Rekacipta Lampu Solar

Rekaan lampu berasaskan LED yang dikuasakan oleh tenaga matahari (lampu solar) untuk pencahayaan kawasan kediaman. Walaupun versi ini direkabentuk untuk pautan pada dinding, ianya boleh diubahsuai dengan mudah untuk lain-lain bentuk pemasangan.

Menghasilkan rekacipta berasaskan tenaga boleh baharu (renewable energy / teknologi hijau) bukanlah perkara yang sukar. Sesiapa sahaja mampu berekacipta asalkan mempunyai kemahuan. Rekaan lampu solar ini diharap dapat memberi inspirasi kepada anda untuk bereksperimentasi dan bermain dengan idea rekacipta berasaskan tenaga boleh baharu.

Rekaan lampu solar ini menggunakan solar panel (panel Photovoltaic / PV) buatan sendiri yang digunakan untuk mengecas bateri Asid-Plumbum (Lead-Acid) melalui teknik yang dikenali sebagai Trickle Charging.

Artikel Berkaitan: Panduan Praktikal Sel Solar (Photovoltaic Cell)

Litar pensuisan bertindak mengecas bateri di waktu siang dan akan menyalakan lampu LED secara automatik apabila mengesan cahaya persekitaran menjadi malap. Tahap sensitiviti / kepekaan pengesanan cahaya pula boleh dilaras melalui tombol pada bahagian hadapan lampu.

Lampu LED menyala apabila persekitaran menjadi malap/gelap. Semakin gelap keadaan persekitaran, semakin terang cahaya lampu.

Pemasangan lampu solar di dinding rumah.

Kedudukan dan penghalaan lampu boleh dilaras pada paksi mendatar dan menegak bagi membolehkan fokus pencahayaan di tempat yang anda ingini.

Bahagian-bahagian pada lampu solar yang telah siap. Tali yang dapat dilihat pada lampu membolehkan lampu dimatikan dan dinyalakan (secara manual) apabila dipaut pada tempat tinggi. Tarik untuk ON, dan tarik sekali lagi untuk OFF (Pull ON - Pull OFF switch). Klik imej di bawah untuk paparan yang lebih besar.

Solar Panel Ready Made vs Solar Panel Buatan Sendiri


Anda boleh dikira amat bernasib baik jika menemui panel solar yang memberikan rating voltan dan arus yang sepadan dengan keperluan rekaan anda.

Realitinya, panel solar ready-made yang boleh diperolehi di pasaran Malaysia datang dengan pilihan-pilihan rating kuasa yang begitu terhad (5W, 10W, 20W, 30W dsb). Satu contoh solar panel 5W yang boleh diperolehi di pasaran memberikan rating 17.82V dan 285mA (rating voltan dan arus ini berbeza-beza bergantung kepada jenis dan pengeluar).

Kerapkali rating ini tidak berpadanan dengan keperluan rekaan anda. Untuk tujuan pemadanan, tenaga elektrik yang dijana oleh solar panel tersebut perlu melalui proses perubahan (conversion) agar menepati keperluan litar. Malangnya proses conversion bukanlah suatu proses yang cekap dan akan mengakibatkan kehilangan tenaga (loss) yang tinggi.

Anda boleh membuat tempahan solar panel yang menepati keperluan rekaan anda secara terus dari pengeluar namun melainkan anda mempunyai wang saku yang banyak, kos yang terlibat adalah terlalu tinggi dan tidak masuk akal untuk projek sebegini.

Atas faktor-faktor yang dinyatakan inilah pendekatan menghasilkan panel solar sendiri adalah pilihan yang lebih praktikal.

Solar panel dibina menggunakan unit-unit kecil sel solar dengan rating 5V, 50mA.

Unit sel solar ini memberikan prestasi lebih baik berbanding sel solar yang diuji sebelum ini dimana di bawah matahari yang terik, ia mampu menjana sekitar 5.13V dan 57mA. Pelantar panel diperbuat daripada plat akrilik (Acrylic)  yang dipotong menjadi segiempat sama dan digerudi untuk memberikan akses kepada contact point setiap sel solar.

TIPS: Sel solar yang mudah diperolehi di Malaysia mempunyai rating 5V-30mA, 5V-50mA, 5V-100mA, 12V-50mA dan 12V-100mA. Uji terlebih dahulu sel solar tersebut sebelum membuat pembelian dalam jumlah banyak kerana kerapkali prestasi sel solar yang dijual tidak berupaya mencapai rating yang dijanjikan.

Sebelum membina panel, bahagian belakang sel solar disusun dan ditampal dengan pita pelekat bagi mengelakkan ia bergerak. Sel-sel ini kemudiannya dilekatkan pada permukaan plat akrilik.

Penyambungan wayar kepada setiap sel adalah secara kombinasi selari dan bersiri.

Panel solar yang telah siap. Sisi solar panel di rivetkan dengan stok aluminum “L” bar. Bahagian atas solar panel diletakkan Phototransistor untuk pensuisan dan pengesanan cahaya. Di bawah sinaran matahari terik, solar panel ini mampu menjana sekitar 2.6 Watt.



