Китайский садовый светодиодный светильник на фотоэлементе

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Светильники

Опубликовано: 22.03.2017 18:42

Просмотров: 2766

Н.П. Власюк, г. Киев
Светильник на фотоэлементе, показанный на рис.1, 2, китайского производства, тип модели
SOLB001. Автор ранее публиковал статьи с описанием подобных светильников датского и
румынского производства [1,2], все они дизайном и схемой отличаются между собой, хотя
назначение одинаковое. Там же подробно описано назначение и принцип их работы. Поэтому
здесь кратко.

Принцип работы: днем фотоэлемент превращает солнечную энергию в электрическую и заряжает
аккумулятор. С наступлением темноты электронное устройство светильника, используя
запасенную энергию аккумулятора, включает светодиод, а с наступлением рассвета,
отключает его. Таким образом, светильник работает в автоматическом и автономном режимах.
Предназначен для обозначения (свечением светодиода) места его установки в темное время
суток. Т.к. яркость светодиода незначительна, то светильник выполняет лишь функцию
маркера.
Состоит из самого светильника и держателя с корзинкой, изготовленного из бамбука
(рис.2), поистине в китайском стиле. Длина держателя с корзинкой - 1 м.

Светильник устанавливается на даче или сельском дворе путем вдавливания бамбукового
держателя в землю. Сам светильник свободно вставляется и вынимается из корзинки (рис.2),
поэтому его можно использовать и отдельно, вне корзинки. Крышка светильника легко
снимается путем поворота. На ней размещается фотоэлемент, а под ней - электронная плата
управления со светодиодом и два аккумулятора (рис.3). Под электронной платой находится
рассеиватель светодиодного свечения, размерами 95x80 мм, изготовленный из оргстекла.
Технические характеристики этого светильника автор получил путем его осмотра, испытаний
и измерений.
1. Два Ni-Ca (никель-кадмиевых) аккумулятора типоразмера АА, каждый из которых имеет
емкость 600 мА, и номинальным напряжением - 1,2 В. Расчетное количество циклов
«заряд-разряд» - 1000 ч, срок службы -2,5...3 года. Номинальный ток заряда каждого
аккумулятора (при заряде отдельным выпрямителем) - 60... 100 мА в течение 12...14ч.
2. Фотоэлемент, он же датчик освещенности, размером 60х 60 мм при зарядке разряженных
аккумуляторов (в летнее время) обеспечивает ток заряда:
а) максимальный (при облучении фотоэлемента прямыми солнечными лучами) - 50 мА;
б) фактический (в солнечною погоду) - 30...40 мА, а в пасмурною - 1... 10 мА.
3. Пределы изменения напряжения (ЭДС) фотоэлемента в зависимости от освещенности -
0...2.2В.
4. Напряжение фотоэлемента, при котором электронная схема управления включает светодиод
(при наступлении сумерек) - 0,51 В.
5. Тоже, но выключает светодиод (при наступлении рассвета) - 0,52 В.

6. Электронная схема преобразует напряжение аккумуляторов 1,2 В в импульсы с частотой
следования 111 кГц и амплитудой до 3,5 В, подавая их на светодиод.
7. Ток разряда аккумулятора (в ночное время при включенном светодиоде) -11,5 мА.
8. Продолжительность ночного свечения светодиода (зависит от степени заряда
аккумуляторов, полученного в дневное время) составляет (ориентировочно) 1... 10 ч.
Монтажная и принципиальная схемы. Монтажная плата размерами 25x68 мм, показана с обеих
сторон на рис.4 и рис.5. Радиоэлементы на ней размещены навесным монтажом без применения
ЧИП элементов. Принципиальная схема нарисована автором из осмотра монтажной платы
(рис.6). Все обозначения в схеме аналогичны обозначениям монтажной платы китайского
производства, поэтому некоторые из них могут отличаться от требований нашего стандарта
ЕСКД.

Особенностью схемы является применение двух соединенных параллельно аккумуляторов, а
также большого количества радиоэлементов, что в сумме повышает стоимость светильника.
Чтобы как-то удешевить его, изготовители установили лишь один светодиод LED1 (желтого
цвета), второй - «забыли», это видно на монтажной плате (рис.4, 5). Применение двух
аккумуляторов создатели светильника связывали с большим расходом электроэнергии при
работе двух светодиодов, но изготовители второй светодиод не установили, а два
аккумулятора применили...
Основу электронной схемы составляют 4 транзистора: Т1 (S9014, n-р-n, 45 В, 100 мА); Т2,
Т4 (S9013, n-р-n, 20 В, 500 мА); ТЗ (S9015, р-n-р, 45 В, 100 мА).
Транзисторы Т1 и Т2-усилители постоянного напряжения, выдаваемого фотоэлементом BL1. С
наступлением сумерек напряжение фотоэлемента уменьшается, и при достижении величины 0,51
В (и менее) транзисторы Т1 и Т2 запускают генератор на транзисторе ТЗ. Обратную связь в
генераторе обеспечивает конденсатор С1 (1000 пФ), задавая частоту колебаний 111 кГц.
Переменное напряжение генератора, через резистор R5 (1,5k) подается на базу транзистора
Т4,

