Світлодіод як генератор живлення


9

Як багато хто з вас, напевно, знаєте, звичайний світлодіод, хоча дуже зручний як дешевий і всюдисущий індикатор, може подвоюватися як генератор електроенергії. Механізм той самий, який експлуатується у фотоелектричних елементах, також сонячних батареях.

Коли світлодіод піддається впливу світла, він виробляє струм, що протікає від анода до катода. Цей струм можна використовувати для прямого живлення пристрою або для зарядки конденсатора, щоб періодичне навантаження могло використати збережений заряд відразу за необхідності.

Для кращого уявлення про значення, що застосовуються, струм короткого замикання коливається від десятків наноампер до декількох мікроампер, тоді як напруга у відкритому контурі дещо менше, ніж стандартна напруга світлодіода вперед.

Наразі я вибираю діапазон світлодіодів, щоб перевірити їх і перевірити, чи вони підходять для мого застосування, але я якось застряг, головним чином тому, що використовувати приведений до живлення щось зручно лише гроші мудро, тоді як фотоелектричний елемент або навіть фотодіод - кращий вибір у багатьох інших аспектах. Жоден виробник, якого я бачив, не перераховує струм фотогенерації у таблиці, і це здається мені досить справедливим, але, оскільки я хочу уникати тестування тисяч світлодіодів, я хотів би придбати вибраний діапазон з них, тому мені потрібно краще зрозуміти базовий механізм, що призводить до фотогенерації.

Давайте просто запишемо рівняння:

ЯD=Яс(еVDVт-1)-ЯГ

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Де залежить від технології, а область відмирання залежить. - це генераційний струм, і це параметр, який я зацікавлений у максимізації .Яс=JсАЯГ

Ось які речі я придумав:

Колір світлодіода, оскільки світлодіод може поглинати світловий промінь лише в тому випадку, якщо енергія, яку він переносить, більша за проміжок, необхідний вибір світлодіодного інтервалу з низькою енергією (тобто низької частоти), щоб мати можливість поглинати більшу частину спектру. Це змушує мене вибирати червоні або інфрачервоні світлодіоди.

Максимальний струм в прямому напрямку пропорційний площі штампу та можливостям розсіювання потужності. Оскільки фотогенерований струм пропорційний площі, вибирати світлодіод високого струму мені здається мудрим.

напруга в прямому напрямку це дещо пов'язане з напругою відкритого ланцюга і в даний час не є проблемою для мене, і я вважаю, що він не має відношення до фотогенерованого струму.

зворотний струм Я не впевнений, що це має багато спільного з фотогенерованим струмом, але чим більший зворотний струм, тим більша площа, що добре.

напруга пробою Не думаю, що це стосується фотогенерації.

Нарешті, моє запитання:
Чи погоджуєтесь ви з моїм аналізом, і чи вважаєте ви, що я чогось пропускаю?
або краще
На які параметри слід звернути увагу при пошуку фотоелектричної панелі в світлодіодній частині постачальника?


Я рекомендую вам зробити кілька фактичних цифр і подивитися, скільки nW ви б змогли витягти ...
PlasmaHH

9
Ви можете отримати корисну потужність від світлодіода: живлення мікропроцесора AVR (ненавмисне), використовуючи тут світлодіод .
bigjosh

1
Чому світлодіод, на відміну від фотодіоду, оптимізованого до функції, підходить для вашого застосування?
Скотт Сейдман

1
Тому що вона дешевша і вже присутня на платформі. Знову ж таки, це не сенс мого питання. Я не намагаюся вирішити проблему із забезпеченням рішення, я хочу обговорити механізм фотогену в світлодіоді та зрозуміти, чи може звичайний світлодіодний лист дати більше підказок, ніж я думав.
Володимир Крейвер

1
Можливо, очевидно, але якби я шукав світлодіоди для цього додатка, я віддав би перевагу тим, хто має чіткі пакети. Кольорові або матові пакети знизять ефективність перетворення. Світлодіоди з більш високим рейтингом можуть відповідати великим штампам і, таким чином, площі перетворення.
JS.

Відповіді:


3

Світлодіодний колір - я згоден тут; Світлодіоди з низькою енергією оптичного випромінювання повинні мати ефективно більш широку «смугу поглинання» у видимому спектрі.

зворотний струм - я думаю, це може бути проблематично. Оскільки це проблема "пористості" основного діода, я бачу, що це представляє ймовірний шлях втрат для деяких / всіх ваших фотогенерованих струмів. Я б хотів (за винятком експериментальних даних) шукати світлодіоди з меншим витоком, пропорційним струму вперед.

