巡天追日，DIY一個LED太陽能小路燈，點亮家鄉的黑夜

ID:14610 · 發表于 2020-9-1 15:15

這貼也在其他BBS剛發過：
　多年前拜讀一位愛嘗鮮的網友大作“善用資源，DIY家用太陽能發電站”，讀完心里久久不能平靜

；說實在的心里還是佩服這位網友的勇氣，可能發電的設備成本可能20年都收不回來；從此，也要利用自己的所學所用來完成一個低碳的作品，小功率LED太陽能路燈，也許有人說在某寶買一個不就行了，沒有為什么，不服就像平頭哥那樣，一不合就干；
小時候經常聽到大人說：作木匠的家里沒有凳子坐，殺豬的屠夫家里沒有肉吃，作竹匠的家里沒有籮筐用...證實我們老祖勤簡節約，也是我們中華傳統美德；老家在農村，一到過年大家就像燕子歸巢一樣，全國各地歸來；用電的設備就多了，小小的變壓器抗不住，電網電壓就低了，有時候電磁爐都啟動不了；屋前屋后也沒有路燈，只有幾盞年久失修的蠟燭光的U型螢光燈路燈在主路；如果裝一個20WLED球泡作路燈在屋前屋后，家里的爸媽也不會一直讓它亮著，節約用電；一寸光陰一寸金，陽光不就是永恒免費的資源；所以決定作幾臺小功率的LED太陽能小路燈,用個十年八年沒有問題的；
設計基本參數：
1：太陽能電池板5V4A20W+磷酸鐵電池3.2V25AH；
2：晚上天黑亮燈8小時自動關閉；
3：紅外遙控(可調全功率與半功率時間)+紅光指示燈；
4：60PCS2835的0.2W燈,12W左右,前(2-5)小時全功率9.6W運行,后(6-3)小時半功率（7.5W左右運行);
5：用單片機MCU ADC+MOS方式低成本方式控制,(簡單的恒流,比現在市場加電阻+MOS開關的方式好多了);
6：材料成本控制在200左右（可能超太陽能板與電池近100了，打樣鋁基板300+鋼網68+雜七雜八的輔料）；
8-16日意外得到心中滿意的燈體，喜；

水滴狀光學透鏡，一來用來配光曲線，二來用來燈板的防水；

時間來到8-20號：
由于這款燈是220V60W的燈板，嚴重不適用于太陽能低壓3.2V大電流4A方式，所以要重新畫板打樣；

時間來到8-22號：
買的回來了在某寶買二個規格的3.2V20AH　3.2V25AH +運費95沒有了；
尺寸：27*70*150mm

為什么不選用26650單節多并的電池組；

這種電池就是分容要一致，不然有“1核工作7核圍觀”場面，這種電池許多小廠也能生產，而以單節大容量一般都是大廠給汽車廠動力電池淘下來的二等品，分容一致性也好，循環壽命也長2K多次（7-8年的使用壽命），價格也是貴。如果出于成本考慮一般都是用這個電池組（現在太陽能LED路燈95%都是這種，更次也有用鉛酸電池的（循環次數只有5-6百次而以2年不到，太陽能燈就滅了）；
現在也講一下為什么選用3.2V磷酸鐵鋰電池；
1：首先它可以在-20-60度溫度下工作，南方天氣不會少-20度，所以不用考慮溫度對電池容量下降問題；
2：循環壽命2000-2500次后容量下降30%，所以用十年八年沒有問題，減少更換電池次數；LED的壽命用個20年到30年都沒有問題；太陽能電池的壽命也是15-25年；電池的壽命是最短的；
3：磷酸鐵鋰電池的充電可以超過幾倍的自身電壓都不會爆炸，安全考慮；這也是為什么BYD電車沒有其它品牌汽車自燃的多的原因；
4：現在LED電壓都是2.8-3.0V十年前都是3.2-3.8V，也就是我們常說的VF值；而電池電壓2.6-3.3V；MOS管的內阻電壓可以幾十毫伏；設定電池電壓3.2V-LED的VF值2.9V＝0.3V（MOS管+系統線路的電壓50毫伏）；效率=（3.2-0.3）/3.2=0.9；最少效率也是90%之上，電池持續放電，電壓會持續下降，當電池電壓在3.05-3.1V之間，系統最低壓降可以是0.12V效率是最高的時候(3.05-0.12)/3.05=0.96；這個是目前3.2V低壓大電流的比較不差的效率；所以IC升降壓方式不能比擬的（同步整流除外，一個肖特基二極管的壓降都是0.35V左右）；三元鋰電的電壓3.2-4.2V，所以也就不合適；
5：不需要電池保護板，避免大電流充電時誤動作而虛充滿情況；由于MCU直接接管充電，放電電壓；MCU可以在2.2V正常工作；
紅外遙控開關：
就用現成的遙控器，自定義一下按鍵的用途(重新絲印不可能了)；
燈總亮的時間為8H，模式鍵+(2H-5H)為全亮度的時間,相對應的為半功率的時間(6H-3H),遙控距離6-8米；開與關就不述了；

