Tentunya banyak yang sudah berhasil bermain cukup dengan lentera surya Tiongkok dan kecewa karenanya. Mari kita coba mencari tahu pertanyaannya: apa alasan rendahnya kecerahan mereka dan adakah yang bisa Anda lakukan untuk itu?

Panel surya

Pertama, mari kita bandingkan panel surya senter. Saya memilih tiga senter, yang pertama datang dari Aliexpress, yang kedua dibeli sekitar 3 tahun yang lalu di Globe, dan yang ketiga dibeli tahun ini di Leroy:



Juga, tiga panel surya dengan ukuran Aliexpress 56.8x56.8 mm dan 60x65 mm akan berpartisipasi dalam perbandingan:



Dan baterai matahari bulat dengan diameter 82 mm:



Saya tidak memiliki beban elektronik, jadi saya akan menguji menggunakan baterai dengan kapasitas 1.600 mA / jam yang sebelumnya habis, dan kemudian dibebankan ke 500 mA / jam. Dalam uji coba pada tiga baterai identik seperti itu, satu daya penuh, setengah terisi penuh dan terisi penuh, perbedaan arus pengisian tidak berbeda secara signifikan. Sebagai alternatif, hubungkan multimeter ke kabel putus baterai senter dan ukur arus pengisian daya.

Senter surya dibeli di Aliexpress:



Senter surya yang dibeli di Globe:


Senter surya yang dibeli di Leroy:



Demikian pula, kami mengukur arus pengisian daya dari panel surya, menghubungkannya melalui papan dari lampu senter yang mati sebelum waktunya di bawah kaki seseorang.

Baterai surya 56.8x56.8 mm:



Baterai surya 60x65 mm:



Baterai surya dengan diameter 82 mm:



Pengukuran dilakukan sebagai aturan dengan interval satu jam, hasil pengukuran yang hilang untuk tabel untuk Juni dan Agustus dihitung berdasarkan ketinggian matahari di atas cakrawala. Grafik di bawah ini menunjukkan nilai yang dihitung dari pengisian baterai maksimum per hari:



Seperti dapat dilihat dari grafik, energi yang terakumulasi per hari oleh lentera Tiongkok cukup konsisten dengan konsumsi mereka saat ini, hasil pengukurannya diberikan di bawah dalam artikel ini. Dan jika senter dirakit berdasarkan panel surya dengan Aliexpress, maka konsumsinya dapat meningkat hampir satu urutan besarnya, membawanya ke 60 ... 100 mA. Perlu juga dicatat bahwa grafik ini didasarkan pada kondisi ideal untuk baterai surya, yaitu tidak adanya kekeruhan dan naungan dari pohon, atau bangunan. Misalnya, pengisian senter di tempat terbuka dengan arus 60 mA:



Saat menaungi dari prem kecil:



Ini menghasilkan setengah arus muatan, yang harus diperhitungkan ketika menempatkan senter di tanah:



Dan sekarang tentang sifat negatif baterai yang terbuat dari wafer silikon polikristalin. Dalam kebanyakan kasus, baterai ini adalah basis getinax, di mana pelat fotografi dihubungkan dengan menyolder menggunakan busbar dan diisi dengan senyawa transparan berdasarkan lem epoksi. Dalam foto, lentera telah melayani dua musim:



Seiring waktu, dari radiasi matahari, permukaan baterai matahari runtuh dan, ketika air masuk, menjadi dilapisi putih, yang tentu saja tidak memiliki efek positif pada efisiensi baterai surya. Pada foto di bawah, senter yang sama setelah satu musim lagi:



Pemolesan dapat menyelamatkan situasi, misalnya, menggunakan pasta GOI, atau dalam kasus yang ekstrem, Anda dapat merendam baterai matahari dengan air hangat, dan kemudian membersihkan plak dengan sikat gigi tua, atau lebih baik dengan bubuk gigi. Di bawah ini adalah foto dari lentera surya yang sama setelah dibersihkan.



