Solarlaternen - wir brauchen heller



    Sicherlich haben viele schon genug mit den chinesischen Solarlaternen gespielt und sind desillusioniert. Versuchen wir die Frage zu klären: Was ist der Grund für ihre geringe Helligkeit und ist es möglich, etwas dagegen zu tun?

    Sonnenkollektoren


    Vergleichen wir zunächst die Solarbatterien der Taschenlampen. Ich habe drei Taschenlampen ausgewählt, die erste kam von Aliexpress, die zweite wurde vor etwa 3 Jahren im Globe gekauft und die dritte wurde in diesem Jahr in Leroy gekauft:



    Auch drei Solarbatterien mit einer Größe von 56,8 x 56,8 mm und 60 x 65 mm nehmen daran teil:



    Und Runder Solarbatterie mit 82 mm Durchmesser:



    Ich habe keine elektronische Last. Daher wird der Test mit einem 1600 mA / h-Akku durchgeführt, der zuvor entladen und dann bis zu 500 mA / h aufgeladen wurde. Bei einem Test dieser drei identischen Batterien mit einer vollständig entladenen, halb aufgeladenen und vollständig aufgeladenen Batterie unterschied sich der Ladestromunterschied nur unwesentlich. Alternativ verbinden wir das Multimeter mit dem Drahtbruch der Taschenlampenbatterien und messen den Ladestrom.

    Solar-Taschenlampe bei Aliexpress gekauft:



    Solar-Taschenlampe bei Globe gekauft:


    Solar-Taschenlampe bei Leroy gekauft:



    In ähnlicher Weise messen wir den Ladestrom von Sonnenkollektoren, indem wir sie über eine Taschenlampenkarte mit den unzeitigen Toten unter jemandes Fuß verbinden.

    Solarbatterie 56,8x56,8 mm:



    Solarbatterie 60x65 mm: Solarbatterie



    mit einem Durchmesser von 82 mm: Die



    Messungen wurden normalerweise im Abstand von einer Stunde durchgeführt. Die fehlenden Messergebnisse für die Tabellen im Juni und August wurden anhand der Höhe der Sonne über dem Horizont berechnet. Die folgende Grafik zeigt die berechneten Werte der maximalen Batterieladung pro Tag:



    Wie aus den Diagrammen ersichtlich, entspricht die Energie der während des Tages angesammelten chinesischen Laternen vollständig ihren Verbrauchsströmen, deren Messergebnisse in diesem Artikel unten angegeben sind. Und wenn die Taschenlampe auf der Basis von Solarzellen mit Aliexpress zusammengebaut wird, kann der Verbrauch um fast eine Größenordnung erhöht werden, wodurch sie auf 60 ... 100 mA gebracht wird. Es ist auch erwähnenswert, dass dieser Zeitplan auf den idealen Bedingungen für ein Solarmodul basiert, nämlich dem Fehlen von Wolken und Schatten von Bäumen oder Gebäuden. Zum Beispiel,



    wenn eine Taschenlampe in einem offenen Bereich mit einem Strom von 60 mA aufgeladen wird: Bei Abschattung durch eine kleine Pflaume: Sie



    gibt den halben Ladestrom aus, der beim Aufstellen der Taschenlampen auf dem Boden berücksichtigt werden muss:



    Und nun zu den negativen Eigenschaften von Batterien aus polykristallinen Siliziumwafern. In den meisten Fällen stellen diese Batterien die Basis des Getinax dar, auf dem fotografische Platten mit Hilfe eines Reifens durch Löten verbunden und mit einer durchsichtigen Masse auf Epoxidharzbasis gefüllt werden. Das Foto zeigt zwei Taschenlampen der zwei Jahreszeiten:



    Mit der Zeit bricht die Solarzellenoberfläche durch Sonneneinstrahlung zusammen und wird beim Eintritt von Wasser mit einem weißen Fleck bedeckt, was sich natürlich nicht positiv auf die Effizienz der Solarzelle auswirkt. Das Foto unten zeigt die gleichen Laternen nach einer anderen Saison:



    Die Situation kann durch Polieren zum Beispiel mit Hilfe von GOI-Paste gerettet werden. In extremen Fällen können Sie die Solarbatterie in warmem Wasser einweichen und dann die Plakette mit Hilfe einer alten Zahnbürste oder besser mit Zahnpulver reinigen. Unteres Foto der gleichen Solarlaternen nach dem Reinigen.