這是一塊6V5A30W的太陽能電池65*65CM,是單晶還是多晶我就不認識了。這塊是作一個樣板朋友里拿的.我們現在要作的是5V4A20W;小一點好裝);30W這塊也可以用的,控制板可以接收5-12V的太陽能電池(電池3.2V,為什么5-12V不會燒了電池;太陽能電池有一點類似恒流源,電流最大輸出會把電壓拉低,相當于恒流對電池充電,但是最好還是選用5-6V之間的太陽能電池,這樣效率更高.如果太陽能電池線與燈頭的距離很長可以適當買高點的電壓的電池,電流但最好在0.2C電池容量左右,25Ah也就是5A,多數情況下5A電流峰值很少,一天當中太陽能電池滿功率電流時間也就大晴天中午才有,但是不建議用12V太陽能電池使用,理由就是有一半的太陽能功率都浪費了,還有就是控制板元件損壞了,限壓失效了，電池就有危險了)。

時間來到8-29號：
等了好久終于等到了今天,一個星期了,燈板與控制板終于回來了,3百大洋沒了;

高興還不到一刻，就發問題了，圖紙有選項誤點了，板子少一個穿線孔，作為屌絲完美主義者不能接收啊，還能怎么搞，發回PCB廠重新加工一下；

時間來到8-31號了：
連續收到到二個快遞，鋼網與返工好的板子都回來了；
錫膏鋼網：

屌絲主義的板子:

下面要作就是有時間去SMT車間，人肉刷錫膏，人肉SMT貼片

；

時間來到8-31 22點了：
經過幾個小時人肉貼片元件，好幾百個元件，頭好暈�。。�！

單個燈板；

控制板

焊接線，燈板與控制板連接好：

雞動人心的時刻來了！下載好程式亮燈的時刻來了；
相機自動調光了，實際光強刺眼；

先用調壓電源測試一下，隨意選擇幾個電壓值測試恒流效果；

設定3.0A電流電壓從3.0-3.6V可以穩定2.95-3.08A 之間，效果不錯�。�！不錯�。。〔诲e�。�！
程式基本上達到恒流效果不錯了，控制板有一個電調電阻設置電流可以從2.0-4.8A之間調節恒流，如果裝二個25AH電池就可以把電流調到4.5A 15W左右，光強更亮，燈板是30W9A電流，所以調大調小都不會損壞燈板，就是電池放電時間短而以；

接上電池充電測試：
充電正常，燈板上的紅光LED指示一閃一閃表示正在充電，常亮就是沒有太陽能電池；
沒有充電LED指示常亮：

充電狀態，LED指示燈一亮一滅循環：

由于現在我住的房子沒有陽光直射，測試不了太陽能電池與燈板測試，有機會再上一些戶外裝機圖片；前前后后花16天左右時間來制作這個產品，每一天都更新一點內容，發貼累�。。�！希望能給感興趣網友啟示，LC低碳生活從我作起�。�！

ID:328014 · 發表于 2020-9-1 17:48

好東東樓主能補一下圖片嗎?

ID:14610 · 發表于 2020-9-1 19:48

51hei團團發表于 2020-9-1 17:48
好東東樓主能補一下圖片嗎?

上傳圖片好慢的。你要還要哪里圖片？燈體過幾天回來，再組裝一下

ID:14610 · 發表于 2020-9-1 20:08

補幾張高清的圖

ID:14610 · 發表于 2020-9-1 21:19

來一個簡單的測試視頻https://www.iqiyi.com/v_2epw32fecz4.html

ID:157975 · 發表于 2020-9-1 23:29

是個狠人，贊，不像鄉里娃

ID:402344 · 發表于 2020-9-2 14:07

666,全村最靚的仔。

ID:14610 · 發表于 2020-9-2 17:34

來幾張裸板太陽能充電照

ID:14610 · 發表于 2020-9-4 12:50

充電視頻：https://www.iqiyi.com/v_kaviaw3l50.html

ID:816944 · 發表于 2020-9-5 17:30

厲害了，學習，低碳環保

ID:767459 · 發表于 2020-9-10 09:29

這個真的好利害啊。從設計到制作都是一流水準。就是佩服這樣的能人。

ID:612392 · 發表于 2020-9-11 14:35

想問一下樓主，LED直接接到磷酸鐵鋰電池上，不會燒掉嗎？這樣流程過LED的電流是多大呢？

ID:73435 · 發表于 2020-9-11 14:43

仰望大佬

ID:14610 · 發表于 2020-9-11 18:05

cjjdemon 發表于 2020-9-11 14:35
想問一下樓主，LED直接接到磷酸鐵鋰電池上，不會燒掉嗎？這樣流程過LED的電流是多大呢？

LED 的VF值才2.9V 磷酸鐵電池3.3V 必燒只是時間問題，我這個可是程序恒流驅動

ID:14610 · 發表于 2020-9-11 18:10

你沒有看我用調壓電源3.0-3.6V測試的電流嗎？基本上是3A左右，有10-20mA波動，這才是技術要點所在。現在LED路燈基本用電阻限流，所以我才棄用，不然開這個貼也沒有意義了。

ID:629841 · 發表于 2020-9-11 18:35

樓主可以提供個源碼參考下

ID:14610 · 發表于 2020-9-11 20:43

shuisheng88 發表于 2020-9-11 18:35
樓主可以提供個源碼參考下

現在就不發源碼了，已經有人看上商用了。

ID:399179 · 發表于 2020-9-11 20:50

樓主真牛人也！可惜沒機會看源碼了！

ID:612392 · 發表于 2020-9-12 09:32

freshuman 發表于 2020-9-11 18:10
你沒有看我用調壓電源3.0-3.6V測試的電流嗎？基本上是3A左右，有10-20mA波動，這才是技術要點所在。現在LED ...

