DIY太阳能庭院灯原理及制作详解

DIY太阳能庭院灯原理及制作详解
随着节能减排的绿生活观念越来越深入人心,以及太阳能电池板的制造工艺越来越成熟,太阳能灯具逐渐走进了千家万户。其中最主要的形式就是太阳能庭院灯。
太阳能庭院灯是通过太阳光照射在太阳能电池板上进行发电,不需要外接电源,每到夜晚就能自动亮起,照亮我们的家,所以非常符合现在人们节能减排的低碳生活的观念。太阳能庭院灯作为新兴产品,因为其节能、环保,安装简单,且工作过程无需人工控制,任何时候都可自动依据光线明暗,自动开启与关闭,一切充电、放电、开启与关闭均可自动控制,因而受到了广大众的青睐。太阳能庭院灯体积较小、重量轻,在阳台或庭院的住户、小区道路都可以快速安装使用。
  太阳能庭院灯的工作原理是把太阳能转化为电能储存在电池组中,每当夜幕降临便通过太阳能控制器自动点亮LED灯从而达到夜晚照明的效果。主要是由太阳能电池板、太阳能控制器、锂电池组,LED 灯光源、支架几部分组成,下面我们分别介绍各个功能。
太阳能电池板:是太阳能发电系统中的主要部分,也是太阳能庭院灯中价值最高的部分。电
池板受到阳光照射,把光能转换成电能,实现光电转换,将产生的直流电在蓄电池中存储起来。太阳能电池板的质量和价格将直接决定整个系统的使用寿命和成本。
       
太阳能控制器:白天太阳能电池板将日光转化为电能,通过太阳能控制器将电能储存在蓄电池中,傍晚照度逐渐降低,控制器检测出照度不足时,由蓄电池供电将LED灯点亮,开始工作。太阳能控制器同时还有保护锂电池过充和过放功能,保证电池可靠的工作,延长使用寿命。
太阳能控制器16拼电路板和单块电路板:
锂电池组:是将多个锂电池进行串联或并联来满足使用者的电压和容量要求,我们这里小型的照明灯只需要用18650电芯并联组合,电压最高4.2V,视LED灯光源的电流和太阳能电池板的功率来确定组合电芯数量增加容量。作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到夜晚的时候再释放出来。根据锂电池容量的大小LED灯照明时间长短不同。
     
    LED灯光源LED名称为半导体发光极管,是种固态的半导体器件,可以直接将电转化为光。我们要使用的LED灯是高亮度白发光二极管作为光源,具有电流小、光效高、寿命长,控制电路简单,安全环保等的优点。广泛应用在LED照明灯内如今已走进千家万户
 
我们动手制作的太阳能庭院灯,其最大特点是不需要外接电源,使用非常安全、方更,一次性投入,且不需要支付电费。每晚天黑后庭院灯会自动点亮,早上天亮后又自动熄灭,不需要人管理,省心、省钱!
整个太阳能庭院灯的制作流程可划分为电路板的制作、外壳的选配、LED灯体的组装、电路的检测与调试几大步骤。
动手制作前先了解一下太阳能控制器工作原理:太阳能庭院灯的原理如图电路所示,它由锂电池保护芯片IC、功率MOS管Q1-Q5、充电二极管D1-D5以及晶体三极管Q6、Q7, C4-C7延时电路等构成的锂电池充放电保护电路和光控开关电路组成。电路中引线C+、C-接太阳能电池板,B+、 B-接锂电池组,D+、D-接LED灯光源电路板,制作时注意接线的极性。当白
天太阳光照射到太阳能电池板上,表面即发生光电效应,其两端输出一定功率的电能,通过C+、C-两端的隔离极管 D1-D5和MOS管后,给锂电池组充电。 随着充电时间的增加,锂电池组内电芯的电压将越来越高,当电芯电压升高到4. 25V时,保护芯片IC将认为电芯已处于过充电状态,会立即断开OC脚输出电压变为低电平,从而Q3、Q4 截止,充电回路被切断,电芯就会停止充电。
当电芯对外部的LED灯进行放电时,电电压将慢慢降低,同时保护芯片IC的VDD引脚
R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2. 8V时,保护芯片ICOD引脚则会变为低电平从而Q1、Q2 截止,放电回路被切断,电芯就会停止放电。当电芯电压在2.8-4.2V之间时,锂电池保护芯片IC的OC、OD 引脚均输出高电平,故功率MOS管Q1-Q4均处于导通状态。此时锂电池有电压输出到Q5源极,当光照条件合适时Q5导通对LED灯电,使灯点亮在对外放电的过程中还具有锂电池过流和短路保护功能。
光控部分原理是检测太阳能电池板电压大小,因为有光照电池板有6V的电压,连接在太阳能电池板负极的电阻器R3加在晶体三极管Q6基极,R4 两端电压降大于0.6V获得合适偏流Q6处于导通状态,Q7因基极和发射极被Q6导通而处截止状态,Q5 关断不能向LED灯光源供电,LED灯处于熄天状态。
当夜晚降临太阳能电池板输出的电压慢慢降低,通过电阻器R3加在晶体三极管Q6基极和发射极两端电压也越来越低,最后无法获得偏流使Q6截止,Q7 基极通过R8、R9 获得偏流导通,驱动Q5接通向LED灯光源供电,使LED灯发光实现照明。电路中,太阳能电池板既作为光电转换器件为锂电池组充电,又作为光感应器控制电子开关电路工作,既简化了电路提高可靠性又降低了成本。晶体二极管VD1-VD5为隔离二极管,它只允许太阳能电池板
对锂电池组充电,防止无光照时锂电池组反过来通过太阳能电池板放电,C2-C7电容器在Q6、Q7 导通时起延时作用,防止月光或汽车灯光照射引起LED忽亮忽灭现象。每天日出日落周而复始以上过程,锂电池白天充电、夜晚自动放电,太阳能电池控制器LED 灯光源则白天熄灭、晚上点亮,从而实现了无人控制自动照明。
电路板图及装配:该太阳能控制器总共用了32个电子元器件。将元器件对照电路板上字符焊接在相应位置,为方便爱好者备齐元器件,特列出元器件清单,根据太阳能电池板和
蓄电池的容量大小,可以适当删减功率MOS管数量或改小功率的MOS管以降低成, 如制作中有什么问题或需要配件cfz83@163可以留言联系。
图所示的为该太阳能庭院灯的印制电路板图。控制器充、放电电流可以达到8A以上,控制LED点亮的供电电流可达到4A,可以将LED灯做的功率较大。所以这种控制器也适用太阳能路灯和工矿企业照明使用。因为工作电流较大故采用铝基线路板配合铝合金外壳,利于控制器的散热。铜箔及焊接面朝向操作者,元器件在印制电路板的正面。印制电路板实际尺寸约为51.5mmX25mm,为方便批量生产将16块单板拼接而成(参照前图)。

本文发布于:2024-09-20 23:35:13,感谢您对本站的认可!

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