LEDの発光効率が100%を超える 60
ストーリー by headless
加熱 部門より
加熱 部門より
danceman 曰く、
MITの研究チームは、高温下で非常に低い電圧をLEDに印加すると、発光効率が100%を超えるという研究成果を発表した(論文概要、 DVICEの記事、 PhysOrg.comの記事、 本家/.)。
印加する電圧を下げていくと入力電力は電圧の2乗に比例して減少するのに対し、LEDの発光出力は電圧に比例して減少していき、超低電圧時には発光効率が100%を超えるとのこと。30ピコワットの入力電力で69ピコワットの発光出力が得られたという。これはLEDが周囲の熱エネルギーを吸収して電力に転換するためで、発光効率が100%を超えるとLEDの温度は低下するとのこと。常温では十分な吸熱は行われないが、発熱の少ないLED照明や冷却システムなどへの応用も考えられるという。
ペルチェの仲間 (スコア:5, 興味深い)
論文中でも述べられてるように、ペルチェの仲間です。
まあ仲間というか、ペルチェの機構と発光が結びついたような感じになりますが。
ざっくりと簡略化して言ってしまえば、
・通常のペルチェの場合
電圧によって無理矢理電子を動かす。異種材料の接合部でバンド構造が変わり「向こう側」に行くには余分のエネルギーが必要でこれを熱（格子振動）から奪う。反対側の接合では逆の事が起こり、余ったエネルギーが熱として放出される。
・今回の系の場合
電圧によって無理矢理電子（と、反対側からホール）を動かす。異種材料の接合部でバンド構造が変わり「向こう側」に行くには余分のエネルギーが必要でこれを熱（格子振動）から奪う。中間領域で電子とホールが出会い、光としてエネルギーが放出される。
まあ熱力学的に当たり前の話ですが、発光する中間領域の温度は両側（電子とホールが発生する部分）より低くなっていて、高温熱源から低温熱源へエネルギーが移動する際に、その一部が光として放出される形になります。
バイアス電圧はその熱移動が「電子とホール」という形で起こりやすくなる（＝発光の形で散逸しやすくなる）ように印加しているものです（そうしないと単なる格子振動を介した熱移動がほとんどになる）。
Re:ペルチェの仲間 (スコア:2)
通常のLEDで発生した熱を利用して、こいつを動かせば、コンバインドサイクル発電みたいなことができるかも？
というようなことを考えました。
今回のは出力が小さすぎですが、この理論を取り込んで何かできないもんですかね。
Re:ペルチェの仲間 (スコア:2, フレームのもと)
省電力といいながら、LED照明は結構な熱を出す。LEDではなく周辺の回路が発熱する訳ですが。
あの廃熱を効率的に光に変換する仕組みができたら、発光効率の良いLED照明ができるかも、と期待。
Re:ペルチェの仲間 (スコア:1)
LEDではなく周辺の回路が発熱する訳ですが。
いや、発熱の大部分はLEDからですけど…。
＃発光効率 [wikipedia.org]を確認してみては？
Re:ペルチェの仲間 (スコア:1)
何色のLEDなんでしょうね？
＃ 記事を斜め読みしただけなので、読み取れませんでした。
通常のBi-Teペルチェ素子のp-n接合１段の電位差は、温度差にも依りますが、0.1V以下だったと思います(記憶が間違っていたらごめんなさい)。
格子振動が可視領域のバンドギャップを越えるだけのエネルギーを供給できるかな？と考えると、赤外も遠赤側かな？ ひょっとして、テラヘルツ？ などと邪推してしまいました。(135℃の黒体輻射と峻別できると考えれば、そこそこのエネルギーは持っているのでしょうかね)。
ゼーベック効果だろ？ (スコア:0)
> 高温熱源から低温熱源へエネルギーが移動する際に、その一部が光として放出される形になります。
と書きながらペルティエの仲間とかコレいかに？（笑）
ゼーベック効果
物体の温度差が電圧に変換する現象
ペルティエ効果
電圧を温度差に変換する現象
Re:ゼーベック効果だろ？ (スコア:1)
熱電効果の大きな(半導体)素子のことは、使い方によらずペルチエ素子と呼びますねえ。
これはきっとどこかの企業のステ○かも。
