LED mit einem Wirkungsgrad von >100%

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
LED mit einem Wirkungsgrad von >100%
LED mit einem Wirkungsgrad von >100%

Nein, da hat weder jemand falsch gemessen noch versucht, das perpetuum mobile in modernem Gewand zu erfinden – das MIT (Massachusetts Institute of Technology) ist seriös ;-)
Wenn Sie trotzdem nicht glauben können, dass so etwas möglich ist, dann lesen Sie weiter und staunen! Nur um es völlig klar zu machen: Zum ersten Mal konnten Forscher um Parthiban Santhanam demonstrieren, dass eine LED mehr Lichtenergie abstrahlt, als elektrische Energie hineingesteckt wurde. Die Forschungsergebnisse wurden in der angesehenen Fachzeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht – Sie können der Sache also wirklich vertrauen, das ist kein Hoax.

 

Laut den Forschern sinkt aufgrund der "krummen" Kennlinie einer LED die aufgenommene Leistung bei Halbierung der Spannung um den Faktor 4, während die Lichtleistung nur linear mit der Spannung sinkt. Auf diese Weise kann ein Wirkungsgrad von über 100% erreicht werden. Die Experimentatoren erreichen bei einer elektrischen Eingangsleistung von 30 pW sogar eine optische Ausgangsleistung von 69 pW, was einem geradezu unglaublichen Wirkungsgrad von 230% entspricht.
 
Auch wenn es sich um extrem kleine Leistungen handelt (1 pW = 1-12 W), so muss für diesen Sachverhalt doch eine Erklärung her, denn am zweiten Hauptsatz der Thermodynamik kommt man auch in Boston nicht vorbei. Die Auflösung:
Wärme entspricht Schwingungen des Kristallgitters und diese erleichtern es Photonen, ausgesendet zu werden. Die Photonen werden also nicht nur von der eingespeisten elektrischen Energie angetrieben, sondern nutzen auch die vorhandene Wärmeenergie. Das Resultat ist, dass dabei der LED-Kristall leicht abkühlt bzw. Wärmeenergie aus der Umgebung aufnimmt. Eine Art Miniwärmepumpe also. Und schon sind wir bei einem Gesamtwirkungsgrad von unter 100% – die Welt ist wieder im Gleichgewicht.

 

Foto: MIT

 

 

Update:

Möglicherweise ist der Presseabteilung des MIT wohl ein Fehler passiert, denn bei Halbierung der Spannung nimmt eine LED sicherlich sehr viel weniger als eine um den Faktor 4 reduziertes Eingangsleistung auf. Gemeint ist vermutlich "um 4 Größenordnungen".

Bei einer Viertelung der üblichen Spannung (etwa 0,75 V) ergäbe sich dann eine Reduktion um 8 Größenordnungen. Aus 50mW würden danach dann rund 500pW. Das liegt passenderweise im pW-Bereich.

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