От кагого спектра заряжается солнечная батарея

Короткий ответ: Солнечная батарея (фотоэлемент) заряжается в основном от видимого света, но её максимальная чувствительность зависит от типа полупроводника.

Разберем по порядку, почему ваш фонарь так странно себя ведет.

1. Основной рабочий спектр (на чем должны работать)

Стандартные солнечные батареи (кремниевые, которые ставят в фонари, калькуляторы, панели) лучше всего видят и преобразуют в ток следующие диапазоны:

• Монокристаллический кремний: Пик чувствительности в красном свете (около 600-700 нм) и ближнем инфракрасном (до 1000 нм).
• Поликристаллический кремний: Пик в зеленом/синем диапазоне (500-600 нм), но тоже захватывает красный и ИК.

Общее правило: Кремниевый фотоэлемент эффективно работает от видимого спектра (400-700 нм) и немного захватывает ближний инфракрасный (до 1100 нм). Ультрафиолет (УФ) он почти не видит.

2. Почему лампа накаливания заряжает издалека? (Спектр лампы)

Лампа накаливания имеет сплошной, «широкий» спектр:

• Много красного.
• Много ближнего инфракрасного (900-1500 нм).
• Мало синего.

Солнечная панель довольно хорошо чувствительна к красному и ближнему ИК. Поэтому даже с расстояния 2 метра плотность потока ИК-фотонов от 60-ваттной лампы достаточна для генерации слабого, но измеримого тока.

3. Почему светодиод (10 Вт) заряжает только в упор? (Спектр LED)

Это главная причина вашей проблемы. У белого светодиода спектр не сплошной, а состоящий из двух острых пиков:

1. Синий пик (450 нм) — от самого кристалла.
2. Желтый пик (560 нм) — от люминофора.

Чего нет у белого светодиода:

• Красного света (600-700 нм). Почти нет.
• Инфракрасного света (>700 нм). Полное отсутствие.

Фотоэлемент вашего фонаря, скорее всего, имеет пик чувствительности сильно смещенным в красную/ИК-область (такое часто бывает у дешевых панелей).
Синий и желтый свет светодиода он «не любит» — чувствительность к ним в 5-10 раз ниже, чем к красному/ИК. Вот почему нужно подносить LED вплотную (30 см): гигантская яркость синего/желтого пятна на малом расстоянии компенсирует низкую чувствительность панели к этим цветам.