работающего в режиме ключа. Индуктивность L1, включенная параллельно светодиоду LED1,
накапливает энергию генератора и выдает ее на светодиод в виде импульсов с увеличенной
амплитудой 3,5В частотой 111 кГц (рис.6,б). Таким образом, генератор с индуктивностью L1
увеличивают напряжения на светодиоде с 1,2 В до 3,5 В. Это необходимо для нормальной
работы светодиода, т.к. напряжения аккумуляторов (1,2 В) недостаточно для его свечения.
С наступлением рассвета освещенность фотоэлемента увеличивается, напряжение на нем
растет, и при достижении значения 0,52 В транзисторы закрываются, генератор прекращает
работу, и схема переходит в «спящий режим» с минимальным потреблением электроэнергии.
С наступлением сумерек (с уменьшением освещенности) работа схемы повторяется.
Выключателем SA1 можно полностью отключить аккумуляторы. В этом случае фотоэлемент не
сможет заряжать их, как в светильниках датского и румынского производства [1,2].
Диод Шоттки D1 типа 1 N5819 предотвращает разряд аккумуляторов при замкнутом выключателе
SA1. Интересно знать, что диоды Шоттки характеризуются малым падением напряжения при
прямом включении, эти значения у них составляют 0,2...0,4 В, тогда как у обычных
кремниевых диодов - 0,6...0,7 В. Это главное преимущество диодов Шоттки, но, тем не
менее, в Интернете показано их необычное обозначение (рис.6,а).
Все резисторы в схеме, R1-R6, обеспечивают нормальный режим работы транзисторов.
Ремонт светильника начинают с осмотра его электронного блока (рис.3). При осмотре
монтажной платы (рис.4, 5) выявлена некачественная пайка, следы коррозии, которые
появились от влаги. Для безотказной работы монтажной платы в условиях влаги ее
рекомендуют покрыть лаком.
Влага может вызвать коррозию контактов гнезд аккумуляторов. Для предотвращения этого
контакты необходимо смазать тонким слоем солидола или технического вазелина.
Вероятность повреждения остальных радиоэлементов транзисторов, резисторов и др. очень
мала, т.к. в цепи циркулируют очень малые токи. Но если придется поменять транзисторы,
следует помнить, что разные производители выпускают одни и те же транзисторы с разной
цоколевкой.
В период длительной облачной погоды или зимнего ненастья аккумуляторы светильника
длительное время недополучают заряд и со временем могут истощиться настолько, что
светильник прекратит работу. Истощение аккумулятора проверяется электролампочкой
2,5...3,5 В х 0,28 А, если она некоторое время светит и напряжение на ней не ниже 1,0 В,
то аккумулятор еще «жив» и его можно восстановить отдельным зарядным устройством (ЗУ). В
такой ситуации рекомендуется произвести однократный заряд током
60...100мАвтечение12...14ч,но лучше сделать троекратный тренировочный «заряд-разряд»
(зарядить так же, как и при однократном заряде, а после разрядить электролампочкой 2,5 В
х 0,28 А до величины напряжения 1,0 В три раза подряд).
Заряжать аккумуляторы отдельным ЗУ необходимо и при запуске в работу нового светильника,
а также светильника, длительно находившегося на хранении.
При необходимости длительного хранения светильника, аккумуляторы лучше изъять из гнезд
светильника.
Для обеспечения длительной работоспособности светильника устанавливать его необходимо в
таком месте, чтобы фотоэлемент как можно длительное время облучался солнечными лучами.
Подведение итогов
К положительным сторонам вышеописанного китайского светильника можно отнести лишь
большой рассеиватель, свет от которого видно издалека.
Недостатков значительно больше:
1. При испытаниях данный светильник показал слабую мощность фотоэлемента. Это касается и
светильника датского производства [ 1 ].

Если в летний солнечный день аккумуляторы получали заряд, достаточный для свечения
светодиода в течение всей ночи (т.е. на 8 и более часов), то в осенние дни его заряда с
трудом хватает на 2 часа. Несложно предвидеть, что зимой он вообще работать не будет.
2. Неудачная электронная схема, слишком большое количество радиоэлементов
(транзисторов, резисторов).
3. Неудачный дизайн;
4. Дно в держателе светильника изготовлено из картона (рис.2), которое от дождей
размокает и со временем вываливается.
5. Неоправданно применение двух аккумуляторов, что приводит к удорожанию светильника.
Литература
1. Власюк Н.П. Садовый светильник и его ремонт (светильник датского производства),
Радиоаматор. - 2009. - №7-8. - С.44.
2. Власюк Н.П. Румынский садовый светодиодный светильник на фотоэлементе. Радиоаматор.
- 2009. - №10. - С.30.