	3 руб.	3 шт.	9 руб.
Общая сумма	462 руб.

Бюджетный вариант одного светодиодного фонарика будет иметь стоимость около 500 рублей, согласно таблице. Можно приобрести необходимые для его создания оптом, чтобы собрать сразу несколько изделий этого типа, тогда общая сумма покупки будет еще ниже на единицу светящегося прибора.