    Auf dem Foto ist die Batterie von Aliexpress 56,8 x 56,8 mm, verbrachte 2 Jahreszeiten und verbrachte mehrere Stunden im Wasser: Dieselbe



    Batterie nach dem Zähneputzen: Mit einer Zahnbürste



    zeigt die Praxis, dass die Leistung nach dem Zähneputzen fast vollständig wiederhergestellt wird, unter dem Test der neuen Batterie:



    Und der Akku nach dem Zähneputzen :



    Die Differenz beträgt nur 5 mA, was zum Teil auf die Variation der Parameter von Solarzellen in der Partei zurückzuführen ist. Es ist auch erwähnenswert, dass die transparente Verbindung, die in dieser Art von Solarzellen verwendet wird, nicht beständig gegen Alkohol und Lösungsmittel ist. Wenn Sie die Solarbatterie damit abwischen, beginnt sich die Verbindung fast sofort zu verschlechtern und weiß zu werden.

    Es gibt auch Solarzellen aus polykristallinem Silizium, die in Polyethylen einlaminiert sind:



    Wie die Praxis gezeigt hat, ist dies die praktischste Lösung. Die Batterie auf dem Foto wurde 4 Jahreszeiten in einem selbstgebauten Solarbrenner verwendet!

    Schemata


    Kommen wir nun zu E-Fill-Solarlaternen. Schaltkreise an Transformatoren werden wegen der Mühe ihrer Herstellung nicht berücksichtigt. Die Elektronik der ersten Generation der Sonnenbrenner wurde auf diskreten Elementen aufgebaut. In den folgenden Abbildungen sind drei klassische Schemata dargestellt. Wenn Sie genau hinschauen, können Sie erkennen, dass der Knoten des tatsächlichen Aufwärtswandlers fast vollständig identisch ist. Die Hauptunterschiede bestehen nur in der Analyse der Beleuchtung und der Stromversorgung der LEDs. In den ersten beiden Schaltungen werden zusätzliche Fotowiderstände zur Analyse der Beleuchtung verwendet, und in der dritten Schaltung wird die Solarbatterie als Lichtsensor verwendet, und die LED ist parallel zum Integrationskondensator geschaltet, wodurch die Spannungsspitzen geglättet werden, aber dazu später mehr.


    Schema 1


    Schema 2


    Schema 3

    Moderne Solarlaternen basieren hauptsächlich auf chinesischen Chips der Familien YX8XXX, QX5252 und ANA618. Namhafte Hersteller wie Diodes stellen ebenfalls ähnliche Mikroschaltkreise her, aber aufgrund der Tatsache, dass ihre Kosten wahrscheinlich viel höher sind als die von chinesischen Mikrochips, werden sie bei Taschenlampen kaum jemals erreicht. Grundsätzlich erklären die Hersteller dieser Mikroschaltkreise, dass der Wirkungsgrad der Mikroschaltkreise nicht schlechter als 85% ist, der Durchschnittsstrom durch die LED wird auf den Wert der Drossel eingestellt, aber die Hersteller in Datenblättern standardisieren dies anders - einige führen den Durchschnittsstrom durch die LED (Schaltungen 4, 7), andere verbrauchte Strom aus der Batterie (Schaltungen) 5, 6).

    Sie müssen auch klarstellen, dass in den chinesischen Laternen der Induktivitätstyp - EC-24 verwendet wird:



    Dies ist eine kostengünstige Drossel mit geringer Leistung und einem relativ großen Innenwiderstand, was natürlich den Wirkungsgrad des Wandlers verringert.




    Schema 4




    Schema 5




    Schema 6




    Schema 7

    Solarlaternen - was ist drin?


    Eine Autopsie ergab, dass die im Globe gekaufte Taschenlampe den YX8018-Chip verwendet:



    Induktivität von 136 μH nominal:



    Der Taschenlampenverbrauch von 1,27 Volt beträgt 6 mA:



    Die Taschenlampe von Leroy verwendet den ANA618-Chip: Die



    Induktivität von 210 μH nominal : Taschenlampenverbrauch



    von Die Quellenspannung von 1,27 Volt beträgt 5 mA:



    Und in der Taschenlampe von Aliexpress wird der berühmte chinesische Chip des Typs "Blot" verwendet:



    Induktivität von 342 µH nominal:



    Der Taschenlampenverbrauch aus einer Quelle von 1,27 Volt beträgt 11 mA:



    Р Die Ergebnisse dieser Messung und ein kurzer Blick auf die Tabelle, die dem Diagramm 5 beigefügt ist, legen nahe, dass es sich bei der Mikroschaltung QX5252 um ein Packagless-Design handelt.

