Садовый светильник и его ремонт
Н.П. Власюк, г. Киев
В статье описывается автономный светодиодный светильник на фотоэлементе, приводится его принципиальная схема, нарисованная по монтажной плате, даются рекомендации по ремонту.
Садовый светильник на фотоэлементе, показанный на рис.1, изготовлен в Дании, тип модели 3989900. Предназначен он для контурного освещения дач. Его стоимость на рынках, в зависимости от жадности продавцов, колеблется в пределах 3-14 USD.
Устанавливается светильник с помощью своей «ножки» путем погружения ее в землю.
Обычно на даче устанавливают несколько светильников, обозначающие какой-либо контур, например дорожку или крыльцо дома. Единственный светодиод светильника не в состоянии осветить площадь дачи или усадьбы, он лишь обозначает место и выполняет декоративную функцию.
К светильнику прилагается описание, где подробно описывается внешнее устройство и правила пользования светильником, но его технические характеристики не приводятся, поэтому автору пришлось самостоятельно их «добывать» путем осмотра, измерений и испытаний.
Принцип работы светильника простой. В дневное время фотоэлемент, вмонтированный в верхнюю крышку плафона (рис.1,а), преобразовывает солнечную энергию в электрическую и заряжает аккумулятор. С наступлением темноты фоторезистор (датчик освещенности), также вмонтированный в верхнюю крышку плафона, через электронную схему включает единственный светодиод, излучающий желтый свет. Ночью аккумулятор разряжается и отдает запасенную днем электроэнергию. С рассветом тот же фоторезистор с помощью той же электронной схемы отключает светодиод. При достаточной освещенности фотоэлемент снова заряжает аккумулятор. 
Таким образом, светильник включается и выключается автоматически и работает автономно, без внешнего источника тока.
Технические характеристики светильника:
— аккумулятор — 1 шт., NiMH (никель-металло-гидридный), типоразмер АА, емкость 600 мА*ч, номинальное напряжение 1,2 В, расчетное количество циклов заряд-разряд — 500 раз;
— максимальный ток заряда разряженного аккумулятора от фотоэлемента (при перпендикулярном падении солнечных лучей) — 60 мА;
— при горизонтальном размещении фотоэлемента, т.е. при освещении солнечными лучами под углом 45. 60″ ток заряда около 40 мА;
— в пасмурною погоду ток заряда снижается до 2. 5 мА;
— ток, потребляемый электронной схемой, в дневное время — 4. 5 мкА;
— напряжение фотоэлемента зависит от освещенности и составляет (без нагрузки) 0. 2.35 В;
— длительность свечения светодиода в ночное время зависит от степени заряженности аккумулятора и его старения и колеблется в пределах 3. 8 ч. При вводе светильника в эксплуатацию рекомендуется зарядить аккумулятор от отдельного зарядного устройства или выключить электронный блок на несколько суток, чтобы фотоэлемент максимально зарядил аккумулятор. Если это не способствует увеличению длительности ночного свечения светодиода, то аккумулятор следует заменить.
Светильник легко разбирается. Плафон снимается поворотом на 90°. Вся электронная начинка размещается снаружи и внутри плафона. Для доступа внутрь плафона необходимо отвинтить 3 шурупа и снять крышку (рис.1,а, б). Фотоэлемент (размерами 55×55 мм) и фоторезистор смонтированы на верхней крышке плафона, чтобы максимально освещаться солнцем. Выключатель и аккумулятор установлены на крышке плафона, а монтажная плата (размерами 17×43 мм) с радиоэлементами — внутри плафона. 
Принципиальная схема светильника (рис.4) нарисована автором по монтажной плате (рис.2 и рис.3). Автор стремился обозначить все элементы так же, как и на монтажной плате (рис.2 и рис.3). Но производитель применил новую, более совершенную принципиальную схему, а монтажную плату заменить «не успел». На рис.4 показана новая принципиальная схема, расположенная изготовителями на старой монтажной плате.
С одной стороны, в новой схеме количество радиоэлементов уменьшено, но, с другой, введены новые, например индуктивность L1. Эти изменения хорошо видно на рис.2.
Рисуя принципиальною схему, автор самостоятельно ввел обозначения радиоэлементов, необозначенных на монтажной плате. Необходимость применения новой схемы вызвано стремлением производителей удешевить светильник.
