Как была создана «лампочка» с КПД больше 100%?

Спокойно! В эксперименте, опубликованном в научном журнале Physical Review Letters, закон сохранения энергии никак не нарушался. Да и «лампочкой» там была не привычная лампа накаливания, а устройство, по принципу свечения похожее одновременно на полупроводниковый светодиод и полупроводниковый лазер.

Необычный эффект превышения 100% коэффициента полезного действия получался лишь «при самых низких уровнях мощности излучения и в то же время при относительно высокой температуре прибора».

В лаборатории электроники Массачусетского технологического института, где и проводились данные эксперименты, ученые и студенты построили полупроводниковый источник света. Новый излучатель работает аналогично обычным светодиодам, внешнее электрическое возбуждение порождает в полупроводниковом устройстве пары электрон-дырка, которые и генерируют фотоны, т. е. видимый человеческим глазом свет. Пока ничего сенсационного и сногсшибательного. Но данный источник света показал в некоторых случаях так называемую излучательную эффективность (отношение мощности подводимого электрического тока к мощности излучения света) в 230%! Света выдавалось более чем в два раза больше, чем подводилось электричества! Вот это и стало причиной сенсации в научном и околонаучном мире.

Далее прибор начинал сильно охлаждаться (вот и действие закона сохранения, природу обмануть всё же не удалось) и КПД опять становился менее 100%. И всё же на сегодняшний день это самый эффективный источник конверсии электрического тока в видимое излучение.

Почему это происходит? А вот почему. Излучатель из Массачусетского технологического института, которому и названия-то ещё не придумали, конвертирует в излучение не только электричество от источника питания, но и энергию теплоты окружающей среды. Причём чем выше температура окружающей среды, тем меньше электричества надо для поддержания свечения этой своеобразной «лампочки». И при прямом подсчёте КПД (отношения мощности электричества к мощности излучения) оказывается иногда выше единицы.

Правда, возникает столь странный комбинированный режим работы только при очень низком уровне излучения, а также при малых значениях тока и напряжения. Пока счёт идёт лишь на пиковатты, триллионные доли ватта. В описанном выше эксперименте к полупроводниковому кристаллу была подведена мощность 30 пиковатт, а максимальное излучение, замеренное в ходе эксперимента, составило 69 пиковатт. При этом кристалл охладился почти на 10 градусов по Цельсию.

Так что до внедрения в промышленное исполнение «диоды из MIT», как названо это чудо в научной периодике, ещё пока очень далеко. Особенно в качестве «лампочки Ильича», т. е. источника освещения.

Однако создатели прибора полагают, что его усовершенствование может привести к появлению не столько светодиодных светильников, сочетающих в себе лампочку и кондиционер в одном флаконе, сколько эффективный способ охлаждения больших интегральных схем, составляющих основу всей современной полупроводниковой электроники. Смотрите, какой прикол: включается электричество и каждая работающая микросхема светит себе огоньками и попутно сама же себя охлаждает.

Т. е. функция индикатора и кондиционера «в одном флаконе», без затрат электрической энергии, всё равно работает. Ну и, как следствие, снижение затрат на вентиляцию и другие виды охлаждения этой самой сложной электроники.

Рынок больших интегральных схем, которым требуется эффективное охлаждение, уже давно перешагнул за триллион долларов, и неудивительно, что к «диодным экспериментам MIT» уже выстроились в очередь частные инвесторы, просто горячо желающие потратить свои (да и чужие тоже) деньги на продолжение подобных экспериментов.