LED sebagai pembangkit listrik

Seperti banyak dari Anda mungkin tahu, dioda pemancar cahaya normal, sementara sangat berguna sebagai indikator murah dan di mana-mana, dapat berfungsi ganda sebagai pembangkit listrik. Mekanismenya sama dengan yang dieksploitasi dalam sel fotovoltaik, alias panel surya.

Ketika LED terpapar cahaya, ia menghasilkan arus yang mengalir dari anoda ke katoda. Arus ini dapat digunakan untuk menyalakan daya perangkat secara langsung, atau untuk mengisi daya kapasitor sehingga beban periodik dapat menggunakan muatan yang tersimpan sekaligus, saat dibutuhkan.

Untuk memberi Anda gambaran yang lebih baik tentang nilai-nilai yang terlibat, arus hubung singkat berkisar dari puluhan nanoamp hingga beberapa mikroamp, sementara tegangan hubung terbuka agak kurang dari tegangan maju standar LED.

Saya saat ini sedang dalam proses memilih berbagai LED untuk mengujinya dan melihat apakah mereka cocok untuk aplikasi saya, tetapi saya agak macet, terutama karena menggunakan led to power sesuatu yang nyaman hanya uang yang bijaksana, sementara sel fotovoltaik atau bahkan fotodioda adalah pilihan yang lebih baik di bawah banyak aspek lainnya. Tidak ada pabrikan yang telah saya lihat mendaftar fotogenerasi saat ini di lembar data, dan ini tampaknya cukup adil bagi saya, tetapi karena saya ingin menghindari pengujian ribuan LED, saya ingin membeli kisaran yang dipilih, jadi saya perlu lebih memahami mekanisme yang mendasari yang mengarah ke fotogenerasi.

Mari kita tuliskan persamaan dioda:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

$I_s=J_s\cdot A$$I_G$

Berikut adalah beberapa hal yang saya pikirkan:

Warna LED karena LED dapat menyerap sinar hanya jika energi yang dibawanya lebih besar daripada celah, memilih LED dengan energi rendah (yaitu frekuensi rendah) adalah keharusan, untuk dapat menyerap bagian spektrum yang lebih luas. Ini mengarahkan saya untuk memilih LED merah atau inframerah.

max current max forward current sebanding dengan area mati, dan kemampuan disipasi daya. Karena arus photogenerated sebanding dengan area, memilih LED arus tinggi tampak bijak bagi saya.

Tegangan maju ini agak terkait dengan tegangan rangkaian terbuka dan saat ini tidak menjadi masalah bagi saya, dan saya percaya itu tidak memiliki hubungan dengan arus fotogenerasi.

arus balik Saya tidak yakin ini ada hubungannya dengan arus fotogenerasi, tetapi semakin besar arus balik, semakin besar area, yang merupakan hal yang baik.

tegangan rusak Saya tidak berpikir ini ada hubungannya dengan fotogenerasi.

Pertanyaan saya akhirnya adalah:
Apakah Anda setuju dengan analisis saya, dan apakah Anda pikir saya kehilangan sesuatu?
atau lebih baik
Apa parameter yang harus dilihat ketika mencari panel fotovoltaik di bagian LED pemasok?

Warna LED - Saya setuju di sini; LED dengan emisi optik berenergi lebih rendah harus memiliki 'pita penyerapan' yang lebih luas secara efektif dalam spektrum yang terlihat.

membalikkan arus - saya pikir ini bisa bermasalah. Karena ini merupakan 'masalah porositas' dengan dioda yang mendasarinya, saya melihatnya menyajikan kemungkinan kehilangan jalur untuk sebagian / semua arus fotogenerasi Anda. Saya akan (singkatnya data eksperimen sebaliknya) mencari LED dengan kebocoran lebih rendah, sebanding dengan arus maju.

Satu item yang tidak saya perhatikan dalam daftar Anda, tetapi berpikir itu mungkin terbukti menjadi faktor penting:
Efisiensi konversi - Dalam pengalaman saya dengan menggunakan komponen lain 'mundur,' komponen yang berfungsi lebih efisien saat bertenaga listrik (seperti yang dirancang) hampir selalu lebih efisien ketika menghasilkan listrik. Jadi, saya sangat merekomendasikan menggunakan LED dengan keluaran cahaya / efisiensi daya listrik yang proporsional lebih tinggi ('suhu warna' mungkin tidak berlaku di sini, karena argumen warna LED ).

