Artificiellt dagsljus: Solcellspanel till LED (Nybörjarfråga

[laban77]

Hej!

Jag har en mörk korridor hemma som jag skulle vilja lysa upp med dagsljus. Eftersom jag inte kan få in ljus via fönster, takfönster eller ljusschakt så tänkte jag lysa upp den med LEDs av något slag. MEN jag vill att det ska fungera som dagsljuset, dvs ljusstyrkan ska variera med dagsljuset, och jag ska inte behöva stänga av den för att spara el. Så här tänkte jag:

Solcellspanel på taket samt lång kabel ner till någon form av LED-belysning i taket. Jag hade tänkt någon form av kall-vita LED-strips dolda bakom en list eller frostad plast.

Jag kan löda, men där slutar mina elektronikkunskaper. Jag kan för lite om hur solcellspaneler och LED fungerar. Jag förstår att LED inte varierar i ljusstyrka med spänningen, så om jag bara kopplar ihop en LED-strip med en passande panel så lyser den väl halva dan och halva inte?

* Hur får jag till varierande ljusstyrka?
* Hur ska jag välja komponenter som passar? Kan någon ge ett förslag på en LED-strip och en splcellspanel som är "lagom" för varandra? Jag tänkte köpa något lämpligt på Conrad eller liknande.
* Behöver jag bry mig om längden på kabeln mellan panel och LED (några meter)?

Jag är tacksam för all hjälp att komma igång.

[HUGGBÄVERN]

Jag är lite för stressad för att ge alla svar (och några till), men idéen med en belysning som följer utomhusljuset är ju jättekäckt.
Spontant, om jag bortser från solceller på taket skulle jag antingen koppla belysningen till en kontroller (Arduino) som får justera belysningen efter en realtidsklocka.
Alternativet vore att ha en LDR (ljuskänsligt motstånd) vid ett fönster och låta den styra belysningen. Då får du ju förändringar när det väller in åskmoln.

[Glenn]

Vill man främst följa soluppgång och solnedgång kan man ju använda ett astronomiskt ur.

När vi lessnat på att byta fotocellen på jobbet så köpte vi ett astronomiskt ur för att styra belysning med, allt gnäll upphörde

Dock så blir det ju lite jobbigare atttona upp ner, men övergångstiden kanske är samma jämt ? ..det är inte så lång tid mellan skymning och mörker menar jag.

[Marta]

LED ljusstyrka styrs av strömmen genom dem. Spänningen ligger ganska konstant hela tiden.

En olastad solpanel håller också ganska konstant spänning när ljuset varierar. Strömmen däremot ändrar sig kraftigt.

Med en lagom uppsättning LED's och solceller som passar till varandra kan det kanske funka. Ett antal LED-kedjor med ett litet utjämningsmotstånd, inget annat. Dessa kopplas parallellt så många som behövs och en solpanel med passande spänning och max ström som är lagom.

En intressant ide i varje fall.

[HUGGBÄVERN]

Kolla också Hackster och Instructables och Makershare. Där kan finns massa kuliga idéer med. Typ något sådant här.

[laban77]

Med en lagom uppsättning LED's och solceller som passar till varandra kan det kanske funka. Ett antal LED-kedjor med ett litet utjämningsmotstånd, inget annat. Dessa kopplas parallellt så många som behövs och en solpanel med passande spänning och max ström som är lagom.

Jaså det kan vara så enkelt trots allt?

Hur ska man tänka när man väljer komponenter? Jag börjar med en eller flera LED-strips som jag tycker borde ge lagom ljus (jag tittar på lumenvärdet). Sen då?

* Ska jag välja en panel med normalspänning samma som LED-listernas driftspänning? Eller ska den vara något högre så att spänningen räcker även en mulen dag? Hur vet jag att den kan leverera lagom mycket ström?
* Vilken sorts panel ska det vara? Det verkar finnas lite olika typer. Spelar det någon roll?
* Hur väljer jag utjämningsmotstånd?

Jag tänker inte lägga ner en förmögenhet så det är ingen katastrof om något går sönder i testandet. Bara jag inte väljer så fel att jag eldar upp huset en solig sommardag.

[Icecap]

Tyvärr är det inte helt så enkelt. Vita LED bör dimmas med PWM, att minska strömmen kan lätt ge konstiga färgtoner.

