Солнечные батареи, фонари и светильники для освещения участка

Достоинства

У автономного освещения есть очень много плюсов, которые можно назвать весомыми аргументами для установки на даче или возле частного дома:

• Автономная работа, при которой светильники не нужно подключать к сети.
• Автоматическое включение и выключение встроенными датчиками.
• Не нуждаются в тщательном постоянно уходе. Нужно всего лишь время от времени очищать фотоэлементы и сам светильник от загрязнений.
• Долгий срок службы. Такой светильник может продержаться у вас очень долго (более 10 лет), если оно хорошего качества.
• Не приносят никакого вреда окружающей среде. Этот тип солнечного освещения работает от низкого напряжения и является совершенно безопасным, поэтому не может нанести никакого ущерба.
• По надобности можно легко убрать и поставить обратно, так как легко установить.
• Легкая установка, без каких било трудностей.
• Экономия энергии.

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.

  Уличное освещение на солнечных батареях: отличное место для размещения солнечных батарей

• 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.

  Автономные светильники на солнечных батареях

• 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.

  Так выглядит система солнечного освещения участка

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.

Каким вообще бывает освещение?

Традиционное электрическое освещение носит бытовой характер, фонари и лампы устанавливаются в местах, где они необходимы – у гаража, на крыльце, около ворот. Утилитарное освещение обеспечивает безопасное передвижение по участку ночью. Практичный светильник должен иметь корпус из металла и прочный плафон, в бытовом освещении используются обычные лампы накаливания.

Внешне электрические фонари и фонари на солнечных батареях ничем не отличаются, но принцип функционирования у них совершенно разный. Для того, чтобы создать красивое ограждение из солнечных фонарей, вам не понадобиться думать, как лучше сделать проводку

Декоративный вид освещения создан для преображения сада в сумеречное и ночное время. Эффектная подсветка – результат умелых действий дизайнера или хозяев участка. Она способна выделить как отдельную зону, так и и конкретный элемент в саду – красивую клумбу, дорожку, водную зону, фонтанчик, дерево.

С помощью декоративного освещения удачно подчеркнута хрупкая красота цветов, светящиеся шары образуют с цветами единое целое и создают фантастическую вечернюю композицию

В качестве декоративных используются различные светильники – фонари, рассеивающие свет, встроенные светильники, которые можно использовать на дорожке, на клумбе, в беседке.

Декоративный светильник может использоваться не только для выделения конкретных зон, но и нести самостоятельную нагрузку, оживляя любой, даже самый неприметный уголок в саду

Систему освещения сада можно автоматизировать, установив сенсоры. В этом случае светильники будут загораться при приближении человека.

Немало дачников испытывают сложности с организацией освещения – нужно соблюдать специальные правила, обладать опытом работы с электричеством, иначе можно подвергнуть опасности и себя, и близких людей. Такой работой должен заниматься специалист. Особенно, если вы хотите сделать интересную декоративную подсветку, т.к. с бытовым освещением хозяева обычно справляются сами. К тому же  в ухоженном и красивом саду не хочется рыть землю для прокладывания электропроводки, если для этого требуется повредить клумбу, корни растений, проводить провода под объектами.

Технические характеристики садовых фонарей

Купив садовый участок и оформляя интерьер, владелец всегда задумывается об освещении. Электричество стоит дорого, поэтому сейчас все чаще стали приобретать автономные уличные светильники на солнечных батареях. Их можно использовать для обозначения дорожки к туалету, месту отдыха, к бассейну, или с помощью освещения выделить определенные места в саду: подсветка на пруду, украшение беседки и т. д. Устроены они несложно и состоят из следующих компонентов:

1. Светодиодная лампа, дающая разные оттенки свечения.
2. Солнечная батарея, которая преобразует световую энергию в электрический ток.
3. Аккумулятор, накапливающий напряжение днем и отдающий его ночью.
4. Контроллер заряда.
5. Фотоэлемент в виде кристаллического кремния, необходимый для автоматического включения и выключения.
6. Корпус и детали крепежа.

Кроме необходимых элементов, светильники могут быть с различными звуковыми эффектами. Плафон фонаря изготавливается из разного стекла, в зависимости от этого и цена может отличаться. Закаленное стекло самое прочное. Садовые светильники, оснащенные солнечными элементами, работают по определенному принципу: световые лучи с помощью батареи превращаются в электрический ток, который заряжает аккумулятор в течение дня.

Как только начинает темнеть, срабатывает фотоэлемент, и начинается рассеянное свечение. С рассветом фотоэлемент размыкает цепь и выключает фонарь. В основном светильники имеют небольшую мощность, и в холодное время года ее не хватает на всю ночь. Повышенной работоспособностью отличаются LED-фонари, которые вместе с датчиком движения решают эту проблему.

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.

Используя эту схему собрать садовый светильник не составит труда.