看你實物板子的照片，是用兩個三極管實現恒流嗎？

ID:612392 · 發表于 2020-9-12 09:32

freshuman 發表于 2020-9-11 18:10
你沒有看我用調壓電源3.0-3.6V測試的電流嗎？基本上是3A左右，有10-20mA波動，這才是技術要點所在�，F在LED ...

看到是用MOS+ADC的方式了，抱歉，看起來是PWM？

ID:14610 · 發表于 2020-9-12 10:16

cjjdemon 發表于 2020-9-12 09:32
看到是用MOS+ADC的方式了，抱歉，看起來是PWM？

建議你去了解可調電源的工作方式就會明白的，把MOS當成可變的電阻就完事了。

ID:612392 · 發表于 2020-9-12 10:31

freshuman 發表于 2020-9-12 10:16
建議你去了解可調電源的工作方式就會明白的，把MOS當成可變的電阻就完事了。

大神，可以共享一下硬件的原理圖嗎？

ID:14610 · 發表于 2020-10-31 16:01

更新一下成品圖片：電池放殼內：

充電電流：

放電電流

三件套：

ID:350104 · 發表于 2020-11-2 21:41

向樓主學習很實在的帖子！

ID:826735 · 發表于 2020-11-5 22:49

學習了，很不錯。謝謝樓主分享。

ID:14610 · 發表于 2020-12-11 11:39

下面那個藍色是費的FR4雙面板，用來隔離電池與控制板的熱量，夏天充電時控制板熱量比較大；

剛開始覺得太陽能路燈沒有什么技術難度，當你真正作的時候，實際問題遠遠比你想法復雜；
下面談一下作這個產品的心得：
1：是恒流，不是電阻限流那種；
2：充電保護電壓，低壓保護電壓（不用基準IC，能作每一個產品保護3.53-3.56V都是不容易，低壓保護電壓2.6-2.7V）；
3：為什么不用電壓保護板，主要是晴天充電時，電流大容易讓保護板誤動作，如果是6A充電，本來電池電壓是3.4V一下子就跑到3.6V之上，虛充了；
4：由于燈是全密封的，所以IC不能死機跑飛了（6-8年不間斷工作，難免不死機情況），不然就是一死燈了，增加手動與自動復位功能；
讓我想起德國一家祖傳作訂書釘，四代都是單一作這個產品；所以一件作得好，不是沒有道理。為了作這個燈花了幾個月的時間
當然有時間就去修正那種；
PS:+內容

ID:848824 · 發表于 2020-12-14 12:38

成本錢比買成品油貴多了吧

ID:14610 · 發表于 2020-12-15 15:24

zhangleixbyl 發表于 2020-12-14 12:38
成本錢比買成品油貴多了吧

上批量打樣肯定比批量貨要貴一點；
最終裝機效果：

ID:336378 · 發表于 2020-12-25 08:04

除了電子物料外的所有配件都是在τ 寶可以買到的嗎？？

ID:14610 · 發表于 2020-12-29 22:44

cba_cba 發表于 2020-12-25 08:04
除了電子物料外的所有配件都是在τ 寶可以買到的嗎？？

買不到。我為了收集這些物料花了三個月時間

ID:798201 · 發表于 2021-1-19 15:30

又是一位牛逼人物，還差什么嗎？
我提供數碼管

ID:879299 · 發表于 2021-1-20 22:16

人才呀！

ID:675767 · 發表于 2021-2-5 23:24

樓主牛逼啊

ID:14610 · 發表于 2021-2-19 13:42

裝在老家效果真心不錯，基本滿意；

ID:378915 · 發表于 2021-4-14 15:49

樓主附件貼出來學習下吧

ID:731755 · 發表于 2021-5-15 22:35

樓主牛人，雖然買一個花不了這么多錢，但是沒有了其中的樂趣，樓主加油

ID:918402 · 發表于 2021-5-17 23:31

怕元件買不到的不用擔心，至少電路板上的不用擔心，貌似有打板和貼片插件一站式搞定的公司，比如嘉立創，還有一些別的，具體你們可以百度，話說樓主，原理圖可以放出來么

ID:800679 · 發表于 2021-5-21 14:16

有線路嗎？

ID:398758 · 發表于 2021-6-17 13:58

這款恒流調節是用線性調節方式還是PWM調節方式

ID:975282 · 發表于 2021-11-5 15:11

為家鄉做貢獻，節能環保

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