Як була створена «лампочка» з ККД більше 100%?
А як же закон збереження енергії? Він що, вже не працює? Фізичні закони помінялися? І взагалі, наскільки мені відомо, не може бути в природі вічного двигуна!
Спокійно! В експерименті, опублікованому в науковому журналі Physical Review Letters, закон збереження енергії ніяк не порушувався. Та й «лампочкою» там була не звична лампа розжарювання, а пристрій, за принципом світіння схоже одночасно на напівпровідниковий світлодіод і напівпровідниковий лазер.
Незвичайний ефект перевищення 100% коефіцієнта корисної дії виходив лише «при найнижчих рівнях потужності випромінювання і в той же час при відносно високій температурі приладу».
У лабораторії електроніки Массачусетського технологічного інституту, де й проводилися дані експерименти, науковці та студенти побудували напівпровідниковий джерело світла. Новий випромінювач працює аналогічно звичайним светодиодам, зовнішнє електричне збудження породжує в напівпровідниковому пристрої пари електрон-дірка, які і генерують фотони, тобто видимий людським оком світло. Поки нічого сенсаційного і карколомного. Але дане джерело світла показав в деяких випадках так звану випромінювальну ефективність (відношення потужності подводимого електричного струму до потужності випромінювання світла) в 230%! Світла видавалося більш ніж в два рази більше, ніж підводилося електрики! Ось це і стало причиною сенсації в науковому та навколонауковому світі.
Далі прилад починав сильно охолоджуватися (ось і дія закону збереження, природу обдурити все ж не вдалося) і ККД знову ставав менш 100%. І все ж на сьогоднішній день це найефективніший джерело конверсії електричного струму в видиме випромінювання.
Чому це відбувається? А ось чому. Випромінювач з Массачусетського технологічного інституту, якому і назви-то ще не придумали, конвертує в випромінювання не тільки електрика від джерела живлення, а й енергію теплоти навколишнього середовища. Причому чим вище температура навколишнього середовища, тим менше електрики треба для підтримки світіння цієї своєрідної «лампочки». І при прямому підрахунку ККД (відношення потужності електрики до потужності випромінювання) виявляється іноді вище одиниці.
Правда, виникає такий дивний комбінований режим роботи тільки при дуже низькому рівні випромінювання, а також при малих значеннях струму і напруги. Поки рахунок йде лише на пікоВатт, трильйонні частки вата. В описаному вище експерименті до напівпровідникового кристалу була підведена потужність 30 піковатт, а максимальне випромінювання, заміряне в ході експерименту, склало 69 піковатт. При цьому кристал остудився майже на 10 градусів за Цельсієм.
Так що до впровадження в промислове виконання «діоди з MIT», як названо це чудо в науковій періодиці, ще поки дуже далеко. Особливо в якості «лампочки Ілліча», тобто джерела освітлення.
Однак творці приладу вважають, що його удосконалення може призвести до появи не так світлодіодних світильників, поєднують в собі лампочку і кондиціонер в одному флаконі, скільки ефективний спосіб охолодження великих інтегральних схем, що складають основу всієї сучасної напівпровідникової електроніки. Дивіться, який прикол: включається електрику і кожна працююча мікросхема світить собі вогниками і попутно сама ж себе охолоджує. Тобто функція індикатора і кондиціонера «в одному флаконі», без витрат електричної енергії, все одно працює. Ну і, як наслідок, зниження витрат на вентиляцію та інші види охолодження цієї самої складної електроніки.
Ринок великих інтегральних схем, яким потрібна ефективне охолодження, уже давно переступив за трильйон доларів, і не дивно, що до «доданими експериментам MIT» вже вишикувалися в чергу приватні інвестори, просто гаряче бажаючі витратити свої (та й чужі теж) гроші на продовження подібних експериментів .