Для нормальной работы светодиода необходимо напряжение 3 В, в то время как аккумулятор выдает лишь 1,2 В. При таком напряжении светодиод не светится.
Чтобы получить необходимые 3 В, конструкторы должны были выбрать один из вариантов; применить два или три аккумулятора, соединенных последовательно, что значительно повысило бы стоимость светильника, или применить электронною схему, которая увеличивала бы напряжение на светодиоде при использовании одного аккумулятора. Изготовители выбрали второй, более дешевый, вариант.
Из принципиальной схемы видно (рис.4), что фотоэлемент BL1 соединен с аккумулятором G1 через диод D1 без выключателя. Это означает, что фотоэлемент всегда будет заряжать аккумулятор при достаточном солнечном освещении.
Диод D1 препятствует разрядке аккумулятора, когда напряжение фотоэлемента ниже напряжения на аккумуляторе, когда же оно выше, диод свободно пропускает ток заряда. Выключателем SA1, вмонтированным в крышку плафона, можно отключать электронную схему, что бы она не разряжала аккумулятор, например, при хранении светильника или при необходимости длительного заряда аккумулятора.
Транзистор 02 типа S9014C (п-р-п; 45 В; 0,1 А) выполняет функцию ключа, в его базу включен фоторезистор R9 (обозначено автором), его тип не установлен, но величина сопротивления изменяется в зависимости от освещенности от 2,3 мОм до 190 Ом. При наступлении темноты сопротивление фоторезистора значительно увеличивается, потенциал на базе транзистора достигает порогового значения, транзистор Q2 открывается и запускает генератор, собранный на транзисторах Q1 (S9015С; р-п-р; 45 В; 0,1 А) и Q4 (S8050D; п-р-п; 25 В; 1,5 А). Обратною связь в генераторе выполняет конденсатор С2 (1000 пф). Форма импульсов на светодиоде показана на рис.4, частота их следования 59 кГц, а амплитуда достигает 3 В, при напряжении аккумулятора 1,2 В. Увеличения напряжения происходит за счет накопления энергии на индуктивности L1 (4,5 мкГн).
В процессе ночного разряда, напряжения на аккумуляторе уменьшается и при достижении его значения 0,7 В светодиод гаснет, хотя генератор продолжает работать, потребляя небольшой ток. Аккумулятор получает полный разряд. С наступлением рассвета фоторезистор R9, воздействуя на базы транзисторов Q2 и 04 (через резистор R7, R8), выключает работу генератора. При достаточной освещенности, когда напряжение на фотоэлементе превысит напряжение на аккумуляторе, начинается его заряд. Ток заряда аккумулятора все время меняется и зависит не только от освещенности фотоэлемента, но и от степени разряда аккумулятора. Чтобы аккумулятор получал достаточную порцию заряда, необходимо, чтобы солнечные лучи освещали фотоэлемент длительное время (рекомендуется 10. 12 ч). На практике это можно выполнить разве только в Африке. В странах СНГ много пасмурных дней, даже летом, и достаточной порции заряда аккумулятор не получит, в результате, ночью светодиод будет включен непродолжительное время (всего несколько часов). Автор считает, что мощность фотоэлемента в этом светильнике недостаточна.
РЕМОНТ
В описанном садовом светильнике протекают малые токи, поэтому схема работает довольно надежно, но ничего вечного нет. Если возникли проблемы с транзисторами, то их необходимо заменить, они недефицитны, все они имеют корпус ТО-92 и одинаковую цоколевку, показанную на рис.4.
Если вы присмотритесь к рис.3, то заметите на дорожке монтажной платы, в пайке светоди-ода, трещину. Она появилась в результате падения светильника. Светодиод имеет сравнительно большую массу и длинные ножки. Их необходимо было прикрепить к монтажной плате клеем, но изготовители этого не сделали, в результате — трещина. Она устраняется повторной пайкой.
Что касается долговечности работы светоди-ода, то он практически вечный.
Вторая неисправность типична для светильников, работающих на открытом воздухе, -окисление как жестяных контактов в гнезде установки аккумулятора, так и самих пластин аккумулятора. Причина — работа в условиях повышенной влажности (от росы или дождя). Чтобы ржавчина не появилась, необходимо смазать контакты гнезда и аккумулятора тонким слоем силиконовой смазки или солидола. Если ржавчина уже появилась, то ее перед смазыванием необходимо удалить. Кроме того, влага может вызвать коррозию токо-проводящих дорожек, и, хотя они покрыты лаком при изготовлении, практика показывает, что нужно повторно покрыть лаком всю монтажную плату.