Saya yakin Anda kehilangan sesuatu - area kolektor. LED dibuat dengan dimensi chip yang sangat kecil, seperti milimeter di satu sisi. Ini berarti bahwa ketika menghasilkan daya, ia hanya mencegat sejumlah kecil daya optik untuk intensitas cahaya yang "masuk akal".

Selain itu, meskipun saya tidak dapat membuktikannya, saya menduga bahwa LED hanya akan merespon cahaya dalam pita emisinya, yang akan sangat mengurangi efisiensi LED sebagai perangkat pembangkit listrik ketika digunakan dengan sumber broadband seperti matahari atau sekitarnya. cahaya. Anda dapat menguji ini dengan cukup mudah - cobalah menerangi LED dengan LED dengan warna berbeda.

Anda harus google Forrest Mims dan LED sebagai detektor. Inilah hit pertama saya . Forrest melakukan ini di tahun 80-an (?) Dan saya pikir dia masih menggunakan LED untuk selektivitas spektral mereka.

Karena jawaban saya sebelumnya diumumkan akan dihapus, apa yang dapat saya katakan adalah apa yang saya ketahui dan tidak berspekulasi di luar. Jika saya tidak memiliki pengetahuan tentang kimia LED hijau yang membuatnya sensitif terhadap cahaya, maaf. Saya hanya mengekspos apa yang saya tahu.

LED hijau adalah yang memiliki respons terbaik sebagai detektor / generator foto. Saya menguji dan mendemonstrasikan kepada atasan saya, produsen peralatan pemrosesan audio tingkat sangat tinggi, bahwa indikator LED hijau pada panel depan mendorong paku kembali ke sirkuit dalam peristiwa-peristiwa ketika foto berkedip. LED hijau juga digunakan dalam heliostats untuk pelacakan / penginderaan cahaya matahari. Output mereka sangat sederhana, tetapi menghasilkan lebih baik daripada warna lain. Web juga harus mengungkapkan perilaku sebagian besar di sirkuit pelacakan matahari heliostat, dan saya membangunnya sendiri bertahun-tahun yang lalu untuk membunuh jamur di dinding utara saya.

Warna (dan tegangan maju) akan berdampak yang belum Anda pertanggungjawabkan - karena tegangan maju bervariasi dengan warna, sehingga daya yang Anda dapatkan untuk arus yang diberikan bervariasi dengan warna / tegangan maju.

Abaikan penentang Vlad - jika Anda sanggup melakukannya, ada proyek penelitian praktis yang bagus di sini, yang bisa Anda selami. Saya pernah menggunakan ini di masa lalu untuk secara langsung mengarahkan gerbang fet, dan juga sebagai input data untuk konfigurasi. Itu ide yang sangat tepat sekarang: nanopower IC + area / led array besar berarti bahwa mereka bisa menjadi sumber energi yang layak. Kami membutuhkan beberapa data penelitian tentang itu. Ada banyak teori, tidak ada data.

Anda mungkin ingin mencoba filamen led yang dibuat untuk bola lampu.

Itu tidak secara langsung menjawab pertanyaan Anda, tetapi mereka adalah bagian produksi standar dengan ~ 20 led die secara seri.

Di aliexpress, ada versi putih dan merah yang tersedia, dan beberapa panjang yang berbeda. Ada juga array COB besar leds, serta 5W leds yang tampaknya memiliki 4 die besar dalam satu paket. Semua ini dapat membuat voltase lebih tinggi.

Beberapa vendor membanggakan bahwa mereka menggunakan die yang lebih besar daripada kompetitor, mungkin ini lebih disukai.

Led putih menggunakan die biru, dan saya berharap bahwa lapisan fosfor turun mengubah cahaya keluar dari rentang panjang gelombang led dapat dikonversi. Led putih dingin melakukan sedikit konversi. Jadi putih dingin dan merah kemungkinan akan bekerja paling baik

Pertanyaan-pertanyaan terbuka:

• Energi di bawah sinar matahari yang kuat
• energi di bawah lampu dalam ruangan terutama lampu led. Output daya putih hangat vs dingin
• Pengaruh suhu.
• perbedaan antara teknologi yang dipimpin (gan vs algaas) dan panjang gelombang
• efisiensi relatif dari die besar vs kecil. (die yang berukuran 0,25mm mungkin memiliki proporsi area aktif yang jauh lebih rendah daripada die yang 1mm
• penuaan (mode kegagalan standar untuk led crap adalah mereka mengembangkan melewati resistensi di die.