LED come generatore di corrente

Come molti di voi probabilmente sapranno, un normale diodo a emissione luminosa, sebbene molto utile come indicatore economico e onnipresente, può raddoppiare come generatore di corrente. Il meccanismo è lo stesso che viene sfruttato nelle celle fotovoltaiche, ovvero i pannelli solari.

Quando un LED è esposto alla luce, produce una corrente che scorre dall'anodo al catodo. Questa corrente può essere utilizzata per alimentare direttamente un dispositivo o per caricare un condensatore in modo che un carico periodico possa utilizzare la carica immagazzinata tutta in una volta, quando necessario.

Per darti un'idea dei valori coinvolti, la corrente di corto circuito varia da decine di nanoamp fino a pochi microampere, mentre la tensione a circuito aperto è leggermente inferiore alla tensione diretta standard del LED.

Sono attualmente in procinto di scegliere una gamma di LED per testarli e vedere se sono adatti alla mia applicazione, ma sono un po 'bloccato, principalmente perché l'uso di un led per alimentare qualcosa è conveniente solo in termini di denaro, mentre una cella fotovoltaica o anche un fotodiodo è una scelta migliore sotto molti altri aspetti. Nessun produttore che ho visto elencare la corrente di fotogenerazione nel foglio dati, e questo mi sembra abbastanza giusto, ma poiché voglio evitare di testare migliaia di LED, vorrei acquistarne una gamma selezionata, quindi devo capire meglio meccanismo sottostante che porta alla fotogenerazione.

Scriviamo semplicemente l'equazione del diodo:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Dove dipende dalla tecnologia e dalla zona. è la corrente di generazione ed è il parametro che mi interessa massimizzare .I $I_s=J_s\cdot A$$I_G$

Ecco alcune cose a cui ho pensato:

Colore del LED poiché il LED può assorbire un raggio di luce solo se l'energia che trasporta è maggiore del gap, è necessario scegliere LED con gap a bassa energia (cioè bassa frequenza) per potere assorbire una porzione più ampia dello spettro. Questo mi ha portato a scegliere LED rossi o infrarossi.

corrente massima La corrente diretta massima è proporzionale all'area della matrice e alle capacità di dissipazione della potenza. Poiché la corrente fotogenerata è proporzionale all'area, la scelta di un LED ad alta corrente mi sembra saggia.

tensione diretta questo è in qualche modo correlato alla tensione a circuito aperto e non è attualmente un problema per me, e credo che non abbia alcuna relazione con la corrente fotogenerata.

corrente inversa Non sono sicuro che ciò abbia molto a che fare con la corrente fotogenerata, ma maggiore è la corrente inversa, maggiore è l'area, il che è positivo.

tensione di rottura Non penso che questo abbia una relazione con la fotogenerazione.

Alla fine la mia domanda è:
sei d'accordo con la mia analisi e pensi che mi manchi qualcosa?
o meglio
Quali sono i parametri da guardare quando si cerca un pannello fotovoltaico nella sezione LED di un fornitore?

Colore LED : sono d'accordo qui; I LED con emissione ottica a bassa energia dovrebbero avere una "banda di assorbimento" effettivamente più ampia nello spettro visibile.

corrente inversa - Penso che questo potrebbe essere problematico. Poiché si tratta di un "problema di porosità" con il diodo sottostante, vedo che presenta un probabile percorso di perdita per una parte / tutta la tua corrente fotogenerata. Vorrei (a parte i dati sperimentali contrari) cercare i LED con una perdita inferiore, proporzionale alla corrente diretta.

Un elemento che non ho notato nel tuo elenco, ma penso che possa rivelarsi un fattore importante:
efficienza di conversione - Nella mia esperienza con l'utilizzo di "componenti" all'indietro di altri componenti, un componente che funziona in modo più efficiente quando alimentato elettricamente (come progettato) è quasi sempre più efficiente quando si genera elettricamente. Pertanto, consiglio vivamente di utilizzare LED con un'emissione di luce proporzionalmente più elevata / efficienza di energia elettrica (la "temperatura del colore" potrebbe non essere applicabile qui, a causa dell'argomento del colore del LED ).

