LED comme générateur de puissance

Comme beaucoup d'entre vous le savent probablement, une diode électroluminescente normale, bien que très pratique en tant qu'indicateur bon marché et omniprésent, peut doubler en tant que générateur d'énergie. Le mécanisme est le même que celui exploité dans les cellules photovoltaïques, alias les panneaux solaires.

Lorsqu'une LED est exposée à la lumière, elle produit un courant passant de l'anode à la cathode. Ce courant peut être utilisé pour alimenter directement un appareil ou pour charger un condensateur afin qu'une charge périodique puisse utiliser la charge stockée en une fois, si nécessaire.

Pour vous donner une meilleure idée des valeurs impliquées, le courant de court-circuit varie de plusieurs dizaines de nanoampères à quelques microampères, tandis que la tension en circuit ouvert est légèrement inférieure à la tension directe standard de la LED.

Je suis actuellement en train de choisir une gamme de LED pour les tester et voir si elles conviennent à mon application, mais je suis un peu coincé, principalement parce que l'utilisation d'une LED pour alimenter quelque chose n'est pratique que pour l'argent, tandis qu'une cellule photovoltaïque ou même une photodiode est un meilleur choix sous de nombreux autres aspects. Aucun fabricant que j'ai vu n'a répertorié le courant de photogénération dans la fiche technique, et cela me semble assez juste, mais comme je veux éviter de tester des milliers de LED, je voudrais acheter une gamme sélectionnée d'entre elles, j'ai donc besoin de mieux comprendre la mécanisme sous-jacent qui conduit à la photogénération.

Écrivons simplement l'équation de la diode:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Où dépend de la technologie et de la zone de filière. I G est le courant de génération et est le paramètre que je souhaite maximiser .$I_s=J_s\cdot A$$I_G$

Voici quelques choses auxquelles j'ai pensé:

Couleur de la LED, car la LED ne peut absorber un faisceau lumineux que si l'énergie qu'elle transporte est supérieure à l'espace, choisir une LED avec un espace à faible énergie (c'est-à-dire à basse fréquence) est un must, pour pouvoir absorber une partie plus large du spectre. Cela m'a amené à choisir des LED rouges ou infrarouges.

courant max. le courant direct max. est proportionnel à la zone de la puce et aux capacités de dissipation de puissance. Étant donné que le courant photogénéré est proportionnel à la surface, le choix d'une LED à courant élevé me semble judicieux.

tension directe ceci est quelque peu lié à la tension de circuit ouvert et n'est pas actuellement un problème pour moi, et je crois que cela n'a aucun rapport avec le courant photogénéré.

courant inverse Je ne suis pas sûr que cela ait beaucoup à voir avec le courant photogénéré, mais plus le courant inverse est grand, plus la zone est grande, ce qui est une bonne chose.

tension de claquage Je ne pense pas que cela ait un rapport avec la photogénération.

Ma question est enfin la suivante:
êtes-vous d'accord avec mon analyse et pensez-vous qu'il me manque quelque chose?
ou mieux
Quels sont les paramètres à considérer lors de la recherche d'un panneau photovoltaïque dans la section LED d'un fournisseur?

Couleur LED - je suis d'accord ici; Les LED à émission optique de faible énergie devraient avoir une «bande d'absorption» effectivement plus large dans le spectre visible.

courant inverse - je pense que cela pourrait être problématique. Comme il s'agit d'un «problème de porosité» avec la diode sous-jacente, je vois qu'elle présente un chemin de perte probable pour tout ou partie de votre courant photogénéré. Je chercherais (à moins de données expérimentales contraires) des LED avec une fuite plus faible, proportionnelle au courant direct.

Un élément que je n'ai pas remarqué dans votre liste, mais pense qu'il peut s'avérer être un facteur important:
Efficacité de conversion - D'après mon expérience avec l'utilisation d'autres composants à l'envers, un composant qui fonctionne plus efficacement lorsqu'il est alimenté électriquement (tel que conçu) est presque toujours plus efficace lors de la génération électrique. Ainsi, je recommande fortement d'utiliser des LED avec un rendement lumineux / une efficacité électrique proportionnellement plus élevé (la «température de couleur» peut ne pas s'appliquer ici, en raison de l' argument de la couleur des LED ).