Dalam foto tersebut, baterai dari Aliexpress 56.8x56.8 mm, menghabiskan 2 musim dan menghabiskan beberapa jam di dalam air:



Baterai yang sama setelah disikat:



Seperti yang diperlihatkan oleh praktik, efisiensi setelah pembersihan seperti itu dipulihkan hampir sepenuhnya, pengujian baterai baru lebih rendah:



Dan baterai setelah dibersihkan:



Perbedaannya hanya 5 mA, yang sebagian dapat dikaitkan dengan variasi dalam parameter sel surya dalam suatu bets. Perlu juga dicatat bahwa senyawa transparan yang digunakan dalam panel surya jenis ini tidak tahan terhadap alkohol, pelarut dan jika Anda menyapu baterai surya dengan mereka, senyawa tersebut mulai runtuh dan memutihkan segera.

Juga ada panel surya yang terbuat dari silikon polikristalin yang dilaminasi dalam polietilen:



Seperti yang telah ditunjukkan oleh praktik, ini adalah solusi paling praktis, dalam foto baterai sudah habis digunakan dalam senter surya darurat selama 4 musim!

Skema

Sekarang mari kita bicara tentang pengisian elektronik lentera surya. Skema pada transformer tidak akan kami pertimbangkan karena kerumitan pembuatannya. Elektronik dari lentera surya generasi pertama dibangun di atas elemen diskrit. Tiga sirkuit klasik ditunjukkan pada gambar di bawah ini, dan jika Anda melihat lebih dekat, Anda dapat melihat bahwa simpul boost converter itu sendiri hampir sepenuhnya identik dan perbedaan utama hanya dalam metode analisis penerangan dan menyalakan LED. Dalam dua sirkuit pertama, photoresistor tambahan digunakan untuk menganalisis iluminasi, dan di sirkuit ketiga, baterai surya digunakan secara langsung sebagai sensor cahaya, dan LED dihubungkan secara paralel dengan kapasitor pengintegrasi yang menghaluskan lonjakan, tetapi lebih pada itu nanti.


Skema 1


Skema 2


Skema 3

Lentera surya modern terutama didasarkan pada chip Cina dari keluarga YX8XXX, QX5252, ANA618. Pabrikan terkenal, misalnya Dioda, juga memproduksi sirkuit mikro serupa, tetapi karena fakta bahwa mereka cenderung lebih mahal daripada sirkuit mikro Cina, kami tidak mungkin pernah bertemu mereka dalam senter. Pada dasarnya, pabrikan dari rangkaian mikro ini menyatakan efisiensi dari rangkaian mikro tidak lebih buruk dari 85%, arus rata-rata melalui LED ditentukan oleh nilai induktor, tetapi pabrikan dalam lembar data menormalkannya secara berbeda - beberapa memberikan arus rata-rata melalui LED (sirkuit 4, 7), yang lain menggunakan konsumsi arus dari baterai (sirkuit). 5, 6).

Penting juga untuk mengklarifikasi bahwa dalam lentera Tiongkok, induktansi tipe - EC-24 digunakan:



Ini adalah induktor daya rendah yang murah, dengan resistansi internal yang relatif besar, yang tentu saja mengurangi efisiensi konverter.




Skema 4




Skema 5




Skema 6




Skema 7

Lentera surya - apa yang ada di dalamnya?

Autopsi menunjukkan bahwa dalam senter, yang dibeli di Globe, chip YX8018 digunakan:



Induktansi 136 μH:



Konsumsi senter dari sumber 1,27 volt adalah 6 mA:



Senter Leroy menggunakan chip ANA618:



Induktansi 210 μH:



Konsumsi senter dari sumber 1,27 volt adalah 5 mA:



Dan dalam senter dari Aliexpress, microcircuit tipe blotch Cina yang terkenal digunakan:



342 μH induktansi:



Konsumsi senter dari sumber 1,27 volt adalah 11 mA:



Hasil pengukuran ini dan melihat sekilas tabel terlampir pada Skema 5 menunjukkan bahwa kita berurusan dengan chip QX5252 chipless.

