LED como gerador de energia

Como muitos de vocês provavelmente sabem, um diodo emissor de luz normal, embora seja muito útil como um indicador barato e onipresente, pode funcionar como um gerador de energia. O mecanismo é o mesmo que é explorado em células fotovoltaicas, também conhecidas como painéis solares.

Quando um LED é exposto à luz, produz uma corrente que flui do ânodo para o cátodo. Essa corrente pode ser usada para alimentar diretamente um dispositivo ou carregar um capacitor para que uma carga periódica possa usar a carga armazenada de uma só vez, quando necessário.

Para ter uma idéia melhor dos valores envolvidos, a corrente de curto-circuito varia de dezenas de nanoamp a alguns microamp, enquanto a tensão do circuito aberto é um pouco menor que a voltagem direta padrão do LED.

Atualmente, estou no processo de escolher uma variedade de LEDs para testá-los e ver se eles são adequados para a minha aplicação, mas estou meio preso, principalmente porque o uso de um led para energia é conveniente apenas em termos de dinheiro, enquanto uma célula fotovoltaica ou mesmo um fotodiodo é uma escolha melhor em muitos outros aspectos. Nenhum fabricante que eu vi listou a corrente de fotogeração na folha de dados, e isso parece justo o suficiente para mim, mas como eu quero evitar testar milhares de LEDs, gostaria de comprar uma gama selecionada deles, por isso preciso entender melhor o mecanismo subjacente que leva à fotogeração.

Vamos escrever a equação do diodo:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Onde depende da tecnologia e depende da área da matriz. é a corrente de geração e é o parâmetro que estou interessado em maximizar .$I_s=J_s\cdot A$$I_G$

Aqui estão algumas coisas que eu pensei:

Cor do LED, uma vez que o LED pode absorver um raio de luz somente se a energia que ele carrega for maior que a diferença, é necessário escolher LED com diferença de baixa energia (ou seja, baixa frequência), para poder absorver uma porção maior do espectro. Isso me levou a escolher LEDs vermelhos ou infravermelhos.

Corrente máxima A corrente direta máxima é proporcional à área da matriz e aos recursos de dissipação de energia. Como a corrente fotogerada é proporcional à área, a escolha de um LED de alta corrente me parece sensato.

voltagem direta isso está um pouco relacionado à voltagem do circuito aberto e atualmente não é um problema para mim, e acredito que não tenha relação com a corrente gerada por fotogeração.

corrente reversa Não sei se isso tem muito a ver com a corrente fotogerada, mas quanto maior a corrente reversa, maior a área, o que é uma coisa boa.

tensão de ruptura Não acho que isso tenha relação com a fotogeração.

Finalmente, minha pergunta é:
você concorda com minha análise e acha que estou perdendo alguma coisa?
ou melhor
Quais são os parâmetros a serem observados ao procurar um painel fotovoltaico na seção LED de um fornecedor?

Cor do LED - eu concordo aqui; Os LEDs com emissão óptica de menor energia devem ter uma "banda de absorção" efetivamente mais ampla no espectro visível.

corrente reversa - acho que isso pode ser problemático. Como esse é um "problema de porosidade" do diodo subjacente, vejo que ele apresenta um caminho de perda provável para parte / toda a sua corrente fotogerada. Eu (com exceção dos dados experimentais contrários) procuraria por LEDs com um vazamento menor, proporcional à corrente direta.

Um item que eu não notei na sua lista, mas acho que pode ser um fator importante:
Eficiência de conversão - Na minha experiência com o uso de outros componentes 'para trás', um componente que funciona de maneira mais eficiente quando alimentado eletricamente (conforme projetado) quase sempre é mais eficiente ao gerar eletricamente. Portanto, eu recomendo o uso de LEDs com eficiência de saída de luz / energia elétrica proporcionalmente mais alta ('temperatura de cor' pode não se aplicar aqui, devido ao argumento da cor do LED ).