В данном светильнике применен NiMH (никель-металлогидридный) аккумулятор 600 мА*ч, он выдерживает 500 циклов заряд-разряд, но в этих светильниках можно применить и NiCd (никель-кадмиевые) аккумуляторы, большой разницы между ними нет.
Заключение
На рынке представлено большое разнообразие садовых светодиодных светильников на фотоэлементах, особенно китайских. Читатель может применить подобные светильники не только на дачах, но и в сельских дворах. Некоторые из представленных на рынках светильников могут иметь по 9 и более светодиодов и обладать достаточной силой освещения небольшой территории дач или сельских дворов. Зарядка их аккумуляторов производится более мощными фотоэлементами. Некоторые из них устанавливают на высоких столбах. Все эти светильники вносят свою лепту в энергосбережение, которое так актуально в наше время.
Источник
Садовые фонарики на солнечных батареях. Ремонтируем сами
Мы давно уже используем садовые фонарики. Очень удобный и приятный аксессуар для дачи. Накопился опыт в их обслуживании. За 5 лет эксплуатации фонарик теряет внешний вид, но не теряет жизнеспособность.
Электрическая схема фонаря настолько надежна и может работать довольно долго, если бы не плохое качество сборки.
Почему светильник перестал работать?
Секрет поломки осветит эта статья. Самая простейшая неисправность, которая может испортить настроение, — это плохой контакт аккумуляторной батареи с контейнером питания.
Что делать?
Просто ударьте по фонарику, но лучше от этого отказаться. Эффект сработает на короткое время, надёжней будет разобрать и зачистить контакты контейнера питания и полюса аккумулятора.
Фонарик (зеленовато-голубого цвета) Мне их подарили, целых 7 штук. Очень оригинальная конструкция, несмотря на классицизм. Особенность в том, что использован полупрозрачный материал, таким образом, в темноте, он весь светится, и стержень и шляпка. Жаль, что не могу сделать хороший снимок в сумерках, не получается.
Немного теории
Светодиод – полупроводник, обладающий свойством излучать видимый свет при прохождении по нему току. От лампочки накаливания его отличает значительно меньший ток потребления.
Фотоэлемент – полупроводниковый прибор, преобразует световую энергию в электрическую. Обычно располагается в одной плоскости с солнечной батареей или они выполнены одним блоком. В зависимости от освещения ток, а, следовательно, и напряжение на нагрузке (резисторе) будет различным.
Микропроцессор, в зависимости от величины напряжения будет управлять свечением светодиода, тот же микропроцессор отключит его, когда аккумулятор разрядится до предельной величины, тем самым спасёт питающий элемент от разрушения, которое происходит при сильном его разряде.
Теперь, когда с теоретической части покончено, можно перейти к ремонту
1. Сам аккумулятор может не контачить по нескольким причинам:
| Неисправность | Способ устранения |
| А) Окислились контакты контейнера. | Уже знаем, что надо делать, просто зачищаем контакты. |
| Б) Аккумулятор смещён по отношению к контактам контейнера. | Вытягиваем минусовую пружинку, предварительно вытащив аккумулятор, для обеспечения лучшего контакта. Такое бывает, когда используется нестандартный контейнер питания. В этом случае батарею придётся закрепить с помощью двустороннего скотча. |
| В) Забыли вынуть стартовую полоску, диэлектрический вкладыш, между батарейкой и контейнером. | Он играет роль выключателя, если такой отсутствует. Обычно инструкцию читать некогда, да и не все фирмы производители знают русский язык, да и китайский язык не все знают. |
| Г) Иногда сам контейнер питания является выключателем. При нажатии на кнопку, меняется положение контейнера по отношению к аккумуляторной батарее. Такой выключатель не всегда работает. | Надёжнее будет вставить батарею вручную. Обычно в таких случаях корпус для печатной платы с выключателем и с контейнером для упрощения выполняют одним блоком. В этом случае блок придётся разрезать острым ножом, предварительно оторвав от формы. Теперь батарея легко вставляется и надёжно контачит. |
2. Светильник не загорится, если аккумулятор полностью разряжен.