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.

Если есть вышедшие из строя садовые светильники, некоторые детали можно взять оттуда.

Схема светильника на солнечной батарее этого типа самая простая, поэтому лучше сначала попрактиковаться на ней, прежде чем переходить к более сложным решениям.

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.

Важно! Необходимо сначала собрать максимально полную информацию о качествах и стоимости оборудования, произвести тщательный расчет, и только после этого принимать решения.

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.

Уличные светильники на солнечных батареях

Без грамотного освещения даже богато украшенный дачный сад будет выглядеть в вечернее время неуютно и даже пугающе. Вы можете установить здесь качели, лавочки, статуи или фонтан, но все эти чудеса ночью будут спрятаны во мраке и невидны хозяевам или их гостям.

Конечно, если в каждом уголку прикрепить обычный фонарь и озарять электрическим светом всю ночь свое имение, то подобная красота обойдется людям в конце месяца в очень приличную сумму. Но неплохим альтернативным выходом являются уличные светильники, в которых батарею заряжают солнечные лучи.

Подобные приборы имеют не слишком высокую стоимость и могут иметь самую фантастическую форму, недаром они сейчас охотно раскупаются всеми обладателями загородных дач.

Принцип работы фонаря на солнечной батарее

Космические технологии все больше внедряются в жизнь простого обывателя. Если первые солнечные батареи и аккумуляторы были очень громоздкими, то современные устройства очень уменьшились в размерах.

Это позволило создавать массу недорогих фонарей, работающих от накопленного солнечной батареей заряда, которые можно легко устанавливать непосредственно в доме или вокруг жилых зданий.

Также большим прорывом стало появление очень экономных светодиодных ламп, не уступающих по яркости обычным устройствам, но потребляющим в разы меньше электроэнергии.

Специальные панели поглощают солнечную энергию на протяжении светового дня и, одновременно, занимаются преобразованием ее в удобную для использования электрическую энергию.

Когда светило уходит за горизонт, наступает время срабатывания чувствительного датчика. С приходом сумерек включается реле и настенный или наземный уличный светильник на солнечной батарее начинает работать.

Обычно внутри него находится несколько светодиодов мощностью около 0,06 Вт, которых вполне хватает для освещения прилегающей территории.

Надежность работы солнечных светильников уличного освещения

Погодные условия в ночное время на данные устройства не оказывают большого влияния. Главное, чтобы хватало дневного света для зарядки нужного количества энергии. Обычно герметичный корпус неплохо выдерживает ливни, снег, росу, сильные морозы (до -50°) или жару (до +50°).

Ухаживать за такими практически неуязвимыми фонарями почти ненужно, они не нуждаются в профилактике или заправке каким-то топливом, специальной проводке. Достаточно просто вытирать грязь периодически на защитном стекле, повышая данным образом эффективность излучения.

Бытовая никель-кадмиевая батарея рассчитана на 15 лет, а светодиоды имеют ресурс 100 тыс. часов, чего должно хватать на 20 с лишним лет нормальной работы.

Правда, это можно сказать только о качественных уличных светильниках на солнечных батареях, дешевые устройства неизвестных производителей выходят из строя обычно намного быстрее.

Из чего делают уличные фонари на солнечной батарее?

Наиболее распространенными являются устройства из стекла, бронзы, пластика, легких сплавов стали. Кроме того можно подыскать приборы, произведенные из экологичного ротанга, бамбука, различных пород древесины европейского происхождения. Все это позволяет делать очень декоративные на вид фонарики, способные украшать усадьбу в любом стиле.

Дизайн бытовых фонарей на солнечных батареях

Подобные устройства сейчас могут выглядеть очень разнообразно. На дачах широко встречаются мощные уличные светильники на солнечной батарее, расположенные на высоких столбах возле въезда в усадьбу и около парадного входа. Также популярны разнообразные небольшие фонарики на коротких опорах.

Последний вид приборов имеет стоимость сравнительно небольшую и их удобно устанавливать в большом числе вдоль дорожек, бассейна, по периметру усадьбы. Всегда очень декоративный вид у уличных светильников шаров на солнечных батареях, имеющих различную расцветку и размеры.

Кроме того сейчас хорошо раскупаются приборы в виде забавных животных и сказочных существ – лягушек, цыплят, гномов, бабочек, птичек. Подобные фонарики очень красивы и способны украшать интерьер даже в дневное время

Выбираем вид освещения

Выше мы уже отмечали, что садовое освещение выполняет сразу несколько функций, вы даже выбирали ключевую для себя. Так вот, в зависимости от выполняемой функции, различают 4 основных вида уличного освещения. Применять их можно обособленно, но чаще варианты комбинируются для создания целостности системы.

Функциональное

Устанавливаются светильники общего света, во всех зонах, где необходимо обеспечить безопасности передвижения и комфорт:

• заезд и парковка;
• вход в дом;
• садовые дорожки;
• зона отдыха.