Je crois que vous manquez quelque chose - zone de collecteur. Les LED sont faites avec de très petites dimensions de puce, quelque chose comme un millimètre sur un côté. Cela signifie que lors de la génération de puissance, il n'intercepte qu'une très petite quantité de puissance optique pour des intensités lumineuses "raisonnables".

De plus, bien que je ne puisse pas le prouver, je soupçonne que les LED ne répondront qu'à la lumière dans sa bande d'émission, ce qui réduira considérablement l'efficacité de la LED en tant que dispositif de génération d'énergie lorsqu'elle est utilisée avec une source à large bande telle que le soleil ou la température ambiante. lumière. Vous pouvez le tester assez facilement - essayez d'éclairer une LED avec une LED d'une couleur différente.

Vous devriez google Forrest Mims et LED comme détecteur. Voici mon premier coup . Forrest l'a fait dans les années 80 (?) Et je pense qu'il utilise toujours des LED pour leur sélectivité spectrale.

Comme ma réponse précédente est annoncée comme supprimée, ce que je peux dire, c'est ce que je sais et ne pas spéculer au-delà. Si je n'ai aucune connaissance de la chimie des LED vertes qui les rendent sensibles à la lumière, je suis désolé. J'expose seulement ce que je sais.

Les LED vertes sont celles qui ont la meilleure réponse en tant que photodétecteurs / générateurs. J'ai testé et démontré à mon employeur, fabricant d'équipements de traitement audio de très haut niveau, que les indicateurs LED verts sur le panneau avant induisaient des pics dans les circuits lors d'événements comme des flashs photographiques. Les LED vertes sont également utilisées dans les héliostats pour le suivi / la détection de la lumière du soleil. Leur sortie est très modeste, mais génère mieux que les autres couleurs. Le Web devrait également révéler le comportement principalement dans les circuits de suivi du soleil par héliostat, et j'en ai construit un moi-même il y a des années pour tuer la moisissure dans mon mur nord.

La couleur (et la tension directe) aura un impact que vous n'avez pas pris en compte - car la tension directe varie avec la couleur, donc la puissance que vous obtenez pour un courant donné varie avec la couleur / la tension directe.

Ignorez les opposants Vlad - si vous êtes à la hauteur, il y a un grand projet de recherche pratique ici, dans lequel vous pouvez vous plonger. Je l'ai utilisé dans le passé pour piloter directement des portes fet, et également comme entrée de données pour la configuration. C'est une idée qui est vraiment d'actualité maintenant: les circuits intégrés de nanopuissance + les LED à grande surface / à grande matrice signifient qu'elles pourraient être des sources d'énergie viables. Nous avons besoin de quelques données de recherche à ce sujet. Il y a beaucoup de théories, pas de données.

Vous voudrez peut-être essayer des filaments à LED conçus pour les ampoules.

Il ne répond pas directement à votre question, mais il s'agit d'une pièce de production standard avec environ 20 matrices LED en série.

Sur aliexpress, il existe des versions blanches et rouges, et deux longueurs différentes. Il existe également de grandes matrices COB de LED, ainsi que des LED 5W qui semblent avoir 4 gros matrices dans un seul boîtier. Tous ces éléments peuvent générer des tensions plus élevées.

Certains vendeurs se vantent d'utiliser des matrices plus grosses que leurs concurrents, ce serait sans doute préférable.

Les LED blanches utilisent une matrice bleue et je m'attends à ce que le revêtement de phosphore convertisse la lumière hors de la plage de longueurs d'onde que la LED peut convertir. Les LED blanches froides font moins de conversion. Le blanc et le rouge froids sont donc les plus efficaces.

Questions ouvertes:

• Énergie sous un fort ensoleillement
• l'énergie sous la lumière intérieure esp a mené la lumière. Puissance de sortie blanc chaud / froid
• Effet de la température.
• différences entre les technologies led (gan vs algues) et la longueur d'onde
• efficacité relative de la grande et de la petite matrice. (un dé de 0,25 mm peut avoir une proportion de zone active beaucoup plus faible qu'un dé de 1 mm
• le vieillissement (un mode de défaillance standard pour les LED de merde est qu'elles développent une résistance de contournement à travers la matrice.