Pemilihan Bateri Simpanan Tenaga


Bateri simpanan berfungsi menyimpan tenaga elektrik yang dijana oleh solar panel di waktu siang, dan berfungsi membekalkan tenaga yang tersimpan tersebut untuk menyalakan lampu LED di waktu malam.

Terdapat pelbagai jenis bateri di luar sana, namun bateri-bateri daripada jenis Asid Plumbum (Lead-Acid), Nickel Cadmium (Ni-Cad), Lithium-Ion (Li-Ion), Lithium Polymer (Li-Po) dan Nickel-Metal Hydride (Ni-Mh) boleh dicas semula (rechargeable).

Daripada kesemua jenis bateri ini pula, bateri jenis Ni-Cad dan Li-Ion memerlukan arus dan voltan yang malar serta litar kawalan pengecasan agar ianya dapat dicas dengan selamat tanpa risiko terlebih cas (overcharging). Kedua-dua bateri ini tidak begitu sesuai digunakan untuk aplikasi rekacipta berkaitan solar kerana keamatan cahaya matahari sentiasa berubah-ubah dan tertakluk kepada keadaaan cuaca.

Contoh-contoh bateri yang boleh dicas semula (rechargeable). Contoh bateri Ni-Cad dalam foto di atas dileraikan daripada sebuah lampu solar murahan dari China yang hanya dapat bertahan sekitar 2 bulan sebelum rosak.

Bateri Ni-Mh dan Lead-Acid pula mempunyai toleransi yang tinggi terhadap arus pengecasan yang berubah-ubah. Dengan menggunakan teknik yang dikenali sebagai Trickle Charging, bateri Ni-Mh dan Lead-Acid dapat dicas dengan selamat (tanpa risiko terlebih cas) tanpa menggunakan litar kawalan selagi arus pengecasan adalah tidak melebihi 10% rating arus bateri tersebut.

Jika dibandingkan prestasi antara bateri Ni-Mh dan Lead-Acid, bateri jenis Lead-Acid mempunyai keupayaan kapasiti menyimpan cas yang lebih tinggi berbanding Ni-Mh. Mengambilkira kesemua faktor ini, bateri Lead-Acid adalah pilihan paling ideal untuk untuk rekacipta sebegini, dan tidak hairanlah ia juga digunakan dengan meluas di dalam aplikasi-aplikasi tenaga solar komersil.

Bateri Lead-Acid yang mudah diperolehi di pasaran Malaysia adalah dengan rating 6V dan 12V (dengan dimensi fizikal dan rating arus yang berbeza).

 

Perumah lampu yang memuatkan litar dan bateri. Saya memilih bateri Lead-Acid 6V (rating paling rendah dan agak mudah diperolehi). Rating arus bagi bateri ini adalah 4.5AH (Amp Hour). Maka ianya dapat dicas melalui teknik Trickle Charging dengan arus tidak melebihi 450mA ( 10% rating arus bateri).

Nilai voltan dan arus yang dilabelkan di bahagian Charging Instruction bateri di atas adalah panduan bagi penggunakan litar pengecasan dari sumber elektrik malar (contohnya pengecas komersil yang menggunakan bekalan elektrik dari soket dinding) dan tidak boleh diaplikasikan secara terus untuk konteks Trickle Charging dan janakuasa tenaga boleh baharu.

Litar pengecasan / pensuisan lampu solar.

 

Rajah skematik litar. Tujuh butir LED putih yang disambung secara selari membentuk lampu LED.

UPDATE - Mac 2012: Atas permintaan para pembaca, berikut adalah litar pengesacan solar paling ringkas yang boleh dibina. Ia merupakan litar pensuisan secara manual (menggunakan suis Single Pole Double Throw - SPDT). Secara idealnya, voltan daripada solar panel perlu sekurang-kurangnya 110% daripada voltan bateri, dan arus solar panel perlulah tidak lebih 10% arus bateri.

Contoh litar pengecasan solar yang ringkas.

Contoh suis Single Pole Double Throw (SPDT).

Weather Proofing

Pengkalisan cuaca atau wheather proofing adalah langkah tambahan bagi lampu solar yang akan diletakkan di persekitaran yang terdedah kepada elemen cuasa (seperti hujan, panas dan kelembapan). Cara paling mudah dan murah adalah dengan menyaluti komponen eletronik serta menutup segala lubang dan penyambungan dengan menggunakan hot melt glue / glue gun.

NOTA: Oleh kerana lampu ini bergantung kepada cahaya matahari yang senantiasa berubah-ubah dan sukar diduga, prestasinya juga berubah-rubah mengikut keadaan dan bergantung kepada nasib. Hujan dan litupan awan adalah musuh paling utama :)

Selamat berekacipta. Sebarang komen, soalan dan idea penambahbaikan adalah dialu-alukan.

Rekaan/karya ini dilesenkan di bawah Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 Malaysia License. Anda bebas mereplikasi, meniru, mengubahsuai atau menghasilkan rekaan/karya terbitan dengan syarat rekaan/karya tersebut haruslah turut dikongsi secara terbuka (Share Alike). Rekaan/karya ini bebas digunakan untuk apa sahaja tujuan selain untuk tujuan komersil (Non Commercial), dan memberi pengiktirafan kepada laman rekacipta.net sebagai sumber rekaan/karya asal (Attribution).