Проверить напряжение на элементе можно с помощью тестера. Если прибор показывает постоянное напряжение (= U) от 1,1 до 1,4 вольт, то аккумулятор исправен. Если показывает меньшее, то он нуждается в подзарядке. Питающий элемент может не зарядиться, если светильник установлен в тени.
3. Вставляем заведомо исправный аккумулятор, но светильник не зажигается в темноте, или горит и на свету и в темноте.
Время делать вскрытие и вытаскивать кишки наружу. Аккуратно разбираем изделие и производим внешний осмотр. Проверяем, все ли провода на месте, нет ли обломов или отрывов. Насколько качественно выполнены места пайки проводов. Если в местах пайки виден зелёный или синий или белый налёты в виде кристалликов соли, то такое изделие нуждается в срочном ремонте. Чтобы убедиться в этом, плавно, не сильно потяните за провод, пытаясь вытащить его из заиндевевшей пайки – бац! Провода давно уже нет. В руках изоляционная, полихлорвиниловая трубка, в которой был провод. В чем секрет фокуса? А никакого фокуса и нет, просто нарушена технология объединительного монтажа, он выполнен активным флюсом, а места паек не промыты. Во влажной среде обитания фонарика происходит ускоренная коррозия металла, которая полностью растворяет его.
Что делать?
Если на печатной плате Вы заметили следы разноцветного «инея», то его надо удалить ватным тампоном, смоченным в ацетоне. Протрите плату, смените тампон и повторите операцию, и повторяйте до тех пор, пока ватка не будет чистой. Теперь плату надо помыть, подержать под струёй горячей воды из под крана, растирая жёсткой кисточкой, для лучшего смыва остатков флюса, после чего тщательно просушить. Именно так должна соблюдаться технология очистки, если использовать активный флюс. В монтаже печатных плат активный флюс недопустим. Полностью удалить остатки флюса после пайки практически невозможно. А во влажной среде его остатки обладают электропроводностью, так как уменьшают сопротивление материала, мешая тем самым нормальной работе электрической схемы.
В качестве флюсов необходимо пользоваться канифолью или раствором канифоли на спирту или трубчатыми припоями, содержащие в себе канифоль. Всё это продаётся в магазинах «Радиодетали».
Почему всё же используют активный флюс?
Пайка с этим флюсом и по звуку и по времени напоминает плевок, делается быстро. Не надо даже предварительно лудить провода. Помазал место пайки флюсом, прикоснулся жалом паяльника и готово. Да и выглядит она первоначально красиво, с блеском, бесцветный флюс на плате не виден, следовательно, не нужно промывать. И только спустя несколько недель или месяцев, в зависимости от влажности воздуха, пайка превращается в настоящий плевок. Возможно, делают так специально, чтобы уменьшить срок службы изделия, чтобы быстрее покупались новые.
4. Светильник целый день стоял на солнце, а с наступлением сумерек погас очень быстро.
А) Скорее всего, ему уже 5 лет и время менять элемент питания. Многие думают, что аккумуляторы могут работать вечно. Это не так. Старый аккумулятор быстро теряет свою ёмкость. Покупая новый аккумулятор, не удивляйтесь, что он дороже нового светильника. Покупая новый светильник, не забудьте про перечисленные выше пункты.
Б) Если защитный колпак над солнечной батареей сделан из оргстекла, то, скорее всего он потерял свою способность пропускать свет, окрасившись под воздействием ультрафиолета в матовый цвет. При выборе фонарика помните, что обычное стекло служит дольше. Если оргстекло просто грязное, то попробуйте отполировать, если не получается, то замените, или не используйте совсем. Только не забудьте герметизировать места, куда может просочиться вода.
Как быть, если внешний вид фонарика потерял презентабельность?
Получилось так, что стёклышко из оргстекла разбилось, вот и пришлось выходить из положения таким образом^ заменили сломанное стеклышко на кусок бытылки из под кваса (или пива).
Если у вас тоже разбилось стеклышко фонаря, то подождите его выбрасывать. Сделайте вместе с детьми кормушку для птиц, скрыв в ней внутренности от фонаря. Днём кормушка, ночью фонарь. Домик с уютно светящимися окошками, пустая тыква со светящимися глазами и ртом. Думая фантазии у Вас хватит.
Счастливого всем отдыха и приятного досуга!
Источник