Один предмет, який я не помітив у вашому списку, але думаю, що він може виявитися важливим фактором:
Ефективність перетворення - На мій досвід використання інших компонентів "назад" - компонент, який працює ефективніше при електричному харчуванні (як було розроблено) майже завжди більш ефективний при генерації електроенергії. Таким чином, я настійно рекомендую використовувати світлодіодні індикатори з пропорційно більшою віддачею світла / ефективністю електричної енергії ("кольорова температура" може не застосовуватися тут через аргумент кольорів світлодіодів ).


3

Я вірю, що вам чогось не вистачає - колекторна площа. Світлодіоди виготовляються з дуже маленькими розмірами мікросхем, щось на зразок міліметра збоку. Це означає, що при генеруванні енергії він перехоплює лише дуже малу кількість оптичної потужності для "розумної" інтенсивності світла.

Крім того, хоча я не можу цього довести, я підозрюю, що світлодіоди реагуватимуть на світло лише в межах своєї зони випромінювання, що суттєво знизить ефективність світлодіода як пристрою для вироблення електроенергії при використанні з широкосмуговим джерелом, таким як сонце або навколишнє середовище світла. Ви можете перевірити це досить легко - спробуйте засвітити світлодіод зі світлодіодом іншого кольору.


У мене теж є така підозра. Я виявив, що деякі дані плавають в мережі, вказуючи, що RGB світлодіоди набагато кращі саме з цієї причини.
Володимир Креверо

2

Ви маєте google Forrest Mims та світлодіод як детектор. Ось мій перший хіт . Форест робив це ще в 80-х (?), І я думаю, що він все ще використовує світлодіоди для їх спектральної вибірковості.


Він використовував світлодіоди, щоб він міг просто мати один великий об'єктив, а не два необхідні лінзи для передачі та прийому. Волоконна оптика має ту саму проблему, і я дивуюсь тому, що у нас немає симплексних одно волоконних приймачів.
Генрі Крін

0

Оскільки мою попередню відповідь оголошено видаленою, те, що я можу сказати, - це те, що я знаю, і не спекулюю далі. Якщо я не знаю хімії зелених світлодіодів, яка робить їх чутливими до світла, вибачте. Викриваю лише те, що я знаю.

Зелені світлодіоди - це найкращі відгуки як фотодетектори / генератори. Я перевірив і продемонстрував моєму роботодавцю, виробнику обладнання високого рівня аудіопроцедури, що зелені світлодіодні індикатори на передній панелі індукують шипи назад у схему у випадку фотографічних спалахів. Зелені світлодіоди також використовуються в геліостатах для відстеження / зондування сонячного світла. Їх вихід дуже скромний, але при цьому генерується краще, ніж інші кольори. В Інтернеті також слід розкрити поведінку здебільшого в геліостатових схемах відстеження сонця, і я створив такий собі років тому, щоб вбити цвіль у моїй північній стіні.


0

Колір (і напруга вперед) матиме вплив, який ви не враховували - оскільки напруга вперед залежить від кольору, так що потужність, яку ви отримуєте для заданого струму, залежить від напруги кольору / прямої передачі.


0

Ігноруйте найсайєрів Влада - якщо ви вирішите це, тут є чудовий практичний дослідницький проект, до якого ви могли б зануритися. Раніше я використовував це для прямого керування шлюзами fet, а також як введення даних для конфігурації. Ідея, яка зараз справді своєчасна: велика площа мікросхеми нанопотужних мереж / великий масив означає, що вони можуть бути життєздатними джерелами енергії. Нам потрібні деякі дані про дослідження. Теорій багато, даних немає.


Ви можете спробувати світлодіодні нитки, виготовлені для лампочок.

Це не відповідає безпосередньо на ваше запитання, але вони є стандартною виробничою частиною з ~ 20 світлодіодними штампами послідовно.

На aliexpress доступні біла та червона версії та пара різної довжини. Також є великі масиви світлодіодних COB, а також 5 Вт світлодіоди, які, здається, мають 4 великі штампи в одному пакеті. Все це може зробити більш високі напруги.

Деякі продавці похваляються, що вони використовують більш високі штанги, ніж конкуренти, імовірно, це було б кращим.

Білі світлодіоди використовують блакитний штамп, і я думаю, що покриття люмінофором знизить перетворюючи світло поза діапазоном довжин хвиль, який може перетворити світлодіод. Холодні білі світлодіоди роблять менше перетворень. Тож холодний білий і червоний, ймовірно, найкраще працюють.


Відкриті запитання:

  • Енергія під сильним сонячним промінням
  • Енергія під внутрішнім світлом esp привели світло. Теплий проти холодного білого вихідної потужності
  • Вплив температури.
  • різниці між світлодіодними технологіями (gan vs algaas) та довжиною хвилі
  • відносна ефективність великого проти малого штампу. (матриця, яка становить 0,25 мм, може мати набагато меншу частку активної площі, ніж штамб 1 мм
  • старіння (стандартний режим відмов для лайнових сідниць - це вони розвивають обхід опору по всьому штампу.
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.