(Под ней подразумевается отношение мощности излучения к мощности подводимого из сети тока.)
В основе
новый прибор работает аналогично обычным светодиодам. Упрощённо говоря,
внешнее возбуждение (от источника напряжения) порождает
в полупроводниковом устройстве пары электрон-дырка, которые время от
времени рекомбинируют, генерируя фотоны.
Но если в предыдущих примерах
ультраэффективных светодиодов исследователи пытались повысить
вероятность такой рекомбинации, то в новом устройстве физики пошли иным
путём. Они воспользовались нагревом, чтобы увеличить суммарное
количество энергии, обращаемой в свет.
Таким образом, диод из MIT
конвертирует в излучение не только ток из розетки, но ещё и добавочное
тепло от кристаллической решётки. И при прямом подсчёте розеточного КПД
он оказывается намного выше единицы.
Правда, столь странный
комбинированный режим работы оказался достижим только на очень низком
уровне излучения, а также при малых значениях тока и напряжения.
По расчётам авторов проекта, поясняет
PhysOrg.com, эффективность данного устройства обратно пропорциональна
мощности. И важно, что при снижении напряжения на контактах потребляемая
мощность у такого диода падает намного быстрее (квадратично), чем
мощность излучения (та падает линейно).
Так опытный светодиод,
нагреваемый до определённой температуры (а она в опыте варьировалась),
потреблял из сети 30 пиковатт, но при этом выдавал в виде света 69
пиковатт.
Одновременно наблюдалось небольшое охлаждение прибора
(закон сохранения обмануть нельзя). Очевидно, в некотором отношении
устройство можно сравнить с термоэлектрическим элементом или тепловым
насосом, только работающим за счёт движения электронов.
Создатели
прибора полагают, что его развитие может привести к появлению
светодиодных светильников, не создающих в ходе работы избыточного тепла,
или к новым методам охлаждения микросхем.
(Детали эксперимента можно найти в статье в Physical Review Letters.)
|