Светодиод как генератор энергии

Как многие из вас, вероятно, знают, обычный светодиод, хотя и очень удобен в качестве дешевого и вездесущего индикатора, может использоваться в качестве генератора энергии. Механизм тот же, что используется в фотоэлектрических элементах, или солнечных панелях.

Когда светодиод подвергается воздействию света, он генерирует ток, протекающий от анода к катоду. Этот ток может быть использован для непосредственного питания устройства или для зарядки конденсатора, чтобы периодическая нагрузка могла использовать сохраненный заряд все сразу, когда это необходимо.

Чтобы лучше понять используемые значения, ток короткого замыкания варьируется от десятков наноампер до нескольких микроампер, в то время как напряжение разомкнутой цепи несколько меньше, чем стандартное прямое напряжение светодиода.

В настоящее время я нахожусь в процессе выбора ряда светодиодов, чтобы протестировать их и посмотреть, подходят ли они для моего применения, но я немного застрял, главным образом потому, что использование чего-либо для питания удобно только с точки зрения денег, в то время как фотоэлектрический элемент или даже фотодиод - лучший выбор во многих других аспектах. Ни один изготовитель, которого я видел, не указал ток фотогенерации в техническом описании, и это мне кажется достаточно справедливым, но, поскольку я хочу избежать тестирования тысячи светодиодов, я хотел бы купить выбранный диапазон из них, поэтому мне нужно лучше понять Основной механизм, который приводит к фотогенерации.

Давайте просто запишем уравнение диода:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Где зависит от технологии и зависит от площади матрицы. - это ток генерации, и это параметр, который я заинтересован в максимизации .$I_s=J_s\cdot A$$I_G$

Вот некоторые вещи, о которых я подумал:

Цвет светодиода, поскольку светодиод может поглощать световой луч только в том случае, если энергия, которую он несет, больше, чем зазор, поэтому необходимо выбирать светодиоды с малым энергетическим (т.е. низкочастотным) зазором, чтобы иметь возможность поглощать более широкую часть спектра. Это побудило меня выбрать красные или инфракрасные светодиоды.

максимальный ток максимальный прямой ток пропорционален площади кристалла и возможностям рассеивания мощности. Поскольку ток, генерируемый фотогенератором, пропорционален площади, выбор сильноточного светодиода мне кажется разумным.

Прямое напряжение это в некоторой степени связано с напряжением разомкнутой цепи и в настоящее время не является проблемой для меня, и я считаю, что оно не имеет отношения к фотогенераторному току.

обратный ток Я не уверен, что это имеет непосредственное отношение к фотогенеративному току, но чем больше обратный ток, тем больше площадь, что хорошо.

пробивное напряжение Я не думаю, что это имеет отношение к фотогенерации.

Наконец, мой вопрос:
согласны ли вы с моим анализом и думаете ли вы, что я что-то упустил?
или лучше
На какие параметры нужно обратить внимание при поиске фотоэлектрической панели в разделе светодиодов поставщика?

Цвет светодиода - я согласен здесь; Светодиоды с оптическим излучением с более низкой энергией должны иметь более широкую «полосу поглощения» в видимом спектре.

обратный ток - думаю, это может быть проблематично. Поскольку это «проблема пористости» с нижележащим диодом, я вижу, что он представляет вероятный путь потерь для некоторого / всего вашего фотогенерированного тока. Я бы (если не считать противоположных экспериментальных данных) искал светодиоды с меньшей утечкой, пропорциональной прямому току.

Один пункт, который я не заметил в вашем списке, но думаю, что он может оказаться важным фактором:
эффективность преобразования - по моему опыту использования других компонентов «назад», компонент, который функционирует более эффективно при электрическом питании (как задумано) почти всегда более эффективен при производстве электроэнергии. Таким образом, я настоятельно рекомендую использовать светодиоды с пропорционально более высокой светоотдачей / эффективностью электроэнергии (здесь «цветовая температура» может не применяться из-за цветового аргумента светодиода ).