Setelah berhasil mengulang dan menyesuaikan skema 1 - 3, ternyata, secara keseluruhan, mereka operasional, tetapi karakteristik mereka kira-kira sama dengan yang Cina, tetapi saya ingin lebih. Setelah membeli panel surya untuk pengujian, yang bersama-sama dengan senter berpartisipasi dalam pengujian, saya pertama-tama menentukan konsumsi arus senter 60 mA, menggunakan LED super terang dengan diameter 5 mm dengan sudut hamburan 120 derajat:



Upaya untuk membuat diffusers seperti pada lentera China tidak berhasil dan saya sampai pada desain ini menggunakannya bersama dengan skema 9:





LED ini memiliki kelemahan - sumber titiknya ringan dan oleh karena itu warna lentera harus matte, warna transparan kusut dengan menutupinya dengan pernis akrilik putih transparan atau membuat sisipan dari film putih. Tetapi ketika saya mengejar kecerahan dan beralih ke arus senter dari baterai 100 - 120 mA, saya akhirnya harus meninggalkan 5 mm, bahkan koneksi paralel enam LED tidak menghemat:



LED berdaya rendah sama sekali tidak dapat bekerja secara efektif pada arus puncak, jadi saya harus beralih ke rakitan tiga LED 0,5 watt ukuran bingkai 5730 dan sirkuit 8:





Ke depan, saya perhatikan bahwa dengan 5730 LED, tidak seperti 5 mm, tidak perlu untuk memulaskan warna senter, yang lagi-lagi meningkatkan kecerahan senter.

Dalam Gambar 8, 9, skema yang dikembangkan oleh saya berdasarkan skema dalam Gambar 1 - 3. Ini adalah "workhorses" yang telah menunjukkan keandalan dan bersahaja selama 3 musim. Skema 8 dirancang untuk bekerja dengan satu 1 - 3 watt LED, atau tiga tipe 0,5 watt 5730. Skema 9 dirancang untuk bekerja dengan lampu senter - karangan bunga yang didasarkan pada paralel LED daya rendah homogen yang terhubung, misalnya 5 milimeter yang sama. Dasar dari kedua rangkaian adalah konverter step-up pada transistor VT4, VT5, induktor L1, umpan balik kapasitor C4, resistor - basis pembatas arus R7 dan resistor yang menetapkan arus bias R8. Blok ini hampir sepenuhnya identik dengan tiga sirkuit pertama. Tetapi ada perbedaan, ini adalah penguat dari sensor cahaya pada transistor VT1, yang memungkinkan kita untuk mencapai giliran lampu senter di awal senja dibandingkan dengan sirkuit asli. Serta sensor tegangan yang melakukan fungsi melindungi baterai dari kelebihan muatan dalam, melarang pengoperasian boost converter jika tegangan pada baterai di bawah 1,1 volt. Sensor diimplementasikan pada dioda VD2 dan transistor VT2. Jika tegangan baterai di bawah 1,1 volt, maka dua sambungan PN yang terhubung secara seri yang dibentuk oleh dioda VD2 dan persimpangan emitor dari transistor VT2 akan ditutup, seperti halnya transistor VT3, yang memungkinkan penguat konverter dinyalakan. Resistor R4 menetapkan tingkat histeresis dari rangkaian sensor tegangan. Resistor R7, R8 mengatur arus yang dikonsumsi oleh unit konverter penambah dari baterai. Dengan peringkat ini, konsumsi arus rangkaian akan menjadi 95 - 120 mA dengan arus rata-rata melalui LED sekitar 20 mA. Saya mengukur arus dengan metode tidak langsung. Perangkat penunjuk dari tape recorder terhubung ke panel surya. Menunjuk LED pada baterai surya dan menemukan posisi di mana panah menyimpang secara maksimal dan ingat posisinya:



Kemudian kami menghubungkan LED ke sumber arus yang dapat disesuaikan. Dengan menyesuaikan arus melalui LED, kami mencapai bahwa panah berdiri di posisi yang sama seperti pada pengukuran sebelumnya:



Saya mendapatkan 23 mA pada tegangan 2,8 V pada LED. Ternyata efisiensi yang diukur dengan metode tidak langsung ini hanya 52%, yang tidak mengejutkan, karena saturasi Uke dari transistor silikon BC817 adalah 0,6 volt.


