LED como generador de energía

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Como muchos de ustedes saben, un diodo normal que emite luz, aunque es muy útil como un indicador barato y ubicuo, puede funcionar como un generador de energía. El mecanismo es el mismo que se explota en células fotovoltaicas, también conocidas como paneles solares.

Cuando un LED está expuesto a la luz, produce una corriente que fluye de ánodo a cátodo. Esta corriente se puede utilizar para alimentar directamente un dispositivo, o para cargar un condensador de modo que una carga periódica pueda utilizar la carga almacenada de una vez, cuando sea necesario.

Para darle una mejor idea de los valores involucrados, la corriente de cortocircuito varía desde decenas de nanoamperios hasta unos pocos microamperios, mientras que el voltaje de circuito abierto es algo menor que el voltaje directo estándar del LED.

Actualmente estoy en el proceso de elegir una gama de LED para probarlos y ver si son adecuados para mi aplicación, pero estoy un poco atascado, principalmente porque usar un led para alimentar algo es conveniente solo para el dinero, mientras que La célula fotovoltaica o incluso un fotodiodo es una mejor opción en muchos otros aspectos. Ningún fabricante que haya visto enumera la fotogeneración actual en la hoja de datos, y esto me parece bastante justo, pero como quiero evitar probar miles de LED, me gustaría comprar un rango seleccionado de ellos, así que necesito entender mejor el Mecanismo subyacente que conduce a la fotogeneración.

Simplemente escribamos la ecuación de diodo: $$ I_D = I_s (e ^ {\ frac {V_D} {V_t} - 1}) - I_G $$

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Donde \ $ I_s = J_s \ cdot A \ $ depende de la tecnología y depende del área. \ $ I_G \ $ es la generación actual, y es el parámetro que me interesa maximizar .

Aquí hay algunas cosas que he pensado:

Color de LED ya que el LED puede absorber un haz de luz solo si la energía que transporta es mayor que el hueco, elegir LED con poca energía (es decir, baja frecuencia) es un deber, para poder absorber una porción más amplia del espectro. Esto me llevó a elegir LEDs rojos o infrarrojos.

corriente máxima la corriente máxima de avance es proporcional al área del troquel y a las capacidades de disipación de potencia. Dado que la corriente fotogenerada es proporcional al área, me parece inteligente elegir un LED de alta corriente.

tensión directa esto está relacionado en cierta medida con la tensión del circuito abierto y actualmente no es un problema para mí, y creo que no tiene relación con la corriente fotogenerada.

corriente inversa No estoy seguro de que esto tenga mucho que ver con la corriente fotogenerada, pero cuanto más grande sea la corriente inversa, más grande es el área, lo que es bueno.

voltaje de ruptura No creo que esto tenga una relación con la fotogeneración.

Mi pregunta finalmente es:
¿Estás de acuerdo con mi análisis y crees que me estoy perdiendo algo?
o mejor
¿Cuáles son los parámetros a considerar cuando se busca un panel fotovoltaico en la sección de LED de un proveedor?

    
pregunta Vladimir Cravero

6 respuestas

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LED color - Estoy de acuerdo aquí; Los LED con emisión óptica de menor energía deberían tener una 'banda de absorción' más amplia en el espectro visible.

corriente inversa : creo que esto podría ser problemático. Como este es un 'problema de porosidad' con el diodo subyacente, veo que presenta una ruta de pérdida probable para alguna / toda su corriente fotogenerada. Yo (a excepción de los datos experimentales contrarios) buscaría LED con una fuga más baja, proporcional a la corriente directa.

Un elemento que no noté en su lista, pero creo que puede ser un factor importante:
Eficiencia de conversión : en mi experiencia con el uso de otros componentes 'al revés' un componente que funciona de manera más eficiente cuando se acciona eléctricamente (según lo diseñado) es casi siempre más eficiente cuando se genera eléctricamente. Por lo tanto, recomiendo usar LED con una salida de luz / eficiencia de energía eléctrica proporcionalmente más alta (la "temperatura de color" puede no aplicarse aquí, debido al argumento color de LED ).

    
respondido por el Robherc KV5ROB
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Creo que te estás perdiendo algo: área de coleccionista. Los LED están hechos con dimensiones de chip muy pequeñas, algo así como un milímetro en un lado. Esto significa que cuando genera energía, solo intercepta una cantidad muy pequeña de potencia óptica para intensidades de luz "razonables".

