对于那些对园艺有浓厚兴趣的人，即使在夜间，庭院灯也可让您欣赏植物的美丽。这些灯通常将放置在花园内，远离电源插座，因为将电线穿过大部分时间潮湿且费力的花园土壤不是一个好主意。这是太阳能庭院灯进入照片的地方。这些灯的电池将在白天通过太阳能电池板充电，而在夜间，电池的能量将用于为灯供电，并且循环重复进行。在之前的一些文章中，我们建立了很少的与太阳能相关的项目，例如太阳能手机充电器和太阳能逆变器电路。
在此项目中，我们将构建一种简单且便宜的DIY太阳能庭院灯。太阳能电池板将在白天为锂电池充电，到晚上时，电池将点亮灯，直到再次恢复白天。与其他电路不同，我们不会使用微控制器或传感器，因为该项目的想法是减少组件数量，以降低电路的价格和复杂性。话虽这么说，让我们开始建立我们的自制太阳能灯！
太阳能庭院灯设计
在选择组件值并进入电路图之前，必须为我们的项目选择负载。根据负载，我们指的是我们将在项目中使用的Garden Light的类型。因为灯的电压和电流额定值决定了电路的设计方式。
我们在本项目中使用的LED是普通的中国LED，其工作电压为3.2V，最大正向电压为4.5V。因此，如果两个LED串联连接，则正向电压将为6.4V。我们的项目中使用的LED如下所示。
因此，7.4V锂电池将能够提供最低6.4V（完全放电）到最高8.4V（完全充电）的电压。因此，在本项目中，使用7.4V锂电池作为电源，如下所示。如果您不是锂电池的新手，可以查看这篇锂离子电池基础知识文章，以更好地了解电池。
为该应用选择的电池将具有内置的保护电路，该电路可保护电池免受过充电，深度放电和与短路有关的情况。如果您的电池不具备这些功能，请确保使用外部保护模块，因为锂电池会变得非常不稳定，如果处理不当，甚至可能会爆炸。
太阳能庭院灯电路图
所述太阳能花园灯电路将包括两个部分。一种是充电，另一种是控制LED。完整的电路图分为两部分，第一部分如下
N沟道MOSFET Q2 IRF540N用于充电控制操作。电位计R1用于通过控制N沟道MOSFET Q2两端的栅极电压来设置电池电压水平。肖特基整流二极管D1是SR160，这是一个1A 60V肖特基二极管，用于保护电池免受反极性影响，并在放电条件下阻止反向流动。输出的肖特基二极管D2用于将充电器电压与电池电压隔离。
电路的另一部分用于在黑暗条件下打开LED。这由另一个P沟道MOSFET Q1（即IRF9540）完成。 MOSFET栅极由太阳能电压控制。因此，无论何时太阳能电池产生电压，MOSFET都保持关闭状态，但在黑暗或夜晚，电池不会产生电压，MOSFET变为导通状态。通过使用P沟道MOSFET，完全消除了额外的LDR和比较器电路。
现在，对于电路的第二部分，LED以串联-并联状态连接。串联的两个LED将正向电压增加到单个LED的两倍，但是流过LED的电流被分流了。两个LED串联进行4个并联。并联的更多LED会增加电流并影响备用电池。
据估计，流经每个系列的电流几乎为40mA。因此，4个并联串会消耗160mA的电流。在正常充电条件下，为该项目选择的电池将有效点亮LED约5-6小时。可以根据需要增加LED灯串。
太阳能庭院灯施工
要构建电路，需要以下组件-
- 内置保护电路的7.4V锂电池（mAH取决于备用时间）。
- 具有3.5V正向电压的LED（也可以使用其他电压，但LED灯带的结构会有所不同）
- IRF9540N – P通道Mosfet
- IRF540N – N通道Mosfet
- SR160肖特基二极管2个
- 680R电阻
- 50k电位器
- 4.7k电阻
- 如果选择了3600mAH电池，则太阳能电池板15 – 18V，额定电流超过300mA。
- 用于连接太阳能电池板和LED的电线
- 连接线
下图显示了我们将使用该项目的IRF540N N通道和IRF9540 P通道Mosfet的引脚排列。
将太阳能花园照明电路构建在面包板上后，我的布置如下所示
我们已将太阳能电池板用于以下规格。
它是具有18V输出的10W太阳能电池板。太阳能电池板在日照高峰时置于明亮的阳光下。电位计被控制为在D2两端具有8.5V。这是由于充电电压，因为锂电池充满电后的电压将为8.4V。当电池开始充电时，将安培表与电池串联，以检查充电电流。您也可以使用太阳能跟踪器临时完成该项目，以最大程度地为电池充电，但这超出了该项目的范围。
从下面的万用表读数可以检查出，充电电流几乎为300mA。这种变化将取决于太阳的条件，在晴天将增加，在阴天将下降。
在夜间，当太阳能电池板没有辐射时，不会有来自太阳能电池板的输出电流，因此电池将停止充电并且LED灯将点亮。您也可以在下面的视频中找到该项目的完整工作，在该视频中，我们演示了如果面板未接收到任何辐射，则灯光会自动打开。
进一步改进
该电路是用于简单的庭院灯相关项目的基本锂电池充电器电路。因此，它没有任何安全问题。为了使用MPPT（最大功率点跟踪器）进行适当的充电并采用适当的太阳能充电方法，可以使用专用的驱动器IC。
由于这是一个户外操作项目，因此需要使用适当的PCB以及一个封闭的盒子。外壳的制作方法应使电路在雨中保持防水。要修改此电路或讨论该项目的其他方面，请使用电路摘要的活跃论坛。