La modifica proposta richiede di avere buone capacità di saldatura, anche di componenti SMD, e richiede 5-10 minuti di tempo.
Partiamo da una breve recensione: queste lampade solari sono di ottima qualità; il pannello solare può fornire comodamente 100 mA se esposto a luce solare diretta, e i 28 LED sono regolati in corrente a 350 mA da un regolatore AMC7135 e forniscono un centinaio di lumen, più che sufficienti ma ben lontani dai 400 lumen “cinesi” dichiarati. La batteria interna è una 18650 con un cavo presaldato, con capacità stimata di 1200 – 1300 mAh, quindi la durata stimata dell’illuminazione è di più di 4 ore.
Il sensore PIR non usa il solito integrato BISS0001 ma è un sensore che integra tutta l’elettronica nello stesso package e ha una uscita digitale, di durata 30 secondi ritriggerabile; buona la sensibilità: si attiva a distanza anche di 4 metri (d’estate la portata è ridotta perchè la differenza di temperatura tra le persone e l’ambiente è minore).
L’unico problema di questo genere di lampade è il sistema di crepuscolare, che è implementato con un grezzo Schitt trigger a bipolari, e che consuma circa 1 mA dal pannello solare: nessun problema se la lampada è lasciata in un luogo dove arriva luce solare diretta, ma se la si lascia in penombra, questo consumo può risultare eccessivo. Ad esempio, testando un pannello solare di simili dimensioni, in penombra esso genera una corrente di 2-3 mA, quindi il trigger riduce la corrente di carica del 33 – 50%.
La modifica che propongo, per quelle lampade che vogliate lasciare in una zona di penombra, è di sostituire il trigger a bipolari con un solo PMOS, in modo da azzerare il consumo del trigger.
Il problema di impiegare un solo PMOS è che la soglia del sensore crepuscolare dipende dalla soglia del PMOS, e ovviamente avremo un range di illuminazione in cui il PMOS sarà solo parzialmente acceso, tale che la lampada solare può scattare ma solo fornire una illuminazione ridotta; tipicamente questo non è un gran problema perchè in questa condizione in realtà l’illuminazione ambientale è più che sufficiente per vederci.
Un problema che può sorgere, andando a sostituire il trigger con un PMOS in maniera “brutale” è che, nella situazione in cui il PMOS si sta accendendo, questo inizialmente possa fornire sufficiente corrente al PIR per funzionare, ma se esso comandasse l’accensione dei LED; l’aumento di corrente richiesto porterebbe il PIR a spegnersi, creando una potenziale situazione di oscillazione della luce emessa dalla lampada, che potrebbe essere fastidiosa e anche causare un’inutile scarica della batteria.
Per risolvere questo problema, la modifica da me proposta lascia il PIR sempre alimentato (con un consumo di circa 100 uA) e va a disattivare l’alimentazione solo ai LED. Vedasi il circuito a seguire:
Schematico modificato
La “lista della spesa” per questa modifica è davvero minima: potenzialmente, servirebbero solo un cacciavite a stella, saldatore, stagno, nastro isolante (meglio Kapton), uno spezzone di filo e un piccolo coltello/bisturi.
STEP 1: Rimozione del circuito di trigger e preparazione del PCB
Come prima cosa, dopo aver aperto la lampada e disconnesso la batteria, rimuoviamo il circuito di trigger (evidenziato a sinistra) – consigliabile l’utilizzo di aria calda, ma anche col saldatore si riesce a rimuovere tutto. Aggiungiamo poi un ponticello come mostrato in foto per alimentare il PIR sempre.
Al tempo stesso, dobbiamo predisporre il posizionamento del PMOS andando a tagliare la pista evidenziata a destra e rimuovendo sufficiente soldermask da permetterci di saldare il PMOS.
In particolare, un normale PMOS in package SOT-23, si può posizionare come mostrato nella successiva figura in modo da avere il source connesso a VDD, il drain verso il terminale LED+ e poi collegheremo il gate direttamente al pannello solare con un piccolo spezzone di filo (ho usato del filo da wirewrap).
STEP 2: Saldatura del PMOS
Usiamo un pezzo di nastro isolante (ho usato del kapton per la sua resistenza alla temperatura) per coprire alcuni circuiti che potrebbero causare un corto una volta saldato il terminale di gate del PMOS e saldiamo il tutto come mostrato in figura.
Riguardo al PMOS: il circuito di trigger presente nella lampada fa uso di un transistor marchiato A5SHB che è un Si2305DS, un PMOS che possiamo quindi recuperare dai componenti dissaldati e andrebbe bene per lo scopo; tuttavia, la soglia è davvero bassa e potrebbe far accendere la lampada quando la luminosità esterna è ancora alta. Personalmente ho utilizzato un SI2307DS (A7SHB) che ha una soglia più alta. Anche così la lampada si accende un po’ “presto” quindi sentitevi liberi di scegliere un altro transistor: l’unico vincolo è che possa portare i 350 mA richiesti dai LED.
Con il circuito proposto, i LED inizieranno ad accendersi quando la tensione fornita dal pannello solare sia la tensione della batteria meno 1V (la soglia del SI2307DS). Questo fornisce a sua volta un vantaggio: infatti, più la batteria sarà scarica, più “tardi” la lampada inizierà ad accendersi, limitando il rischio che la batteria sia completamente scarica in piena notte (quando queste lampade sono più utili).
Questa modifica è stata testata per svariati mesi e permette ad una lampada che resta in penombra di accendersi senza problemi la sera in presenza di movimenti. Ovviamente, considerando che essa si carichi di circa 20-30 mAh al giorno, potremo permetterci di avere i LED accesi solo pochi minuti al giorno (3 – 5 minuti), ma in molti casi questo è un tempo più che sufficiente.