Прожекторы на солнечных батареях

Прожекторы на солнечных батареях – светильники, работающие автономно, без центрального электроснабжения. Они используют световую энергию солнца, преобразуя её в электрическую, и накапливают её во встроенных или внешних аккумуляторах.

От простого прожектора, к батарее которого подключается зарядное устройство, прожекторы с солнечными панелями отличаются лишь отсутствием необходимости в подключении внешнего блока питания. Такая возможность присутствует в некоторых моделях и скорее является дополнением, а не основным способом подпитки прожектора.

Дополнительными функциональными узлами в прожекторах являются следующие элементы.

1. Датчик движения. Он замыкает цепь из источника питания и прожекторной (светоизлучающей части) лишь после обнаружения крупного движущегося объекта неподалёку – человека или автомобиля. На мелкие предметы и тела – собак и кошек, радиоуправляемые машинки – он не реагирует: таковы его настройки, «вшитые» в микроконтроллер.
2. Датчик освещённости. Включает прожектор лишь когда почти полностью стемнеет, и выключает, когда начнёт рассветать. Настройка также является очень тонкой, так как позволяет не расходовать энергию аккумулятора впустую, когда видно и без фонаря, что происходит. В некоторых моделях, когда полнолуние освещает местность в ясную погоду, датчик также воспринимает этот свет как блокирующий включение прожектора фактор.
3. У разных моделей отличаются мощность прожектора, ёмкость аккумулятора, площадь поверхности светоэлементов, разновидность подвеса и порядок сборки-разборки конструкции.
4. Срок службы изделия – не менее 50 тыс. часов, при соблюдении условий эксплуатации и недопущении перегрева. Сниженный нагрев достигается лишь в условиях сильных морозов и ветра, когда активный теплосъём не даёт прожектору нагреться свыше 40 градусов. По заявлению производителя, когда светодиоды отслужат свой срок, они будут светить гораздо слабее. На практике же, после работы в течение нескольких тысяч часов, прожектор выходит из строя из-за перебора по рабочему току и перегреву до 70 градусов, намеренно допущенным изготовителями с целью поддержания высокого уровня постоянных продаж. Это в полной мере относится ко всем типам, видам, разновидностям и моделям светодиодной продукции.
5. Зимой в пасмурную погоду прожектор заряжается до нескольких раз дольше, чем летом в ясную.
6. Перегрев солнечной панели в летнюю жару – из-за тёмной окраски защитного покрытия – способен быстро вывести солнечные элементы из строя. Температура выше 60 градусов приводит к их ускоренной деградации, резкому снижению КПД – с доступных 17% до всего лишь 0-1%. Для защиты от преждевременного выгорания на дорогие панели монтируют рассеивающий солнечные лучи полимерный слой.
7. После пылевой бури, продолжительных дождей в местности, отличающейся высоким смоговым загрязнением и ветрами, поднимающими пыль, световая панель должна очищаться от посторонних частиц, преграждающих солнечные лучи. Если очисткой панели от пыли и грязи пренебречь, то отдача (преобразование света в электричество) упадёт до нескольких раз.

Светодиодные прожекторы на солнечных панелях, рассчитанные на бытовое использование, не обладают поворотным механизмом. Это серьёзный недостаток – панели эффективно работают лишь несколько часов, после чего оказываются в тени.

В зависимости от назначения, различают следующие типы, виды и разновидности прожекторов – по виду фотоэлемента, типу установки, с датчиком движения (или без него).

Встроенная панель совмещена с аккумулятором и контроллером разряда-заряда. Как правило, стоимость таких светильников невысока. Более дорогие защищены от перегрева на солнце и при работе прожектора. Для них некритичны ливень и снегопад. Для большей защиты фотоэлементы и аккумуляторы рекомендуется применять выносные и отсоединяемые – это защитит жизненно важные функциональные узлы от ускоренного и преждевременного износа.

Стационарные прожекторы устанавливаются на столбах, стенах, всевозможных опорах – и никуда не перемещаются, пока не возникнет необходимость в их ремонте.

Переносные – ручные фонари-прожекторы, в которых аккумулятор и светодиодная панель встроены. Имеются также модели с отсоединяемыми аккумуляторами и солнечными панелями. Можно повесить эти прожекторы на дерево в саду, на столб или перекладину забора.

Без датчика движения прожектор светится всё время, пока не начнёт светать. Это абсолютно ненужные затраты – вряд ли кому понравится, что за 6-15 ч прожектор израсходует киловатт и более. Практика показывает, что такой расход не нужен: даже уличные прожекторы в целях уменьшения нагрузки на электросеть горят лишь пока на проспекте или трассе надолго не замерло движение. Отключение прожектора экономит электричество, ресурс светоматрицы и заряд аккумулятора.

Главный критерий выбора – освещаемая площадь. Чем она больше, тем выше требуется мощность (и световой поток). В качестве примеров – несколько наиболее популярных моделей.

