LED jako generator prądu

Jak wielu z was zapewne wie, normalna dioda elektroluminescencyjna, choć bardzo przydatna jako tani i wszechobecny wskaźnik, może podwoić się jako generator mocy. Mechanizm jest taki sam, jak w ogniwach fotowoltaicznych, czyli panelach słonecznych.

Gdy dioda LED jest wystawiona na działanie światła, wytwarza prąd płynący od anody do katody. Prąd ten można wykorzystać do bezpośredniego zasilania urządzenia lub do naładowania kondensatora, aby okresowe obciążenie mogło wykorzystać zgromadzony ładunek jednocześnie, w razie potrzeby.

Aby lepiej zrozumieć związane z tym wartości, prąd zwarciowy waha się od dziesiątek nanoamperów do kilku mikroamperów, podczas gdy napięcie w obwodzie otwartym jest nieco niższe niż standardowe napięcie przewodzące diody LED.

Obecnie jestem w trakcie wyboru szeregu diod LED, aby je przetestować i sprawdzić, czy nadają się do mojej aplikacji, ale utknąłem, głównie dlatego, że przy użyciu doprowadzenia do zasilania coś jest wygodne tylko pod względem finansowym, podczas gdy ogniwo fotowoltaiczne lub nawet fotodioda jest lepszym wyborem pod wieloma innymi względami. Żaden producent, którego widziałem, nie wymienia prądu fotogeneracyjnego w arkuszu danych, co wydaje mi się dość uczciwe, ale ponieważ chcę uniknąć testowania tysięcy diod LED, chciałbym kupić ich wybrany zakres, więc muszę lepiej zrozumieć mechanizm leżący u podstaw fotogeneracji.

Zapiszmy równanie diodowe:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Gdzie jest zależne od technologii i zależy od obszaru umierającego. to prąd generacji i parametr, który jestem zainteresowany maksymalizacją .$I_s=J_s\cdot A$$I_G$

Oto kilka rzeczy, o których myślałem:

Kolor diody LED, ponieważ dioda LED może pochłaniać wiązkę światła tylko wtedy, gdy energia, którą przenosi, jest większa niż przerwa, dlatego konieczny jest wybór diody LED o niskiej energii (tj. Niskiej częstotliwości) przerwy, aby móc pochłonąć większą część widma. To doprowadziło mnie do wyboru czerwonych lub podczerwonych diod LED.

maksymalny prąd maksymalny prąd przewodzenia jest proporcjonalny do powierzchni matrycy i możliwości rozpraszania mocy. Ponieważ fotogenerowany prąd jest proporcjonalny do powierzchni, wybór wysokoprądowej diody LED wydaje mi się rozsądny.

napięcie wyjściowe jest to w pewnym stopniu związane z napięciem w obwodzie otwartym i obecnie nie stanowi dla mnie problemu, i uważam, że nie ma związku z prądem generowanym przez światło.

prąd zwrotny Nie jestem pewien, czy ma to wiele wspólnego z prądem fotogenerowanym, ale im większy prąd zwrotny, tym większy obszar, co jest dobre.

napięcie przebicia Nie sądzę, żeby miało to związek z fotogeneracją.

Moje pytanie w końcu brzmi:
czy zgadzasz się z moją analizą i czy uważasz, że czegoś mi brakuje?
lub lepiej Na
jakie parametry należy zwrócić uwagę przy poszukiwaniu panelu fotowoltaicznego w sekcji LED dostawcy?

Kolor diody LED - zgadzam się tutaj; Diody LED o niższej energii optycznej powinny mieć efektywnie szersze „pasmo absorpcyjne” w widmie widzialnym.

prąd wsteczny - myślę, że może to być problematyczne. Ponieważ jest to „problem porowatości” z leżącą pod nim diodą, widzę, że przedstawia on prawdopodobną ścieżkę strat dla niektórych / wszystkich twoich fotogenerowanych prądów. Chciałbym (w przeciwieństwie do danych eksperymentalnych) szukać diod LED o mniejszym wycieku, proporcjonalnym do prądu przewodzącego.

Jednego elementu, którego nie zauważyłem na twojej liście, ale myślę, że może to okazać się ważnym czynnikiem:
Efektywność konwersji - z mojego doświadczenia w stosowaniu innych komponentów „wstecz”, komponent, który działa bardziej wydajnie, gdy jest zasilany elektrycznie (zgodnie z projektem) jest prawie zawsze bardziej wydajny przy wytwarzaniu elektrycznym. Dlatego zdecydowanie zalecałbym stosowanie diod LED o proporcjonalnie wyższej wydajności świetlnej / wydajności elektrycznej („temperatura barwowa” może nie mieć tutaj zastosowania z powodu argumentu dotyczącego koloru diody LED ).

