Больше 100%: Больше света
Об оригинальном исследовании сообщила недавно группа работающих в США ученых во главе с Радживом Рамой (Rajeev Ram). Сразу оговоримся, что, несмотря на определенную интригу, открытие это не приведет к немедленному появлению сверхэффективных светодиодных светильников. Оно касается лишь светодиодов, излучающих крайне мало света и потребляющих крайне мало энергии.
В самом деле, ключевым моментом, необходимым для достижения эффективности преобразования энергии электричества в энергию излучения, оказалось как можно более сильное снижение прилагаемого напряжения. Расчеты авторов показали, что в этих случаях снижение напряжения вдвое приводит к четырехкратному падению поступления энергии, в то время как энергия излучения светодиода уменьшается прямо пропорционально напряжению (т.е., в данном случае также лишь наполовину). Иначе говоря, по мере снижения входящего потока энергии эффективность работы светодиода растет. Кстати, этот же эффект является важнейшей проблемой на пути создания полноценных сверхъярких светодиодных ламп.
Раскладки свои авторы проверили и экспериментально. Опыты показали, что при снижении подаваемой мощности до 30 пВт энергетический эквивалент возникающего излучения составляет 69 пВт. Достигается эффективность 230%!
Напомним, что в основе работы светодиодов лежит то, что при приложении напряжения к p-n-переходу на стыке двух полупроводников носители заряда в нем (электроны и дырки) рекомбинируют, в ходе чего могут образовываться и излучаться фотоны. В данном случае, когда ученым удалось достичь «невероятной» эффективности преобразования энергии электричества в энергию излучения, за дополнительный эффект ответственно лишнее тепло, возникающее в p-n-переходе из-за хаотических процессов, протекающих на микроуровне — колебания частиц кристаллической решетки. Оно и привнесло дополнительную энергию в систему.
Кстати, использование этого тепла для генерации фотонов приводит к некоторому охлаждению системы — так что подход открывает путь к созданию если не сверхэффективных светильников, то, возможно, к еще менее разогревающимся лампам.
По публикации PhysOrg.Com