Att mäta utomhusljuset är ganska enkelt - men det ska räknas lite på resultatet innan man kan peta in det i en PWM-funktion.

Att köra det med en astronomisk styrning är rimligt enkelt, det finns formler för solens vinkel kontra position på jordklotet - så en RTC med backup på och "lite" uträkningar, då är saken biff.

Men vill man kopiera status utomhus ska man ha en "skymningssensor" - som ska kopplas till en µC. Inget större problem.

[arvidb]

* Ska jag välja en panel med normalspänning samma som LED-listernas driftspänning? Eller ska den vara något högre så att spänningen räcker även en mulen dag? Hur vet jag att den kan leverera lagom mycket ström?

Du ska nog titta mer på strömmen, och sedan se till att panelen och LEDarna har "ungefär" samma nominella spänning för effektivitetens skull. Nu är nog denna panel lite för stor, men bara som exempel:

Sharp ND-RB270, 270 W, 60 celler:
* I_mpp (Current at point of maximum power): 8,73 A
* V_mpp (Voltage at point of maximum power): 30,9 V
* V_oc (Open-circuit voltage): 38,4 V

Välj alltså LEDs som drar 8,73 A totalt (eller som tål så mycket ström åtminstone).

Om LEDarna har högre V_f (framspänningsfall/"nominell drivspänning") än V_mpp så kommer de att dra lite mindre ström än beräknat men solcellen kommer också att kompensera lite för detta genom att ge lite högre spänning p.g.a. den lägre belastningen. Det handlar om några volts marginal där cellen ändå arbetar någotsånär effektivt - vid V_oc är ju strömmen noll (0 % effektivitet).

Om LEDarnas V_f är lägre än V_mpp så måste du kompensera med motstånd. Använd då Ohms lag: spänningen över motståndet (U_R) ska vara lika med (V_mpp - V_f), och R = U_R/I_mpp. D.v.s. summan av spänningarna över LEDarna och motståndet ska vara lika med spänningen över solpanelen vid den beräknade maxströmmen.

[guckrum]

Det hade varit intressant om panelen faktiskt kunde följa ljusstyrkan på himlen. När ett moln passerar utomhus dimmar den ner motsvarande. På samma sätt kunde man variera "vitbalansen" beroende på hur himlen ser ut.

[arvidb]

Det är väl i princip så det blir om man kopplar direkt - ja angående ljusstyrkan alltså, färgtemperaturen har man ju ingen kontroll över och som Icecap säger så finns det ju risk för "intressanta" effekter där. En riktigt kul idé ändå tycker jag, och jag hoppas att laban77 faktiskt genomför den och talar om för oss sen hur det funkade!

Edit: Bättre svenska.

[laban77]

En sån här tror jag skulle bli lagom ljust: https://www.conrad.se/p/dagsljus-vit-le ... cm-1559135

Tyvärr står det inget om ström i beskrivningen, och jag hittar heller inte de uppgifterna på Paulmanns hemsida. Kan man gå på någon annan uppgift när man väljer passande solpanel och eventuella motstånd? Jag tänker alltså testa att koppla direkt, utan Arduino eller skymningsrelä.

[arvidb]

Om man klickar på "Fler parametrar" på Conrads hemsida så hittar man uppgiftern "Max. effekt 22 W". Om vi gissar att "max effekt" är den nominella effekten när listen drivs med 12 V så betyder det att den drar 22 W/12 V ≈ 1,83 A.

[arvidb]

Du kanske har koll på detta redan, men om inte: observera att 6500 K är ett väldigt blått ljus; det matchar dagsljuset en klar vinterdag (blå himmel) utan direkt solsken. Jag föredrar 4000-5000 K för neutralt vitt ljus inomhus (men smaken är ju som baken ).

Vad gäller färgåtergivningskvalitet så är Ra >80 OK, det matchar kvaliteten hos bra lysrör (typ som på ett modernt kontor). Välj Ra >90 om du vill kunna titta på färgprover eller måla i ljuset.

[arvidb]

Här finns det lite mer att välja på: Lumitronix.

Edit: Paulmann SimpLED från Conrad ger 1870 lm/22 W = 85 lm/W (6500 K) och kostar €39,74/lm. LumiFlex300 ger 116 lm/W (4000 K) och kostar €36,33/lm.

[arvidb]

Typ den här solpanelen, en LumiFlex300 och ett motstånd på 5 Ω/10 W borde funka bra om jag inte tänker fel?