¡Ayúdame a ayudar a los estudiantes! (Dispositivo de luz solar, conmutado, luz roja y verde) [cerrado]

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Buenas tardes,

Disculpe mi ignorancia ya que no soy ingeniero eléctrico, solo estoy tratando de construir un dispositivo para ayudar a los estudiantes de primaria. En la forma más simple, estoy tratando de configurar una caja de luz LED con energía solar. En la búsqueda, me doy cuenta de que el tema básico ha sido cubierto muchas veces. Sin embargo, no pude encontrar un esquema que cubriera estos detalles.

En una caja de acrílico transparente relativamente pequeña (por ejemplo, 2 "x 4"), me gustaría montar un panel solar que alimentaría una sola bombilla LED "Super Brillante" roja o verde. Sería conmutable ya que solo el LED rojo o verde debe iluminarse a la vez, no ambos al mismo tiempo.

Algunos de los desafíos que preveo son los siguientes:

  • El LED debe poder permanecer iluminado todo el día escolar, todos los días.
  • Como estoy seguro de que recuerdas, muchas veces la única luz en la escuela la habitación proviene de los tubos fluorescentes de arriba.
  • Para que estos se vean de forma sostenida, prefiero no involucrar las baterías ya que estoy tratando de mantener bajos los costos de construcción y asegurarme de que sean útiles a largo plazo y que no se almacenen cuando las baterías se agotan.

Disculpe el diseño crudo, pero esto es lo que estoy imaginando:

Paracomenzarajugar,yaordenélosiguiente:

Dobletirodeunsolopolo,terminalesde3clavijas,interruptordetresposicionesdeencendido/apagado/encendido

BombillasLED

SuperBrightLED-Red10mmCOM-08862

  • 625-630nmrojo

  • 2.1-2.3VDCForwardVoltage

  • 80mAForwardCurrent

  • ángulodevisiónde30grados

  • Salidade10,000-12,000MCD

SuperBrightLED-Green10mmCOM-08861

  • 515-520nmVerde

  • 3.0-3.4VDCForwardVoltage

  • 80mAForwardCurrent

  • ángulodevisiónde30grados

  • salidade16,000-22,000MCD

Conrespectoalacaja/caja,estoypensandoenusaralgosimilaraesto:

¿Puede ayudarme a orientarme en la dirección correcta con ideas para los componentes y / o un esquema para hacer que esto funcione?

actualización:
Desafortunadamente, no se pueden enchufar. Deberán sentarse en escritorios individuales de los estudiantes (sin energía) y no podrán tener cables eléctricos corriendo por toda la clase (peligro de tropiezo).

    
pregunta Coarsegold1

2 respuestas

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Lo siento, pero estás en el extremo equivocado de cómo funcionan las cosas. Empecemos con la luz del sol.

La luz solar muy brillante (directamente sobre la cabeza) tiene una densidad de potencia visible de aproximadamente 500 vatios / metro cuadrado, y un brillo (iluminancia) de unos 100.000 lux. Un estándar común para la iluminación interior es sobre 250 lux. Como un número aproximado, esto sugiere que la iluminación interior normal tiene una densidad de potencia P de $$ P = \ frac {250} {100,000} \ times {500} = 1.25 \ frac {watt} {m ^ 2} $$ Esto no es No está bien, pero está lo suficientemente cerca para un análisis rápido.

Con un tamaño de caja (y por lo tanto un tamaño de celda solar) de 2 "x 4", esto produce una potencia en las celdas solares de $$ P = .05 m \ times {.1 m} \ times {1.25} = 6.25 mW $$ El actual campeón de eficiencia para celdas fotovoltaicas de silicio es un poco menos del 20%, por lo que la potencia eléctrica máxima que puede producir su caja bajo iluminación fluorescente es del orden de $$ P_e = 6.25 mW \ veces 0.2 = 1.25 mW $$ Suponiendo que pueda obtener una fotocélula cuyo punto de máxima potencia esté a un voltaje de salida de aproximadamente 3.5 voltios (para que coincida con su LED verde), esto sugiere que la mejor corriente que obtendrá es $$ i = \ frac {P_e} { V_f} = \ frac {1.25 mW} {3.4 voltios} = ~ 0.37 mA $$ Notará que esto es aproximadamente el 0.5% de la corriente máxima, y aunque probablemente será visible, me temo que probablemente no lo hará ser muy impresionante.

Como una prueba de validez, here es una célula solar aproximadamente un 40% más grande que su caja nominal, que genera 6 voltios nominales a 50 mA. La aplicación del factor de brillo derivado antes sugiere una salida de aula de .125 mA. El acuerdo con un factor de 3 es bastante bueno para este tipo de análisis.

Dado que la corriente de salida de una célula solar es el factor importante, el circuito de Houston Fortney (con una célula solar en lugar de una fuente de alimentación) funcionará tan bien como cualquier otra cosa, e incluso puede deshacerse de las resistencias.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Te recomiendo que consideres una solución que se conecta a la pared. ¿Quizás este uno? Si debe usar un panel solar, tendrá que ser uno grande.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

  • Utilice resistencias de 1/2 vatio.
  • Si vas con un panel solar y el voltaje cambia, vuelve a calcular las resistencias con Ley de Ohm
respondido por el Houston Fortney

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