• Jazzway – несмотря на чисто китайское производство, при сборке светопрожекторов данной марки на качестве изделий производители не экономят. Корпус устройства закреплён при помощи скоб, матрица и драйвер, управляющий подзарядом и рабочим током. Задняя стенка корпуса выполнена в виде алюминиевого радиатора, рассеивающего излишнее тепло. В корпус вставлен отражатель, направляющий боковой свет в сторону, куда повёрнуто само изделие. Мощность потребления – до 100 ватт, с учётом тепловых потерь во время работы. Отдельные модели доходят до 500 Вт. Световой поток колеблется в пределах 700-34000 люменов. Цветовая температура представлена следующими значениями: теплые тона – 3700-4300 К, нейтральные – 4500-5500 К, холодные – 6000 К. Водо- и пылезащита IP: 20-60 – внутри зданий, 60-69 – вне зданий и строений, где погодные и климатические условия меняются в значительных пределах.

• «Эра» LPR-70-6500K-M – изделие, пригодное для применения на производстве и на стройплощадках, в организации рекламной и фасадной подсветки, ландшафтном дизайне и так далее. В последние несколько лет идёт их активное распространение в качестве светильников для загородных домов. Светодиоды повышенной яркости выдают освещение, заметное с больших расстояний и освещающее значительные территории – больше тысячи квадратных метров. Предусмотрено питание от бытовой сети 220 В, возможно подключение солнечных панелей. Свет преимущественно холодный – приближен к дневному, 6500 К. Светопоток достигает 4900 Лм, прожектор защищён от влаги – класс IP55. Размеры – 290х335х70 мм, комплектующие выпущены в Италии.

• «Ферон» LL-149 обладает рассеивателем, работает на основе RGBW-сборки – кроме белых, в него встроены красные, зелёные и синие светодиоды. Это даёт возможность использовать прожектор не только в качестве основного источника света, но и как декоративную подсветку. В корпусе, кроме микроконтроллера и светодиодной сборки, размещён аккумулятор, что позволяет носить это устройство с собой. Управление с пульта задаёт различные режимы свечения, срок службы – 30.000 ч. непрерывного горения.

Другие отечественные бренды, например, «Кобра», также используют китайские или европейские светодиоды.

Светодиодные прожекторы выбирают по следующим критериям.

1. Световая отдача – количество люменов на каждый ватт потреблённой мощности. От него напрямую зависит качество, дальность освещения.
2. Защита от воздействий погоды и климата – класс IP-20… 69. Наружное освещение потребует значения не ниже IP-60.
3. Количество часов работы в ночное время – определяется порогом чувствительности, при котором в сумерках прожектор включается вечером и выключается утром. На второй план выходит ёмкость аккумулятора. При снижении уровня заряда почти до критического напряжения встроенный микроконтроллер отключит прожектор до тех пор, пока аккумулятор не будет вновь заряжен.
4. Количество и рядность светодиодов, мощность каждого из них. Чем она больше и чем больше общее число светодиодов, тем более «дальнобойным» окажется прожектор.
5. Напряжение питания светодиодов. Красные, жёлтые, зелёные и синие требуют напряжение порядка 2 вольт, выставленное диммером и/или преобразователем. Грубо говоря, два последовательно включённых белых светодиода – три цветных, это должен учитывать производитель. Опытный специалист на глаз определит нарушения технологии и рабочих параметров светодиодов, осмотрев сборку под защитным стеклом.
6. Возможность автоматического управления – включение только по датчику движения либо в определённые вечерние и предутренние часы.

Стоимость одного такого прожектора, по ценам 2021 года в России, составляет порядка 2-3 тыс. руб. за изделие. Ценообразующие факторы – мощность и светоотдача диодной сборки, влагозащита, ёмкость аккумулятора, мощность солнечной панели.

Использование датчика освещённости, датчика движения и управляющего микроконтроллера позволяет освещать территорию участка и загородного дома. Они размещаются по углам строения, что позволяет подсветить всю территорию дачи. Прожекторы для улицы значительно выше по мощности, чем домашние. Садовые фонари применяются для установки непосредственно на территории сада – чаще всего они подвешиваются на деревьях.

Каждая модель может оснащаться пультом радиоуправления, работающим, к примеру, на основе технологии Bluetooth. Дальность действия радиопульта или радиобрелока – до нескольких десятков метров. В более дешёвых устройствах применяют инфракрасное светодиодное излучение, для которого нужна прямая видимость.

Переносные прожекторы применяются спасателями, вынужденными работать в удалённых местах, где отсутствует возможность подзарядить мощное устройство. Вторая область применения – альпинизм, скалолазание, длительные переходы и восхождения, пешие и велосипедные походы, различные виды туризма. Разновидность диодных прожекторов – велосипедные фары, в которых присутствует встроенная или выносная светодиодная панель.