Ladeschaltung für Solarzellen

Ich versuche, ein sehr kleines LED-Licht zu bauen, das mit Solarenergie betrieben wird. Das Ziel ist es, den größten Teil des Tages aufzuladen und vielleicht etwa 15 Minuten "LED-Strom" pro Tag zu erhalten (vergleichbar mit diesen Solargartenleuchten , mit der Ausnahme, dass sie nicht die ganze Nacht laufen müssen). Ich möchte eine einzelne LED mit vorzugsweise hoher Helligkeit (z. B. 2 V, 20 mA) mit Strom versorgen.

Da ich nach einem kleinen Formfaktor suche, habe ich diese 1V 80mA Solarzellen (25mm x 30mm) bestellt. Vorzugsweise würde ich mich an eine Zelle halten, um sie klein zu halten. Jetzt bin ich mir nicht sicher, ob und wie ich die von der Solarzelle gesammelte Energie speichern und zu einem bestimmten Zeitpunkt zum Betreiben der LED verwenden könnte. Einige Fragen, die ich habe:

  • Ist es möglich, mit dieser 1-V-Solarzelle eine Batterie aufzuladen? Vielleicht durch Erhöhen der Spannung?
  • Welche Art von Energiespeicher wäre gut: Lipo, NiMH, Kondensator?
  • Gibt es Schaltungsbeispiele, denen ich folgen kann
  • Kann man diese Schaltungen günstig bauen?

Danke

Also, was wäre die LED, die Sie verwenden?
Ich bin mir noch nicht sicher, aber sagen wir eine Standard-LED mit 2 V, 20 mA und 5 mm.
Ja. Verwenden Sie eine NiCd-Zelle. Es ist keine Ladekontrolle erforderlich. Konstantstrom ist in Ordnung, und sie tolerieren eine Überladung, solange der Strom niedrig ist. Sie benötigen eine Art Boost-Schaltung, um die LED nachts mit Strom zu versorgen.
Schauen Sie sich diese verwandte Frage an, bei der das OP eine Gartenlampe auseinandergenommen und den Schaltplan rückentwickelt hat: electronic.stackexchange.com/questions/142242/…
Habe mir mal die Frage zum Gartenlicht angesehen. Aber ich bin mir nicht sicher, inwieweit ich das anwenden kann. Ich glaube, die Solarzellenspannung ist höher (nicht erwähnt, aber es sieht aus wie eine größere Zelle). Zusätzlich schaltet die Schaltung die LED automatisch ein, wenn die Sonne untergeht.
Ich dachte nur, es könnte helfen. Es kann mehr als eine Solarzelle in Reihe geschaltet sein. Da haben Sie recht.
Jede dieser Solareinheiten, mit denen Sie verbunden sind, scheint zwei Solarzellen in Reihe zu haben. Es gibt keine VI-Kurve, aber ich vermute, dass die Spannung hoch genug sein wird, um eine einzelne NiCd-Zelle aufzuladen. Zumindest denke ich, dass die Idee es wert ist, der Einfachheit halber untersucht zu werden. Ich schlage vor, Sie messen die Leerlaufspannung bei hellem Sonnenlicht. Wenn es so etwas wie 1,4 V oder 1,5 V ist, sollte es mit einer NiCd-Zelle funktionieren.

Antworten (1)

Ich bin mir noch nicht sicher, aber sagen wir eine Standard-LED mit 2 V, 20 mA und 5 mm

Also 2 V · 20 mA = 40 mW Leistung.

vielleicht etwa 15 Minuten

ok, runden wir das auf 25 Minuten auf:

25 min · 60 s/min · 40 mW = 60 J

ist Ihre Energiespeicheranforderung.

Ist es möglich, mit dieser 1-V-Solarzelle eine Batterie aufzuladen? Vielleicht durch Erhöhen der Spannung?

Ja.

Welche Art von Energiespeicher wäre gut: Lipo, NiMH, Kondensator?

Mit den oben genannten Anforderungen: wahrscheinlich einfach ein Superkondensator.

Nehmen wir an, Sie laden das bis zu 5 V auf. Die Energie in einem 1 F Supercap ist dann

W = 0,5 · C · U² = 0,5 F · 25 V² = 12,5 J

also ungefähr doppelt so viel, wie wir unbedingt brauchen, was schön ist, da es uns Spielraum für Effizienz gibt. Sie könnten natürlich einen größeren Speicher verwenden, wodurch Sie mehr Zeit einplanen würden :)

Außerdem haben Supercaps eine hohe Selbstentladungsrate, daher funktioniert dies nur, wenn Sie kurz nach Sonnenuntergang Licht wünschen. Wenn Sie später noch Stunden Licht haben möchten, verwenden Sie besser einen Lithium- oder NiMH-Akku. Diese haben Kapazitäten, die Ihre LED stundenlang, wenn nicht tagelang laufen lassen. Sie erfordern jedoch möglicherweise mehr Aufwand zum Aufladen. Siehe den Abschnitt über dedizierte ICs weiter unten.

Gibt es Schaltungsbeispiele, denen ich folgen kann

Sicherlich!

Kann man diese Schaltungen günstig bauen?

Ja, und das beantwortet auch die vorherige Frage: Es gibt viele ICs, die das Laden von Supercaps oder Batterien aus kleinen Solarzellen einfach machen sollen. Ich erinnere mich, dass TI eine Reihe interessanter Chips hatte, aber ich bin sicher, Maxim hat einige und auch andere. Ihre Datenblätter und Anwendungshinweise enthalten gute Beispiele! Vielleicht haben sie sogar einfache Evaluierungsboards. Oder Sie können solche vorgefertigten im Internet kaufen.

Gehen Sie in die Kategorie Power Management / Power Harvesting dieser Sites und suchen Sie nach Solarladeschaltungen.

Um die LED am effizientesten aus dem geladenen Kondensator zu treiben, würden Sie wahrscheinlich auch einen Schaltwandler verwenden.

Danke für die Erklärung. Allerdings ist ein Kondensator nicht wirklich eine Option, da ich die Energie für einen längeren Zeitraum speichern möchte. Haben Sie Beispiele für das Boosten? Und über die dedizierten ICs. Sie scheinen ziemlich teuer zu sein (mindestens 5 $), ich möchte eine ganze Reihe dieser Lichter machen, also suche lieber nach einer billigeren Lösung
@Ruben Entschuldigung, Kostenoptimierung ist etwas, das mich nur in einer kommerziellen Sache interessieren würde (wenn Sie vorhaben, dieses Zeug von Hand zu löten, vergessen Sie nicht, Ihre zusätzliche Bauzeit für weniger integrierte Lösungen mit mehr Teilen zu berücksichtigen ).
@ Ruben 5 $? Wohin schaust du? Für alle Websites, die ich finde, die diese führen, je nach Bestellmenge, 2,50€ – 3€ << 5 $ . Beispiel: octopart.com/…
@Ruben: Und wenn Sie etwas Neues entwerfen, können Sie sich gerne an den Hersteller wenden, um IC-Muster zu erhalten. Sie helfen gerne Menschen dabei, Produkte aus ihren ICs zu bauen!
Ich habe mir Farnell angesehen . Aber danke für deinen Beitrag. Ich werde sehen, wo ich es von hier aus nehmen kann.
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