Skema 8


Skema 9

Ketika memesan transistor untuk sirkuit ini, perlu diingat bahwa transistor China BC817 dengan Aliexpress mungkin tidak berfungsi dengan baik dengan arus konsumsi 50-60 mA dan efisiensi sirkuit rendah. Transistor ON Semiconductor, atau perusahaan NXP bekerja secara normal. Rangkaian ini menggunakan resistor dan kapasitor keramik ukuran 0805, kapasitor elektrolitik tantalum dalam paket CASE-A dengan kapasitas 10 - 47 μF dan tegangan operasi minimal 10 volt. Dioda 1SS314 dapat diganti dengan LL4148 luas, dioda 1SS357 dengan SS16 dan dioda Schottky serupa. Induktor L1 ukuran CD43 100 μH:



Transistor BC847, BC857 paling baik digunakan dengan indeks C, mereka memiliki gain maksimum h21E. Tegangan operasi kapasitor C5 di sirkuit 9 harus setidaknya 16 volt dan kapasitas setidaknya 10 mikrofarad. Ketika mencoba menguranginya menjadi 1 uF (saya ingin mengganti kapasitor elektrolitik yang agak besar dalam kasing CASE-A dengan keramik yang lebih kecil pada kasing 0603) LED 5 mm mulai gagal terus-menerus karena gelombang tegangan voltase yang tidak tertekan dari konverter, saya harus kembali ke aslinya nilai nominal. Papan diproduksi sesuai dengan teknologi LUT standar, konektor pada papan dan baterai digunakan sebagai sakelar:





Papan bersifat universal untuk sirkuit pada gambar 8, 9. Dalam foto, papan dipasang sesuai dengan skema 8 (kapasitor C5 tidak dipasang).

Tautan ke arsip dengan diagram dan papan sirkuit cetak (dalam format P-CAD 2006 dan .pdf)

Skema 10 pada chip DIODES ZXLD383 yang eksotis dan relatif mahal menunjukkan dirinya dengan cukup baik. Kapasitor keramik C1 keramik 0805, induktor L1 ukuran CD43 10 μH. HL1 - rakitan tiga LED tipe 5730. Dengan peringkat yang ditunjukkan, konsumsi sirkuit saat ini adalah 100 - 110 mA.


Pola 10

Dalam pertemuan, terlihat seperti ini:





Tautan ke arsip dengan diagram dan papan sirkuit cetak (dalam format P-CAD 2006 dan .pdf)

Dan akhirnya, kriteria harga / kualitas paling optimal pada chip Cina dari QX Micro devices QX5252. Kapasitor keramik C1 0805, induktor ukuran L1 CD43 22 μH. HL1 - rakitan tiga LED tipe 5730. Dengan peringkat yang ditunjukkan, konsumsi sirkuit saat ini adalah 100 - 110 mA.

Skema 11

Majelis Dewan:





Tautan ke arsip dengan diagram dan papan sirkuit cetak (dalam format P-CAD 2006 dan .pdf)

Untuk kepentingan, tes dilakukan menggunakan luxometer:



Hasil dalam tabel:

Senter	Arus Konsumsi, mA	Penerangan, KLK
Aliexpress	11	0,9
Globe	6	2.7
Leroy	5	7.58
ZXLD383 (Diagram 10)	112	95
QX5252 (Diagram 11)	109	114
Skema 8	93	101

Saya akan memberikan beberapa foto. Uji senter globe:



Tes papan pada chip QX5252 (Skema 11):



Tampak bagi saya bahwa semua orang sudah bosan dengan angka dan diagram telanjang, jadi melihat ke depan saya akan menunjukkan bagaimana pada malam hari senter kehidupan nyata dari tampilan Globe (di sebelah kiri) dan senter berdasarkan skema 11 (di sebelah kanan):



Dan kita akan berbicara tentang desain senter berdasarkan diagram waktu berikutnya ...