Я считаю, что вы что-то упустили - область коллекционера. Светодиоды сделаны с очень маленькими размерами чипа, около миллиметра сбоку. Это означает, что при генерации энергии он перехватывает только очень небольшое количество оптической мощности для «разумной» интенсивности света.

Кроме того, хотя я не могу доказать это, я подозреваю, что светодиоды будут реагировать только на свет в пределах его полосы излучения, что значительно снизит эффективность светодиода в качестве устройства генерации энергии при использовании с широкополосным источником, таким как солнце или окружающая среда светлый. Вы можете проверить это достаточно легко - попробуйте загореться светодиодом другого цвета.

Вы должны Google Forrest Mims и светодиод в качестве детектора. Вот мой первый хит . Форрест сделал это еще в 80-х (?), И я думаю, что он все еще использует светодиоды для их спектральной селективности.

Поскольку мой предыдущий ответ объявляется об удалении, я могу сказать, что я знаю и не спекулирую дальше. Извините, если я ничего не знаю о химии зеленых светодиодов, которые делают их чувствительными к свету. Выставляю только то, что знаю.

Зеленые светодиоды лучше всего реагируют на фотодетекторы / генераторы. Я проверил и продемонстрировал своему работодателю, производителю оборудования для обработки звука очень высокого уровня, что зеленые светодиодные индикаторы на передней панели вызывали всплески в цепи в событиях в виде фотографических вспышек. Зеленые светодиоды также используются в гелиостатах для отслеживания / определения солнечного света. Их вывод очень скромный, но генерирует лучше, чем другие цвета. Сеть также должна раскрывать информацию о поведении в основном в гелиостатных схемах слежения за солнцем, и я сам создал ее несколько лет назад, чтобы уничтожить плесень в моей северной стене.

Цвет (и прямое напряжение) будет иметь влияние, которое вы не учли - поскольку прямое напряжение зависит от цвета, поэтому мощность, которую вы получаете для данного тока, зависит от цвета / прямого напряжения.

Не обращайте внимания на скептиков Влада - если вы готовы, здесь есть отличный практический исследовательский проект, в который вы можете погрузиться. В прошлом я использовал это для непосредственного управления шлюзами, а также для ввода данных для конфигурации. Это идея, которая действительно актуальна сейчас: интегральные схемы нанопотоков + большие площади / большие массивы означают, что они могут быть жизнеспособными источниками энергии. Нам нужны данные исследований по этому вопросу. Есть много теорий, нет данных.

Вы можете попробовать светодиодные нити, сделанные для лампочек.

Он не дает прямого ответа на ваш вопрос, но это стандартная производственная часть с ~ 20 светодиодными матрицами в серии.

На алиэкспрессе доступны белые и красные версии и пара разной длины. Существуют также большие матрицы светодиодов COB, а также светодиоды 5 Вт, в которых, по-видимому, имеется 4 больших кристалла в одной упаковке. Все это может сделать более высокие напряжения.

Некоторые поставщики хвастаются, что они используют больший кубик, чем конкуренты, вероятно, это было бы предпочтительнее.

Белые светодиоды используют синюю матрицу, и я ожидаю, что люминофорное покрытие преобразует свет из диапазона длин волн, который может преобразовать светодиод. Холодные белые светодиоды делают меньше конверсии. Так что холодный белый и красный, скорее всего, подойдут лучше всего.

Открытые вопросы:

• Энергия под сильным солнечным светом
• энергия под внутренним светом esp вела свет. Теплая и холодная белая мощность
• Влияние температуры.
• Различия между светодиодными технологиями (Ган против водорослей) и длиной волны
• Относительная эффективность больших и малых кубиков. (у матрицы, которая составляет 0,25 мм, может быть гораздо меньшая доля активной площади, чем у матрицы 1 мм
• старение (стандартный режим отказов для светодиодов-дерьмов заключается в том, что они развиваются, обходя сопротивление через матрицу.