Eu acredito que você está perdendo alguma coisa - área de colecionador. Os LEDs são fabricados com dimensões de chip muito pequenas, algo como um milímetro de lado. Isso significa que, ao gerar energia, ele intercepta apenas uma quantidade muito pequena de energia óptica para intensidades de luz "razoáveis".

Além disso, embora eu não possa provar isso, suspeito que os LEDs responderão apenas à luz dentro de sua banda de emissão, o que reduzirá severamente a eficiência do LED como dispositivo de geração de energia quando usado com uma fonte de banda larga, como o sol ou o ambiente. leve. Você pode testar isso com bastante facilidade - tente acender um LED com um LED de cor diferente.

Você deve google Forrest Mims e LED como detector. Aqui está o meu primeiro hit . Forrest fez isso nos anos 80 (?) E acho que ele ainda está usando LEDs para sua seletividade espectral.

Como minha resposta anterior é anunciada para ser excluída, o que posso dizer é o que sei e não especulo além. Se eu não tenho conhecimento da química dos LEDs verdes que os tornam sensíveis à luz, desculpe-me. Estou expondo apenas o que sei.

Os LEDs verdes são os que têm melhor resposta como detectores / geradores de fotos. Testei e demonstrei ao meu empregador, fabricante de equipamentos de processamento de áudio de nível muito alto, que os indicadores LED verdes no painel frontal estavam induzindo picos de volta ao circuito em eventos como flashes fotográficos. LEDs verdes também são usados ​​em heliostáticos para rastreamento / detecção de luz solar. Sua produção é muito modesta, mas gera melhor do que outras cores. A web também deve divulgar o comportamento principalmente nos circuitos de rastreamento solar por heliostato, e eu mesmo o construí há alguns anos para matar mofo na parede norte.

A cor (e a voltagem direta) terão um impacto que você não considerou - como a voltagem direta varia de acordo com a cor, portanto, a energia que você obtém para uma determinada corrente varia de acordo com a voltagem colorida / direta.

Ignore os opositores Vlad - se você estiver disposto, há um ótimo projeto de pesquisa prática aqui, no qual você pode mergulhar. Eu usei isso no passado para direcionar diretamente os portais fet e também como entrada de dados para configuração. É uma ideia realmente oportuna agora: os CIs de nanopoder + grande área / grande número de leds significam que podem ser fontes de energia viáveis. Precisamos de alguns dados de pesquisa. Existem muitas teorias, sem dados.

Você pode tentar filamentos de led feitos para lâmpadas.

Não está respondendo diretamente à sua pergunta, mas eles são uma peça de produção padrão com ~ 20 diâmetros em série.

No aliexpress, existem versões em branco e vermelho disponíveis e alguns comprimentos diferentes. Existem também grandes matrizes COB de leds, bem como leds de 5W que parecem ter 4 matrizes grandes em um pacote. Tudo isso pode gerar tensões mais altas.

Alguns fornecedores se gabam de usar matrizes maiores que os concorrentes, presumivelmente essas seriam preferíveis.

Os leds brancos estão usando matriz azul e espero que o revestimento de fósforo diminua a luz fora da faixa de comprimento de onda que o led pode converter. Leds brancos frios fazem menos conversão. Portanto, branco e vermelho frios provavelmente funcionarão melhor.

Perguntas abertas:

• Energia sob forte luz solar
• energia sob luz interior esp levou luz. Saída de energia branca quente versus fria
• Efeito da temperatura.
• diferenças entre tecnologias led (gan x algaas) e comprimento de onda
• eficiência relativa de grandes vs pequenos dados. (uma matriz de 0,25 mm pode ter uma proporção muito menor de área ativa do que uma matriz de 1 mm
• envelhecimento (um modo de falha padrão para os leds de baixa qualidade é que eles desenvolvem a resistência do desvio através da matriz.