受光面の大きさの検討
太陽電池を光電力計に使うにあたって、受光面の大きさを決める必要があります。
受光面が大きい程、光をしっかり受けられますが、価格は高くなります。
なるべく安価な太陽電池を購入したいので、
必要な結果が得られる受光面の大きさを見積もってみました。
以下が、計算に用いたモデルです。
ＬＥＤは砲弾型とし、太陽電池の幅の中心に配置するとします。
また、
ＬＥＤの直径をＤ［ｍｍ］、
太陽電池の受光面の幅をＷ［ｍｍ］、
ＬＥＤの先端から太陽電池の受光面までの距離をＬ１［ｍｍ］、
ＬＥＤのチップとＬＥＤの先端までの距離をＬ２［ｍｍ］、
ＬＥＤの先端から放射される光が太陽電池の受光面で受光される角度の全角をθ１［度］、
ＬＥＤのチップが位置する側面から放射される光が太陽電池の受光面で受光される角度をθ２［度］、及びθ３［度］、
とします。
ＬＥＤの放射光の測定は、ＬＥＤを太陽電池に押し当てることにします。
すると、Ｌ１＝０ですので、受光面の幅Ｗに依存せず、
ＬＥＤの先端から放射される光が太陽電池の受光面で受光される角度の全角θ１は、１８０度になります。
実際には、ＬＥＤが太陽電池の幅の中心からずれて配置される場合がありますので、
その分太陽電池の幅を広くする必要があります。
次にＬＥＤのチップが位置する側面から放射される光が太陽電池の受光面で受光される角度を見積もってみます。
ＬＥＤのチップとＬＥＤの先端までの距離Ｌ２をＬＥＤの直径Ｄの１／２と仮定します。
また、ＬＥＤは太陽電池に押し当てることにします。
角度θ２及びθ３は、それぞれ、ｔａｎ−１（(Ｗ／２−Ｄ／２）／（Ｄ／２））となります。
θ３＋θ４を受光角θ４として、受光面の幅Ｗとの関係を計算してみました。
ＬＥＤの直径Ｄは、φ３とφ５を想定しています。
私が使う可能性のあるＬＥＤの半値全角は、通常３０度以下で、大きくても６０度までです。
６０度の２倍までの角度を受光できれば良いとすると、
太陽電池の受光面の幅Ｗは１５ｍｍあれば十分なようです。
この結果から、太陽電池は、秋月電子通商で販売されている受光面の幅Ｗが１５ｍｍの
を選ぶことにしました。