Credo che ti manchi qualcosa: l'area del collezionista. I LED sono realizzati con dimensioni del chip molto ridotte, qualcosa come un millimetro su un lato. Ciò significa che durante la generazione di energia intercetta solo una quantità molto piccola di potenza ottica per intensità di luce "ragionevoli".

Inoltre, anche se non posso provarlo, sospetto che i LED risponderanno solo alla luce all'interno della sua banda di emissione, il che ridurrà notevolmente l'efficienza del LED come dispositivo di generazione di energia quando utilizzato con una sorgente a banda larga come il sole o l'ambiente leggero. Puoi provarlo abbastanza facilmente: prova a illuminare un LED con un LED di colore diverso.

Dovresti cercare su Google Forrest Mims e LED come rilevatore. Ecco il mio primo successo . Forrest lo ha fatto negli anni '80 (?) E penso che stia ancora usando i LED per la loro selettività spettrale.

Poiché la mia risposta precedente è stata annunciata per essere eliminata, ciò che posso dire è ciò che conosco e non speculare oltre. Se non ho conoscenza della chimica dei LED verdi che li rende sensibili alla luce, mi dispiace. Sto esponendo solo quello che so.

I LED verdi sono quelli che hanno la migliore risposta come rivelatori / generatori di foto. Ho testato e dimostrato al mio datore di lavoro, produttore di apparecchiature di elaborazione audio di altissimo livello, che gli indicatori LED verdi sul pannello frontale stavano inducendo picchi nei circuiti in eventi come lampi fotografici. I LED verdi sono utilizzati anche negli eliostati per il rilevamento / rilevamento della luce solare. Il loro output è molto modesto, ma genera meglio di altri colori. La rete dovrebbe anche rivelare il comportamento principalmente nei circuiti di inseguimento del sole eliostato, e ne ho costruito uno io stesso anni fa per uccidere la muffa nella mia parete nord.

Il colore (e la tensione diretta) avranno un impatto che non è stato preso in considerazione - poiché la tensione diretta varia con il colore, quindi la potenza che si ottiene per una data corrente varia con la tensione colore / diretta.

Ignora i negri Vlad - se sei all'altezza, qui c'è un grande progetto di ricerca pratica, nel quale potresti immergerti. L'ho usato in passato per guidare direttamente gate fet, e anche come input di dati per la configurazione. È un'idea che è davvero attuale adesso: i circuiti integrati nanopower + big area / led big array significano che potrebbero essere fonti di energia praticabili. Abbiamo bisogno di alcuni dati di ricerca su di esso. Ci sono molte teorie, nessun dato.

Potresti provare filamenti a led realizzati per lampadine.

Non risponde direttamente alla tua domanda, ma sono una parte di produzione standard con circa 20 fili in serie.

Su aliexpress, sono disponibili versioni bianche e rosse e un paio di lunghezze diverse. Ci sono anche grandi array di LED COB e LED da 5 W che sembrano avere 4 grandi matrici in un pacchetto. Tutti questi possono aumentare le tensioni.

Alcuni venditori si vantano di utilizzare matrici più grandi rispetto alla concorrenza, presumibilmente sarebbero preferibili.

I led bianchi stanno usando il dado blu e mi aspetto che il rivestimento al fosforo stia convertendo la luce fuori dalla gamma di lunghezze d'onda che il led può convertire. I led bianchi freddi effettuano meno conversioni. Quindi è probabile che il bianco e il rosso freddi funzionino meglio.

Domande aperte:

• Energia sotto forte luce solare
• l'energia sotto la luce interna esp ha portato la luce. Uscita di potenza bianca calda o fredda
• Effetto della temperatura
• differenze tra tecnologie a led (gan vs alghe) e lunghezza d'onda
• efficienza relativa della matrice grande vs piccola. (un dado di 0,25 mm potrebbe avere una percentuale molto più bassa di area attiva rispetto a un dado da 1 mm
• invecchiamento (una modalità di fallimento standard per i LED di merda è che sviluppano una resistenza di bypass attraverso lo stampo.