Wierzę, że czegoś brakuje - obszar kolekcjonerski. Diody LED są wykonane z bardzo małymi wymiarami mikroukładu, coś w rodzaju milimetra z boku. Oznacza to, że podczas generowania mocy przechwytuje bardzo niewielką ilość mocy optycznej dla „rozsądnych” natężeń światła.

Co więcej, chociaż nie mogę tego udowodnić, podejrzewam, że diody LED będą reagować tylko na światło w swoim paśmie emisyjnym, co poważnie obniży wydajność diody LED jako urządzenia do wytwarzania energii, gdy jest używana ze źródłem szerokopasmowym, takim jak słońce lub otoczenie światło. Możesz to przetestować dość łatwo - spróbuj zapalić diodę LED diodą innego koloru.

Powinieneś google Forrest Mims i LED jako detektor. Oto mój pierwszy hit . Forrest zrobił to w latach 80-tych (?) I myślę, że nadal używa diod LED do ich spektralnej selektywności.

Ponieważ moja poprzednia odpowiedź została ogłoszona do usunięcia, to, co mogę powiedzieć, to to, co wiem i nie spekuluję dalej. Jeśli nie mam wiedzy o chemii zielonych diod LED, która czyni je wrażliwymi na światło, przepraszam. Odsłaniam tylko to, co wiem.

Zielone diody LED najlepiej reagują jako detektory / generatory zdjęć. Testowałem i zademonstrowałem mojemu pracodawcy, producentowi urządzeń do przetwarzania dźwięku na bardzo wysokim poziomie, że zielone wskaźniki LED na panelu przednim wywołują skoki z powrotem w obwodach w przypadku błysków fotograficznych. Zielone diody LED są również używane w heliostatach do śledzenia / wykrywania światła słonecznego. Ich wydajność jest bardzo skromna, ale generują lepsze niż inne kolory. Sieć powinna również ujawniać to zachowanie głównie w obwodach śledzących słońce heliostat, a ja zbudowałem je sam wiele lat temu, aby zabić pleśń w mojej północnej ścianie.

Kolor (i napięcie przewodzenia) będzie miał wpływ, którego nie uwzględniliście - ponieważ napięcie przewodzenia zmienia się w zależności od koloru, więc moc uzyskiwana dla danego prądu zmienia się w zależności od napięcia koloru / przewodzenia.

Zignoruj ​​naysayers Vlad - jeśli masz na to ochotę, jest tu świetny praktyczny projekt badawczy, w którym możesz się zanurzyć. W przeszłości używałem tego do bezpośredniego prowadzenia bramek fet, a także jako danych wejściowych do konfiguracji. To pomysł, który jest teraz bardzo aktualny: układy scalone nanopower + diody LED o dużej powierzchni / dużej matrycy oznaczają, że mogą one stanowić realne źródła energii. Potrzebujemy na to trochę danych badawczych. Istnieje wiele teorii, brak danych.

Możesz spróbować żarówek led wykonanych dla żarówek.

Nie odpowiada bezpośrednio na twoje pytanie, ale są standardową częścią produkcyjną z ~ 20 diodowymi matrycami w szeregu.

Na aliexpress dostępne są wersje białe i czerwone oraz kilka różnych długości. Istnieją również duże tablice diod COB, a także diody LED o mocy 5 W, które wydają się mieć 4 duże matryce w jednym pakiecie. Wszystkie te mogą wytwarzać wyższe napięcia.

Niektórzy sprzedawcy chwalą się, że używają większych kości niż konkurenci, przypuszczalnie takie byłyby lepsze.

Białe diody LED używają niebieskiej matrycy i spodziewam się, że powłoka luminoforu jest w dół, przekształcając światło poza zakres długości fali, którą dioda LED może przekształcić. Zimne białe diody led powodują mniejszą konwersję. Tak więc zimna biel i czerwień prawdopodobnie będą działać najlepiej.

Otwarte pytania:

• Energia w silnym świetle słonecznym
• energia w świetle wewnętrznym, zwłaszcza w świetle LED. Moc wyjściowa ciepła biała ciepła
• Wpływ temperatury.
• różnice między technologiami ledowymi (gan vs algi) a długością fali
• względna wydajność dużej i małej kostki. (matryca o grubości 0,25 mm może mieć znacznie niższy odsetek obszaru aktywnego niż matryca 1 mm
• starzenie się (standardowym trybem awarii diod bzdurnych jest to, że rozwijają one omijający opór na matrycy.