（ごめんなさい、つまらない突っ込み、ごめんなさい）
ちょっと変えてみた (スコア:5, おもしろおかしい)
a) MITの研究チームは、高温下で非常に低い電圧をLEDに印加すると、発光効率が100%を超えるという研究成果を発表した
b) 株式会社未来太陽エネルギー（本社：東大阪市）は、高温下で非常に低い電圧をLEDに印加すると、発光効率が100%を超えるという研究成果を発表した
発表者を変えると永久機関ぽくなるから不思議。
Re:ちょっと変えてみた (スコア:1)
☓b) 株式会社未来太陽エネルギー（本社：東大阪市）は、高温下で非常に低い電圧をLEDに印加すると、発光効率が100%を超えるという研究成果を発表した
○b) 株式会社未来太陽エネルギー（本社：東大阪市）は、高温下で非常に低い電圧をLEDに印加すると、発光効率が100%を超えるという研究成果を発表した（特許出願中）
Re: (スコア:0)
> 株式会社未来太陽エネルギー（本社：東大阪市）
いや、東大阪の会社なら本当にやってくれそう
＃まいど！！
Re: (スコア:0)
「発電効率？230万パーセントですわー」
ってことですね。
Re: (スコア:0)
まあ，Phys. Rev. Lett.通ったんなら，東大阪市の未来太陽エネルギーでもMITと同じ程度には信用しますよ。さすがに，単純な永久機関じゃPRLの査読は通らないので。
ウルトラマン (スコア:2, おもしろおかしい)
怪獣に殴られる＞身体が熱くなる＞胸のLEDが熱をエネルギーに変換＞エネルギーが貯まると赤く点滅＞スペシウム光線で怪獣終了
という訳だったんですね、イデ隊員！
Re: (スコア:0)
ってことは、怪獣はひたすらウルトラマンをスルーすれば倒されることもなかったと。
＃かまって欲しくて怪獣にまとわりつくウルトラマン妹を妄想して萌えた。
39ピコワットの熱エネルギーを供給するために (スコア:2)
390ピコワットのエネルギーを消費したかも。
しかし、エネルギーの測定単位がピコワットとは驚き。
単原子ゲートトランジスターができるご時世だから、当たり前か。
印加する (スコア:1)
電圧を印加する ＝ 電圧をかける と考えてもいいですか？
初歩的な質問ですみません
Re:印加する (スコア:1)
はい，その通りです．電気・電子の専門用語です．
効率100%オーバーって (スコア:0)
周囲の環境から熱という形でエネルギーを吸い取り、その熱をフォトンに変換
って事はその熱の主なソースは電圧を下げる前にLEDに投入されていた電力でしょうから、
なんかズルい数字ですね。
Re:効率100%オーバーって (スコア:3)
まあ、世の中、ヒートポンプって物もありますんで。
Re:効率100%オーバーって (スコア:2)
「光の世界のエコキュート」ってことでいいんじゃないかな。
Re:効率100%オーバーって (スコア:2, おもしろおかしい)
フルパワーで動かすと激しく発光する素敵PCが作れるって事ですね？
Re:効率100%オーバーって (スコア:1)
フルパワーで動かすと激しく発光する素敵PCが作れるって事ですね？
エネルギー充填120%位でいいですかね？
Re:効率100%オーバーって (スコア:1)
Re: (スコア:0)
持続しないの？
Re: (スコア:0)
えーっと…
つまり寒い環境では使えないってことでしょうか？
Re: (スコア:0)
光る部分をもっと寒くしておけば大丈夫だ！
Re: (スコア:0)
じゃあ、その初めに投入した熱を、すぐに吸い取ってしまえばいいじゃん。
まさか、そうすると発光しなくなると思ってる？
第2種永久機関 (スコア:0)
キタコレ
Re:第2種永久機関 (スコア:1)
LEDの光で太陽光発電のごとく発電できればそれっぽく出来そうですねー
寒いところがダメなら暖かい場所でやればいいですし
Re:第2種永久機関 (スコア:2)
それよりも、配管の劣化問題が問題だと言われる地熱発電で、
エネルギー輸送を光ファイバー経由にして行えば、エネルギー輸送に使えるかもしれない。
LEDをレーザーダイオードにして、耐熱と耐圧を高めた極太ファイバーをつかうとか。
