Lampka solarna LED to praktyczny projekt, który w przystępny sposób pokazuje działanie małej instalacji fotowoltaicznej i pozwala zbudować własne źródło światła zasilane słońcem.
W tym przewodniku znajdziesz najważniejsze informacje o podzespołach, zasadzie działania, obliczeniach i sprawdzonych rozwiązaniach ułatwiających montaż i uruchomienie układu.
Podstawowe komponenty układu
Każda lampka solarna LED składa się z kilku kluczowych elementów pełniących konkretne funkcje:
- panel słoneczny – konwertuje energię słoneczną na prąd elektryczny;
- akumulator – magazynuje energię zebraną w ciągu dnia (najczęściej ogniwo litowe 3,7 V 2600 mAh lub ogniwo 18650);
- diody LED – stanowią źródło światła;
- tranzystor – pracuje jako przełącznik (np. BC547);
- dioda prostownicza – zapobiega zwrotnemu przepływowi prądu (np. BAT85);
- rezystory – ograniczają prąd w obwodzie;
- płytka stykowa lub drukowana – służy do montażu komponentów.
W bardziej zaawansowanych rozwiązaniach możesz użyć dedykowanego sterownika, takiego jak układ QX5252, który automatyzuje ładowanie i załączanie diod LED.
Zasada działania lampy solarnej
Tryb dzienny – panel fotowoltaiczny ładuje akumulator lub superkondensatory i może bezpośrednio zasilać część diod LED (LED1–LED16) ustawionych na wyższą jasność.
Tryb nocny – po zaniku oświetlenia energia zgromadzona w magazynie (akumulatorze lub superkondensatorach) zasila drugi zestaw diod (LED17–LED32), często poprzez obwód typu „złodziej dżuli” (Joule Thief).
Schemat prostej lampy solarnej
Najprostsze rozwiązanie składa się z następujących elementów:
- ogniwo solarne,
- tranzystor BC547,
- dioda BAT85,
- żółta dioda LED,
- rezystor 470 Ω,
- akumulator z przewodami,
- płytka stykowa.
Tranzystor pełni rolę przełącznika: w dzień panel ładuje akumulator i (opcjonalnie) zasila LED, a po zmroku energia z akumulatora podtrzymuje świecenie diody.
Zaawansowany układ z superkondensatorami
Dla ambitniejszych projektów warto rozważyć zastosowanie superkondensatorów jako magazynu energii:
- Panel solarny ładuje dwa superkondensatory w ciągu dnia.
- Obwód ładowania zawiera diodę Zenera (ZD1) i rezystor (R11), które ograniczają napięcie do maksymalnie 2,7 V.
- W trybie nocnym superkondensatory zasilają dodatkowy zestaw diod LED poprzez obwód typu „złodziej dżuli”.
Obwód złodzieja dżuli (Joule Thief)
Ten prosty przetwornik podwyższający napięcie zwykle składa się z:
- tranzystora NPN (T1),
- transformatora z rdzeniem ferrytowym (TCT1),
- rezystora ograniczającego prąd (R12).
Transformator działa jako przemieniacz napięcia: uzwojenie pierwotne podłączone jest między napięcie superkondensatora a kolektor tranzystora, a uzwojenie wtórne dostarcza prąd do bazy. Dzięki temu układ potrafi zasilać diody LED nawet przy bardzo niskim napięciu zgromadzonym w superkondensatorach.
Obliczenia praktyczne
Przy projektowaniu przyjmij typowe parametry dla żółtych diod LED i dobierz elementy według poniższych wskazówek:
- Spadek napięcia (Vf) – 2 V;
- Maksymalny prąd (If) – 20 mA;
- Rezystor ograniczający prąd – dobierz wartość z równania:
R = (V_baterii - Vf) / If.
Przykład: cztery diody zasilane równolegle pobierają łączny prąd 4 × 20 mA = 80 mA.
Materiały edukacyjne
W sieci znajdziesz liczne poradniki wideo krok po kroku, które pokazują schematy połączeń, techniki montażu oraz listy komponentów dostępnych w popularnych sklepach elektronicznych.
Praktyczne wskazówki
Przed montażem i uruchomieniem pamiętaj o kilku zasadach, które zwiększą niezawodność i bezpieczeństwo konstrukcji:
- dobierz panel słoneczny o odpowiedniej mocy – do małej lampy zwykle wystarczy 0,5–1 W;
- stosuj rezystory ograniczające prąd dla każdej diody, aby uniknąć jej uszkodzenia;
- wybieraj płytkę drukowaną (PCB) zamiast stykowej, aby zwiększyć trwałość;
- zadbaj o izolację połączeń przed wilgocią, jeśli lampa będzie pracować na zewnątrz;
- przetestuj cały układ przed ostatecznym montażem w obudowie.
Lampka solarna LED to świetny projekt zarówno dla początkujących, którzy chcą zrozumieć podstawy fotowoltaiki, jak i dla zaawansowanych konstruktorów szukających wyzwań w bardziej rozbudowanych obwodach.