Это главный вид освещения, без которого трудно представить любой загородный дом.

Критерии выбора

Солнечные батареи для сада представлены широким ассортиментом. Особенности выбора определяются фирмами-производителями светильников. Потребителям доступен большой диапазон цен.

Но решаясь на низкую стоимость, следует помнить, что это сомнительная экономия на качестве. Отдайте предпочтение изделиям известной торговой марки, которая заботится о своей репутации и нацелена не на количество выпущенной продукции, а на достижение высоких потребительских свойств. При подборе ориентируйтесь на такие основные факторы:

1. Стоимость. Цена на уличные светильники на солнечных батареях для дачи зависит от бренда, типа фонаря (настенный, газонный, парковый), мощности (степень яркости, малый или большой радиус освещения), наличия дополнительных элементов. Ориентировочная стоимость типичного фонаря с солнечной панелью – 5 долларов. На онлайн-площадке aliexpress можно найти и более доступные, но менее качественные аналоги для загородного освещения. За такую цену вы получите пластиковые лампочки, которые легко подсвечивают газоны. Если же необходима интересная солнечная батарея для частного дома то за 3 тыс. долл. можно купить стилизованный фонарь для сада на прочном металлическом основании.
2. Мощность. От того сколько света дает прибор, и выбирают их количество, а также расстояние размещения. В описании указаны ватты. Модели на 1 Вт дают света столько же, сколько 20-ваттовая лама накаливания. Такой прибор подойдет для обозначения дорожек или подсветки беседки. Соответственно 4 Вт – это 40 Вт и 6 Вт – 60 Вт обычной лампы.
3. Класс защиты и материал изделия. От этого параметра зависит надежность и долговечность службы светильников. Конструкция и плафон должны быть защищены от пыли и воды. Класс маркируется двумя большими буквами IP и цифрами, где первая от 0 до 6 обозначает защиту от загрязнений, а вторая (от 0 до 8) – защиту от воды. Качественный корпус должен быть изготовлен из металла или пластика.

Степень защиты

Уличный садовый светильник будет подвергаться регулярному воздействию влаги: это и дождь, и полив, и, возможно, игры детей. Чтобы ничего не повредилось, корпус должен быть соответствующим образом защищен. Изучая характеристики изделия, обращайте внимание на буквы IP в маркировке. После них должны быть две цифры – нам необходим светильник с IP44 и выше. Для светильников, которые устанавливаются под водой или на воду, степень защиты от воды должна быть максимальной – IP67, а лучше IP68.

Устройство и принцип действия

Первое, в чем стоит разобраться – это, как работают садовые светильники на солнечных батареях. Проще всего разобраться с принципом работы будет, если взять в качестве примера самый обычный садовый фонарик на солнечной батарее.

Составляющие элементы устройства:

1. Блок освещения, которые чаще всего представлен, как обычный светодиод.
2. Элемент преобразования энергии.
3. Устройства контроля включения/отключения фонарика.
4. Вмонтированное устройство накапливания энергии (аккумулятор) – для работы фонаря в темное время.
5. Деталь крепления фонарика.

Разобраться с тем, как работают садовые фонарики на солнечных батареях довольно просто, если понимать принцип работы каждого из его устройств. В светлое время суток преобразователь накапливает энергию солнца и передает ее в аккумулятор в виде уже электрической энергии. Это необходимо для функционирования фонаря в темное время суток.

В более дорогих вариантах солнечного светильника может быть установлен контроллер движения, включающий фонарь при приближении человека.

Создание светильника своими руками

Простые схемы садового фонаря на солнечной батарее могут быть собраны любым человеком, который имеет минимальные знания в этой области.

Выбор деталей для фонаря

Прежде чем начать покупку всех комплектующих для сбора светильников, необходимо учесть и количество, так как от этого будет зависеть мощность каждого из них, а значит, и комплектующие будут разные:

1. Первое, что необходимо – это купить преобразователь энергии. Батарея из поликристаллического кремния считается одной из лучших для таких целей. Ее вес очень мал, а защита от влаги и повреждений высока. К тому же мощность достаточная высокая.
2. Необходимостью является аккумулятор литий-ионный.
3. Далее необходим элемент освещения. В качестве него сейчас наиболее востребованным является обычный светодиод. Возможна установка светодиодной лампы, но затраты ее энергии неоправданно высоки. Освещение от солнечных батарей своими руками на основе обычного светодиода вполне хватит.
4. Последняя и самая жизненно важная часть устройства – это электронный модуль управления, состоящий из двух пар резисторов и пары транзисторов.

Подключение светодиода, аккумулятора и солнечной батареи осуществляется отдельно. Для сборки можно приобрести довольно дешевую и универсальную плату DIY PCB 42х25мм.