Эффективность солнечной панели под теплым белым светодиодным светом

Трансформатор - это выход. Ваше заявление о том, что «мощность слишком мала, а напряжение слишком велико для нормального трансформатора», не имеет смысла. Низкая мощность — это хорошо. Это означает, что трансформатор может быть меньше, при прочих равных условиях. Необходимо учитывать высокое напряжение, но это делается обычно.

Поскольку это единичный экземпляр, и вы уже рассматриваете решения с очень низкой эффективностью, вы можете сделать этот трансформатор самостоятельно. Возьмите длинный ферритовый стержень и намотайте магнитный провод вокруг секции на каждом конце, оставив большой зазор между двумя катушками. Это будет не очень эффективно, но все же лучше, чем светодиоды и солнечные батареи.

Показатель воздуха хорош примерно для 1 кВ на мм. Уменьшите это вдвое, то есть 500 В/мм для зазора между двумя катушками. Зазор в 6 дюймов подходит, например, для 76 кВ. Я считаю это "высоким" напряжением. Поскольку вы не указали никаких других характеристик напряжения, кроме того, что оно «высокое», это соответствует вашим требованиям.

Обратите внимание, что вы можете управлять трансформатором от гораздо более высокой частоты, чем напряжение сети. Несколько 100 кГц помогут передать больше мощности через тот же промежуток. Или, наоборот, позвольте меньшим катушкам на каждом конце.

(РЕДАКТИРОВАТЬ: А. Думаю, я лучше понимаю ваш обновленный вопрос. Устранено мое прежнее замешательство. Итак, вы пытаетесь обеспечить некоторую мощность цепи, которая находится «далеко» в смысле ее потенциала высокого напряжения, и вы не нужна гальваническая связь.Можно ли использовать оптоволоконный кабель?)

Хорошо. Таким образом, эффективность фотопических люменов в наши дни довольно высока. Я думаю, что мы приближаемся к чему-то$80-90$люмен на ватт в светодиодных лампах COTS, хотя теоретический предел смешивания цветов фосфоресценции составляет около 250. В лучшем случае$9\:\textrm{W}$Светодиодный свет будет отдавать около 12% электроэнергии в лучистый поток. Если большая часть этого близка к максимальной эффективности человеческого зрения, это означает, что$650-700$люмен. Но солнечная панель нисколько не заботится о люменах. Он заботится о лучистом потоке. И вы получите только около$1\:\textrm{W}$после расходов$9\:\textrm{W}$электрической энергии. Вы говорите, что вас не волнует эффективность. Так что здесь, я полагаю, все в порядке.

Теперь вы хотите преобразовать этот лучистый поток обратно в электрическую энергию. Ну лампочка светит во все стороны, а не только в панель. Чтобы он излучал полностью на саму панель, вам понадобится параболический отражатель с лампой в фокусе (который, если бы свет был фактическим точечным источником, излучал бы свет параллельными линиями наружу). из тех, чтобы получить свет на панель. (Или вы могли бы просто построить интегрирующую сферу из ваших фотоэлектрических панелей, я полагаю, и поместить свет (ы) внутри нее.)

Теперь у вас есть лампа и параболический отражатель (или интегрирующая сфера), и вы преобразовали каждый ватт электрической энергии в$\frac{1}{12}$th ватта потока, который теперь достигает вашей панели (панелей). Предположим, что эффективность ваших панелей составляет 16 % при длинах волн, излучаемых светодиодной лампой (маловероятно, но, скажем, так и есть). Это означает, что около 2 % вашей электрической энергии преобразуется обратно в электрическую энергию. И это снижает эффективность преобразователя после этого, чтобы сделать энергию полезной для вас.

Предполагая, что у вас есть отражатели для всего этого, я надеюсь, что смогу получить эффективность 1%. Итак, чтобы получить$100\:\textrm{mW}$, я ожидаю, что потрачу в 100 раз больше, или$10\:\textrm{W}$. Речь идет об одной из тех ламп COTS.

Конечно. Дайте ему вихрь.

Вы можете обнаружить, что какой-то другой светодиод (холодный белый, синий или даже красный) имеет более высокую общую эффективность.

И вам, вероятно, нужно расположить несколько светодиодов для максимальной равномерности освещения, чтобы избежать потери энергии в «затененной» части солнечного элемента, и, возможно, отражатели, чтобы минимизировать разлив за пределы области элемента.

Но если учесть собственную эффективность светодиода, то даже самые лучшие дешевые солнечные элементы (в настоящее время около 22%, элементы с обратным контактом, такие как Sunpower Maxeon) не дадут вам 5%. 1% Джонка может быть реалистичным, но с осторожностью и экспериментами вы сможете достичь 2% или около того.