    Nach einer erfolgreichen Wiederholung und Anpassung der Schemata 1 - 3 stellte sich heraus, dass sie im Allgemeinen effizient sind, ihre Eigenschaften jedoch in etwa denen der Chinesen entsprechen, sie wollten jedoch mehr. Nachdem ich Solarzellen zum Testen gekauft hatte, die zusammen mit Taschenlampen an Tests teilgenommen hatten, stoppte ich zunächst den Stromverbrauch von 60 mA-Blitzlampen-Schaltkreisen mit superhellen LEDs mit einem Durchmesser von 5 mm und einem Streuwinkel von 120 Grad:



    Versuche, Diffusoren in chinesischen Laternen nicht erfolgreich zu machen Ich bin hier auf dieses Design gekommen, indem ich es zusammen mit Schema 9 angewendet habe:





    Diese LEDs haben einen Nachteil - die punktuelle Lichtquelle, und daher mussten die Deckenleuchten matte, transparente Deckenleuchten wählen, um die Abdeckung mit transluzentem weißen Acryllack zu mattieren oder Einlagen aus weißem Film herzustellen. Als ich jedoch der Helligkeit nachjagte und auf 100-120 mA Blitzstromverbrauchsströme umstellte, mussten wir 5-Millimeter-LEDs vollständig ablehnen, selbst eine Parallelschaltung von sechs LEDs hat nicht geholfen:



    Low-Power-LEDs konnten einfach nicht mit Spitzenströmen arbeiten, also musste ich auf schalten Baugruppen aus drei 0,5-Watt-LEDs der Größe 5730 und Schema 8:





    Mit Blick auf die Zukunft stelle ich fest, dass bei 5730-LEDs im Gegensatz zu 5-Millimeter-LEDs die Deckenleuchten nicht mattiert werden müssen, was wiederum die Helligkeit erhöht s Taschenlampe.

    In den Abbildungen 8 und 9 sind die von mir auf der Grundlage der in den Abbildungen 1 bis 3 dargestellten Verfahren entwickelten Schemata dargestellt. Hierbei handelt es sich um „Arbeitstiere“, die ihre Zuverlässigkeit und Unprätentiösität für 3 Saisons gezeigt haben. Die Schaltung 8 ist für den Betrieb mit einer 1 - 3-Watt-LED oder drei 0,5-Watt-Typen vom Typ 5730 konzipiert. Die Schaltung 9 ist für die Verwendung mit Taschenlampen konzipiert - Girlanden, die auf parallel geschalteten Low-Power-LEDs des gleichen Typs basieren, beispielsweise die gleichen 5 Millimeter. Die Basis beider Schemata ist ein Aufwärtswandler mit den Transistoren VT4, VT5, der Induktivität L1, dem Rückkopplungskondensator C4, einem Basisstrombegrenzer R7 und einem Vorstromwiderstand R8. Diese Einheit ist fast vollständig mit den ersten drei Schemata identisch. Es gibt aber Unterschiede, es ist der Verstärker des Lichtsensors am Transistor VT1, Dies ermöglichte ein späteres Einschalten der Taschenlampe in der frühen Dämmerung im Vergleich zu den ursprünglichen Schemata. Ebenso wie der Spannungssensor, der die Batterie vor Tiefentladung schützt, verhindert der Betrieb des Hochsetzstellers, wenn die Batteriespannung unter 1,1 Volt liegt. Der Sensor ist auf einer Diode VD2 und einem Transistor VT2 implementiert. Wenn die Batteriespannung unter 1,1 Volt liegt, werden die beiden PN-Übergänge, die durch die VD2-Diode in Reihe geschaltet sind, und der Emitterübergang des VT2-Transistors sowie der VT3-Transistor geschlossen, wodurch der Aufwärtswandler eingeschaltet werden kann. Der Widerstand R4 stellt den Hysterese-Pegel der Spannungssensorschaltung ein. Die Widerstände R7, R8 stellen den von der Aufwärtswandlereinheit von der Batterie aufgenommenen Strom ein. Bei diesen Werten beträgt der Stromverbrauch der Schaltung 95-120 mA bei einem durchschnittlichen Strom durch die LED von etwa 20 mA. Ich habe den Strom indirekt gemessen. Ein Schaltgerät von einem Tonbandgerät wurde an die Solarbatterie angeschlossen. Richten Sie die LEDs der Solarbatterie und finden Sie die Position, in der der Pfeil maximal ausgelenkt ist, und merken Sie sich die Position:



    Dann verbinden wir die LEDs mit einer einstellbaren Stromquelle. Durch die Einstellung des Stroms durch die LEDs stellen wir sicher, dass sich der Pfeil in der gleichen Position wie bei der vorherigen Messung befindet:



    Ich habe 23 mA mit einer Spannung von 2,8 V an der LED. Es stellt sich heraus, dass der mit einer solchen indirekten Methode gemessene Wirkungsgrad nur 52% beträgt, was nicht überraschend ist Die Tatsache, dass die Uke-Sättigung des Siliziumtransistors BC817 0,6 Volt beträgt.


