Статьи

Эффективность светодиодов превысила 100%

11 Мар 2012

Эффективность преобразования энергии поступающей из сети электропитания светодиодом изменяется обратно пропорционально его оптической мощности. Впервые ученые доказали, что светодиод может иметь большую мощность оптического излучения, чем объем потребляемой им электроэнергии. Это очень интригующая с научной точки зрения новость, но результаты исследования вряд ли будут немедленно использованы для производства ультра-эффективных коммерческих систем освещения. Полученные результаты справедливы только для светодиодов с очень низкой входной мощностью, которые производят лишь небольшое количество света.

Эффективность преобразования энергии поступающей из сети электропитания светодиодом изменяется обратно пропорционально его оптической мощности. Впервые ученые доказали, что светодиод может иметь большую мощность оптического излучения, чем объем потребляемой им электроэнергии. Это очень интригующая с научной точки зрения новость, но результаты исследования вряд ли будут немедленно использованы для производства ультра-эффективных коммерческих систем освещения. Полученные результаты справедливы только для светодиодов с очень низкой входной мощностью, которые производят лишь небольшое количество света.

Исследователи - Парсибан Сантанам и соавторы - из Массачусетского технологического института опубликовал результаты своей работы в последнем выпуске издания Physical Review Letters.

Ученые полагают, что ключ к достижению уровня эффективности преобразования энергии выше 100%, то есть к так называемой "стопроцентной эффективности", заключается в значительном уменьшении приложенного напряжения. По их расчетам, с уменьшением напряжения в два раза, потребляемая мощность уменьшается в 4 раза, в то время как мощность излучаемого света масштабируется линейно с напряжением, следовательно, она тоже снижается только наполовину. Другими словами, эффективность светодиодов увеличивается, когда их мощность уменьшается. И наоборот: эффективность светоизлучающих диодов уменьшается по мере увеличения их мощности - это одно из самых больших препятствий в создании ярких и эффективных светодиодных ламп.

В своих экспериментах исследователи уменьшили входную мощность светодиодов до всего лишь 30 пиковатт и зафиксировали излучение света мощностью 69 пиковатт на выходе - эффективность 230%. Физические механизмы работали точно так же, как и в случае с любым типичным светодиодом: электроны и дырки с определенной вероятностью генерировали фотоны при возбуждении приложенным напряжением. Исследователи не пытались увеличить эту вероятность, как их коллеги в более ранних исследованиях, но вместо этого они воспользовались небольшим количеством избыточного тепла, чтобы добиться излучения большей энергии, чем уровень потребления. Это тепло возникает в результате колебания атомной решетки устройства, которое возникает в связи с энтропией.

В ходе этого процесса светоизлучения светодиод немного охлаждается, что делает его похожим на термоэлектрический модуль (элемент Пельтье). Несмотря на то, что уровня охлаждения недостаточен для работы устройства при комнатной температуре без дополнительных систем охлаждения, эта технология в перспективе может быть использована для разработки твердотельных источников света, которые не создают тепла.

Теоретически, эта низковольтная стратегия позволяет добиться произвольно эффективной генерации фотонов при низких напряжениях. По этой причине исследователи надеются, что данная технология поможет найти новый способ испытать пределы энергоэффективности электромагнитной связи.

Подготовлено Порталом EnergySafe по материалам ресурса PhysOrg

Начало активности (дата): 11.03.2012 16:48:37

← Возврат к списку