Además, aunque no puedo demostrarlo, sospecho que los LED solo responderán a la luz dentro de su banda de emisión, lo que reducirá considerablemente la eficiencia del LED como dispositivo de generación de energía cuando se utiliza con una fuente de banda ancha como la Sol o luz ambiental. Puede probar esto fácilmente: intente iluminar un LED con un LED de un color diferente.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Deberías buscar en Google Forrest Mims y LED como detector. Aquí está mi primer hit . Forrest hizo esto en los años 80 (?) Y creo que todavía está usando LED para su selectividad espectral.

    
respondido por el George Herold
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Como mi respuesta anterior se anuncia para ser eliminada, lo que puedo decir es lo que sé y no especular más allá. Si no tengo conocimiento de la química de los LED verdes que los hace sensibles a la luz, lo siento. Estoy exponiendo solo lo que sé.

Los LED verdes son los que tienen la mejor respuesta como detectores / generadores de fotos. Probé y demostré a mi empleador, fabricante de equipos de procesamiento de audio de muy alto nivel, que los indicadores LED verdes en el panel frontal estaban provocando picos de nuevo en el circuito en eventos como flashes fotográficos. Los LED verdes también se utilizan en los heliostatos para el seguimiento / detección de la luz solar. Su salida es muy modesta, pero genera mejor que otros colores. La red también debería divulgar el comportamiento principalmente en los circuitos de seguimiento del sol con heliostatos, y yo mismo construí uno hace años para matar el moho en mi pared norte.

    
respondido por el Externet
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El color (y el voltaje directo) tendrá un impacto que usted no ha tenido en cuenta, ya que el voltaje directo varía con el color, por lo que la potencia que obtiene para una corriente dada varía con el color / voltaje directo.

    
respondido por el Ecnerwal
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Ignora a los detractores Vlad: si estás preparado, aquí hay un gran proyecto de investigación práctica en el que podrías sumergirte. He usado esto en el pasado para manejar directamente las puertas de feto, y también como entrada de datos para la configuración. Es una idea que es realmente oportuna ahora: los circuitos integrados de nanopoder de área grande / gran leds significan que podrían ser fuentes de energía viables. Necesitamos algunos datos de investigación al respecto. Hay muchas teorías, no hay datos.

Es posible que desee probar filamentos de led hechos para bombillas.

No responde directamente a su pregunta, pero son una parte de producción estándar con ~ 20 matrices de led en serie.

En aliexpress, hay versiones disponibles en blanco y rojo, y un par de longitudes diferentes. También hay grandes matrices COB de leds, así como leds de 5W que parecen tener 4 dados grandes en un paquete. Todos estos pueden hacer voltajes más altos.

Algunos proveedores se jactan de que usan troqueles más grandes que los competidores, presumiblemente estos serían preferibles.

Los leds blancos están usando un dado azul, y espero que el revestimiento de fósforo esté convirtiendo la luz fuera del rango de longitud de onda que el led puede convertir. Los leds blancos fríos hacen menos conversión. Es probable que el blanco frío y el rojo funcionen mejor.

Preguntas abiertas:

  • Energía bajo luz solar fuerte
  • energía bajo luz interior esp luz led. Salida de potencia blanca cálida vs fría
  • Efecto de la temperatura.
  • diferencias entre tecnologías led (gan vs algaas) y longitud de onda
  • Eficacia relativa de grandes y pequeños dados. (un dado que es de 0.25 mm puede tener una proporción mucho menor de área activa que un dado de 1 mm
  • envejecimiento (un modo de falla estándar para los lechos de basura es que desarrollan una resistencia de desvío en todo el dado.
respondido por el Henry Crun

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