    Schema 8


    Schema 9

    Beachten Sie bei der Bestellung von Transistoren für diese Schaltung, dass die chinesischen BC817-Transistoren von Aliexpress mit einem Stromverbrauch von 50 - 60 mA und einer niedrigen Schaltungseffizienz fehlerhaft arbeiten können. Transistoren von ON Semiconductor oder NXP-Firmen arbeiten normal. Die Schaltung verwendet Widerstände und Keramikkondensatoren der Größe 0805, elektrolytische Tantalkondensatoren im Gehäuse CASE-A mit einer Kapazität von 10 - 47 μF und einer Betriebsspannung von mindestens 10 Volt. Die 1SS314-Diode kann durch die weit verbreitete Diode LL4148, 1SS357 auf SS16 und ähnliche Schottky-Dioden ersetzt werden. L1-Drossel, Baugröße CD43 100 μH:



    Die Transistoren BC847, BC857 verwenden besser den Index C, sie haben eine maximale Verstärkung h21E. Die Betriebsspannung des Kondensators C5 in der Schaltung 9 sollte mindestens 16 Volt und eine Kapazität von mindestens 10 Mikrofarad betragen. Beim Versuch, es auf 1 uF zu reduzieren (ich wollte einen ausreichend großen Elektrolytkondensator im Fall von CASE-A durch eine kleinere Keramik im Fall 0603 ersetzen), begannen die 5-mm-LEDs aufgrund der ungeglätteten Emission von Spannungsimpulsen aus dem Konverter dauerhaft zu versagen, und ich musste zum Original zurückkehren Nennwert. Die Platinen werden gemäß der Standard-LUT-Technologie hergestellt, die Anschlüsse auf der Platine und die Batterie werden als Schalter verwendet: Die





    Platine ist universell für die Diagramme in Abbildung 8, 9. Die Platine ist gemäß Schema 8 zusammengebaut (Kondensator C5 ist nicht installiert).

    Der Link zum Archiv mit den Schaltungen und Leiterplatten (im Format P-CAD 2006 und .pdf) Die

    Schaltung 10 auf dem exotischen und relativ teuren ZXLD383-Chip von DIODES hat sich gut bewährt. Kondensator C1 Keramik 0805, Drossel L1 Größe CD43 10 μH. HL1 besteht aus drei LEDs des Typs 5730. Bei den angegebenen Nennleistungen beträgt die Stromaufnahme der Schaltung 100 - 110 mA.


    Schema 10

    Zusammengesetzt sieht es so aus:





    Link zum Archiv mit Diagrammen und Leiterplatten (im P-CAD 2006-Format und .pdf)

    Und schließlich das optimalste durch das Kriterium des Preis-Leistungs-Verhältnisses auf dem chinesischen Chip-Unternehmen QX Micro Devices QX5252. Kondensator C1 Keramik 0805, Drossel L1 Größe CD43 22 μH. HL1 besteht aus drei LEDs des Typs 5730. Bei den angegebenen Nennleistungen beträgt die Stromaufnahme der Schaltung 100 - 110 mA.

    Schema 11

    Montage:





    Link zum Archiv mit Diagrammen und Leiterplatten (im Format P-CAD 2006 und .pdf)

    Aus Interesse wurden Tests mit einem Luxmeter durchgeführt:



    Ergebnisse in der Tabelle:
    TaschenlampeStromaufnahme, mABeleuchtung, CLA
    Aliexpress110,9
    Globus62,7
    Leroi57,58
    ZXLD383 (Schema 10)11295
    QX5252 (Schema 11)109114
    Schema 893101

    Ich werde ein paar Fotos geben.



    Flashlight- Test von Globe: QX5252-Chip-Test (Schema 11):



    Mir scheint, dass sich alle schon mit bloßen Zahlen und Diagrammen langweilen. Wenn ich also in die Zukunft blicke, zeige ich Ihnen, wie Sie die Globe-Taschenlampe von links (links) und die Taschenlampe nach Schema 11 am Abend sehen ( rechts):



    Und über die Entwürfe von Laternen, die auf den obigen Schemata basieren, werden wir das nächste Mal sprechen ...

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