論文を見てみましたが、現象が確認できたのが135度だそうです。
温泉水がだいたい３気圧以上なら沸騰しない温度です。
地下の水圧がどれぐらいなのかはよく知りません。
新人。プログラマレベルをポケモンで言うと、コラッタぐらい
Re: (スコア:0)
熱を光にして運ぶのはおもしろいですね。
確かにイメージ的には光ファイバーのが劣化し辛そうですし。
Re:第2種永久機関 (スコア:1)
発電するたびにひたすら冷えるんであれば、周辺の気温からほぼ無限にも思えるエネルギーが供給できそうな気がします。
（大型化が難しい、大規模化すると局所的に冷えすぎる、あたりのオチが潜んでいそうな気がしますが。）
Re: (スコア:0)
いや、今回の発表のやつ、温度差無いと発光効率100%超えないから。
#まあ熱力学から当たり前な話だけど。
高温部で熱アシストでキャリア作って、電圧で分離して低温部に流し込んで、そこで光る。
低温部がないと、各所で発生したキャリアが各所で消えるだけなんで、100%なんて超えない。
#まあ熱力(略)
Re: (スコア:0)
光なんだから、温度差に関しては遠方の黒体で十分って話じゃないの？
Re:第2種永久機関 (スコア:2)
ですよね。
赤外線を出して冷えるセラミックとかありますし。
夜は寒くなりますし。
ピッコーン！ 熱を加えるだけで発光したら！ (スコア:0)
？ なんか違うような？
測定器のノイズ (スコア:0)
温度が上がってVfが下がって測定器のACノイズを整流してるんじゃないの？
Re: (スコア:0)
>測定器のACノイズ
測定器ってどこの部分のことを言ってる？
電圧印可部は高温の場所にはないし、出てきた光は離れたところで受光してるからこれも関係ない。
というか論文見ればわかるとおり、理論曲線に対し非常にきれいに乗ってくるから、ノイズの影響は相当小さいと思うけど？
まあ昔から言われていた現象がちゃんと検出できたよ、ってだけなんで、それほど目新しくはないわな。
Re: (スコア:0)
とりあえず言ってみただけなんですが、測定システムの組み方を失敗していると、
温度コントローラのヒータの制御(PWM)と温度センサのアンプと同じ基板にのっているマイコン関係の同相ノイズが
DUTフィクスチャを経由して、半パラ（こちらも同相ノイズ源）との間にかかる同相ノイズ電圧（10kHz～10MHz）
が100mVを超える場合があります。
ACノイズは通常アベレージングで測定電流値には見えないはずですが、
DUTに整流素子が乗っかっている場合で、2端子のインピーダンスがアンバランスな場合、
整流素子がACノイズを整流して直流分(pAオーダー）がみえることがあります。
Re: (スコア:0)
ご自分の失敗事例なのかもしれませんが、今回の事例と何の関係があるのか分かりません。
今回は電力を投入して光を計測するシステムですが、工業製品じゃないんだから同じ基板とか、マイコンとか何の関係があるのか不明です。
紹介された事例も、単に設計失敗して、その上校正もしなかったってだけですね。
測定系の校正もしないような論文が、Phys. Rev. Lett. に載ることはないと思いますよ。
Re: (スコア:0)
光るLED冷蔵庫 (スコア:0)
そのうちLED冷蔵庫とかできるんですかね？
Re:光るLED冷蔵庫 (スコア:1)
光るは冗長だと思う
Light-emitting diodeですから
Re:光るLED冷蔵庫 (スコア:1)
いや、普通にペルチェ素子冷蔵庫(保冷庫)でいいのでは?
(ってネタにまじレス？)
外部エネルギー供給なら (スコア:0)
光を当ててもいいのかなぁ
でも外部からだと接合部に届かないしなぁ
じゃあ素子が発光する光を素子のどこかに鏡みたいなもの付けて
それ何てレーザー？
おもしろいねぇ (スコア:0)
光への変換過程だけで発生するのかなぁ 電力で取り出せないのかな
Re:おもしろいねぇ (スコア:2)
温度差じゃないだろ (スコア:0)
今回のは金属の温度差じゃないだろ
レ－ザ－冷却 (スコア:0)
これで太陽に潜る目処が立つかな？
Re: (スコア:0)
サンダイバー乙（懐かしいな）