Eficiencia del panel solar bajo luz LED blanca cálida

Un transformador es el camino a seguir. Su afirmación de que "la potencia es demasiado baja y el voltaje es demasiado alto para que un transformador normal sea viable" no tiene sentido. El poder ser bajo es una buena cosa. Eso significa que el transformador puede ser más pequeño, todo lo demás se mantiene igual. Es necesario considerar el alto voltaje, pero esto se hace de manera rutinaria.

Dado que se trata de una sola vez y ya está buscando soluciones de muy baja eficiencia, puede hacer este transformador usted mismo. Obtenga una barra de ferrita larga y enrolle un alambre magnético alrededor de una sección en cada extremo, dejando un espacio largo entre las dos bobinas. Eso no será muy eficiente, pero aún así será mejor que los LED y una celda solar.

La figura del aire es buena para alrededor de 1 kV por mm. Disminuya eso a la mitad, por lo que 500 V/mm para el espacio entre las dos bobinas. Un espacio de 6 pulgadas es bueno para 76 kV, por ejemplo. Considero que el voltaje "alto". Como no ha proporcionado ninguna otra especificación de voltaje que no sea "alto", esto cumple con sus requisitos.

Tenga en cuenta que puede controlar el transformador desde una frecuencia mucho más alta que el voltaje de línea. Unos pocos 100 kHz ayudarán a transferir más potencia a través del mismo espacio. O, por el contrario, permita bobinas más pequeñas en cada extremo.

(EDITAR: Ah. Creo que veo mejor con su pregunta actualizada. Eliminó mi confusión anterior. Entonces, está tratando de proporcionar algo de energía a un circuito que está "lejos" en el sentido de su potencial de alto voltaje y no quieres alguna conexión galvánica. ¿Puedes usar un cable de fibra óptica?)

Bueno. Entonces, la eficiencia de los lúmenes fotópicos es bastante alta en estos días. Creo que estamos llegando a alguna parte$80-90$lúmenes por vatio en lámparas LED COTS, aunque el límite teórico con la mezcla de colores de fosforescencia es de alrededor de 250. En el mejor de los casos, un$9\:\textrm{W}$La luz LED entregará alrededor del 12% de la energía eléctrica en flujo radiante. Si la mayor parte de eso está cerca de la eficiencia máxima de la visión humana, esto significa alrededor de$650-700$lúmenes Pero a un panel solar no le importan lo más mínimo los lúmenes. Se preocupa por el flujo radiante. Y obtendrá sólo sobre$1\:\textrm{W}$después de gastar$9\:\textrm{W}$de energía eléctrica. Dices que no te importa la eficiencia. Entonces, eso está bien aquí, supongo.

Ahora desea convertir ese flujo radiante nuevamente en energía eléctrica. Bueno, la bombilla irradia en todas las direcciones, no solo en el panel. Para conseguir que irradie totalmente en el panel mismo, necesitará un reflector parabólico con la lámpara en el punto focal (que, si la luz fuera una fuente puntual real, irradiaría la luz en líneas paralelas hacia el exterior). Así que necesita uno de esos para obtener la luz en el panel. (O simplemente podría construir una esfera integradora a partir de sus paneles fotovoltaicos, supongo, y colocar la(s) luz(es) dentro de eso).

Ahora, tiene una lámpara y un reflector parabólico (o esfera integradora) y ha convertido cada vatio de energía eléctrica en$\frac{1}{12}$de un vatio de flujo, que ahora llega a su(s) panel(es). Digamos que sus paneles tienen una eficiencia del 16 % con las longitudes de onda emitidas por la lámpara LED (no es probable, pero digamos que lo es, lo mismo). Esto significa que aproximadamente el 2 % de su energía eléctrica se vuelve a convertir en energía eléctrica. Y esto descuenta la eficiencia del convertidor después de eso para que la energía sea útil para usted.

Suponiendo que tenga los reflectores para todo esto, espero poder obtener una eficiencia del 1%. así que para conseguir$100\:\textrm{mW}$, esperaría gastar 100 veces eso, o$10\:\textrm{W}$. Que se trata de una de esas bombillas COTS.

Seguro. Darle un giro.

Es posible que encuentre algún otro LED (blanco frío, azul o incluso rojo) que tenga una mayor eficiencia general.

Y probablemente necesite colocar varios LED para obtener la máxima uniformidad de iluminación para evitar la pérdida de energía en la parte "sombreada" de la celda solar, y posiblemente reflectores para minimizar el derrame fuera del área de la celda.

Pero una vez que tenga en cuenta la eficiencia del propio LED, incluso las mejores celdas solares baratas (actualmente alrededor del 22%, celdas de contacto posterior como Sunpower Maxeon) no le darán el 5%. El 1% de Jonk puede ser realista, pero con cuidado y experimentación, puede llegar al 2% más o menos.