【物理】低入力LEDの発光効率が100%を超える　100%を超えるとLEDの温度は低下

1 ：12/03/19 〜 最終レス ：12/04/15

LEDの発光効率が100%を超える
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。
headless//.J 2012年03月11日 11時44分
http://science.slashdot.jp/story/12/03/11/0211201/
LED's efficiency exceeds 100%
Lisa Zyga/PhysOrg.com　March 5, 2012
http://www.physorg.com/news/2012-03-efficiency.html
http://cdn.physorg.com/newman/gfx/news/hires/2012/led100effici.jpg
An LED’s power conversion (wall-plug) efficiency varies inversely with its optical
output power. Wall-plug efficiency can exceed 100%, the unity efficiency, at low
applied voltages and high temperatures.
Image credit: Santhanam, et al. ©2012 American Physical Society
（上記230%効率は１３５℃での値です）
Thermoelectrically Pumped Light-Emitting Diodes Operating above Unity Efficiency
Parthiban Santhanam, Dodd Joseph Gray, Jr., and Rajeev J. Ram
Phys. Rev. Lett. 108, 097403 (2012)
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.108.097403
関連ニュース
【素材】新しい発光原理に基づく有機EL用新規発光材料を開発　一重項と三重項の励起状態エネルギー差を0.1eV以下にし高効率化−九大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1330808032/
【素材】新しい有機発光体開発に成功　ユーロピウム有機錯体　３００度の高温に耐え発光効率が極めて高い−北大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1330808933/

2 ：

非常に低い電圧だと電流が流れません

3 ：

すごいすごい
で、商品化されるのはいつ？

4 ：

LEDの発光を100%の効率で変換できる太陽電池と組み合わせれば、第2種永久機関完成

5 ：

大昔の植木等の映画でそんな発明品が出てきてたな

6 ：

>発光効率が100%を超えると LEDの温度は低下するとのこと。
入力電圧が降下していけば、当然LED温度は低下するだろ。
グラフを見せてみい。どう判断したんだ。温度低下を。
発行効率を軸にとったのか？

7 ：

>高温下で非常に低い電圧をLEDに印加すると
>高温下で

8 ：

よくある苗字斎藤

9 ：

レーザー冷却みたいなもん？

10 ：

>>4
天才現れる

11 ：

サンダイバーに一歩近づいたな

12 ：

電気だけでなく、熱も光に変換してるってことか？

13 ：

で　寿命は？

14 ：

一種の熱光素子と言えるんだろうが、エクセルギー的には無駄ばかりだな
常温で出来るなら利用価値ありだが

15 ：

＞69ピコワットの発光出力が‥‥
１兆４５００億個を一斉に点灯して１００ワットか。すげーな（棒

16 ：

135度なんて、半導体の使用条件の上限突破してるじゃん。
すぐ壊れるんでね?

17 ：

(´-`).｡ｏＯ（100℃を超える温度でピコ�h級の出力での話だから、今直ぐどうこうって訳じゃないんだろうけど…）

18 ：

>>12
太陽電池みたい感じかと。

19 ：

そもそも、たった30ピコワットの入力電力でLEDが発光するのか？

20 ：

単に輻射光を測定に入れちゃってるだけじゃないか？

21 ：

つまり光る冷蔵庫の完成？

22 ：

そもそも計測誤差をきちんと除外しているのかも怪しいなｗ
ニュートリノの二の舞にならなければいいんだけど

23 ：

ここまで読んで確信した。
お前らは本当に低能に生まれついてるんだなwww

24 ：

ドラゴンボールで例えるとどんな感じだね

25 ：

これなら抱いたら光る人形ができる

26 ：

ペルチェ素子
という単語が頭に浮かんだ

27 ：

高温下

28 ：

地球温暖化が解決するね！やったねたえちゃん！

29 ：

>>1
日本語訳　大丈夫か　
理解できない奴が訳すとわけわかめ

30 ：

トイレの芳香出力単位はピコレット。

31 ：

マックスウェルの悪魔。

32 ：

LEDの発光効率が理論値の100%ならわかるが、超えるって？
永久機関完成か？？？
で、高温にする為のエネルギーは？・・・除外か？

33 ：

１００％を超えるということは、
熱エネルギーも使っちゃっているんだろうな。きっと。
でも、それってスゴイ話でしょ。

34 ：

LED自体の温度は低下しても
電圧制御回路は発熱するんじゃないの

35 ：

バカにしとんかｗ
恥ずかしい

36 ：

>>32
エネルギーを生産するって話じゃないよ。

37 ：

吸熱反応で光るなんてかっこいい

38 ：

LEDに光を当てると、僅かな電流が発生する、ということを聞いたことがあるよ。

39 ：

吸熱で光るんだ！？
まずそこに驚いた
どういうメカニズムなの
うまく使えばスターリング機関みたいなのできるんじゃないの？

40 ：

LEDの冬が来るぞ！

41 ：

>>5
益々電機の冷温電球だっけ？

42 ：

熱を電力か光に直接変換する道が開けたわけだ

43 ：

熱を光に変える仕組みが分かれば世紀の大発見だな

44 ：

うーん。LEDが周囲環境と完全に等温度になっても、なお
吸熱反応が続くというのは、熱力学第二法則的には
かなり考えにくいような気が…。
もっと遥かな高温では、吸熱反応としての光崩壊とか生じうるとしても、
こんな低温下でフォトンだけを放出する吸熱反応ってありうるのか？

45 ：

あ、蒸気に代わる外燃機関の誕生か〜

46 ：

エアコンの冷却能力のエネルギー効率が600％位あるのはおまいら常識だよね(´・ω・`)

47 ：

あ、でも、
LEDで 電力が消費されて光が発生することによるエントロピー増大が、
LEDで　熱が吸熱されて 光が発生することによるエントロピー減少よりも
大きければ、第二法則を侵さないのか。
そうか…。

48 ：

おまえらの|の熱もフォトンを生成してるんたぜ?

49 ：

>>46
マジレスすると全然違う話だから

50 ：

LEDが熱電池として働くとかそういう話？

51 ：

現状で市販されている白色ＬＥＤの電気→発光の効率は２０％程度だ、
青や紫だともっといいものがあるがそのままでは使えない目に悪すぎる。
発光で多波長の白色のスペクトルなどは原理上存在しないので多波長にする
蛍光体を通す変換でかなり減衰する。
>入力電力で69ピコワット
１素子でボタン電池で光るLEDライトの１０億分の１の明るさ、これで使えるの？
ボタン電池で光るライトなどは約60mW程度である。効率が１００％でも５倍
すればいいだけ。

52 ：

>>6
いや、発光前より温度が下がったって事だろ。
じゃなきゃ効率が１００％越える訳が無い。
>>31
そうだよね？
これってエントロピーが減少した事にならないのか？

53 ：

修正：２０％効率を１００％にしたから１０億じゃなくて２億分の１
60mW(効率20%) vs 60pW(効率100%)

54 ：

パソコンのCPUに付けると
ピカピカ光って冷却するのか

55 ：

30pWの電力供給なら１億だな。
１億個ならべても１つ１つの光の光圧が低いのはどうにもならんよな。
ガラスを透過するだけで減衰しちゃう気がする。

56 ：

きむてひ

57 ：

>>52
そもそも電気流したら温度下がるってどういうことなの
吸熱システムとして使えないの？
一方からは光として出るし

58 ：

つまり、これでＣＰＵつくれば　冷却ファンいらなくなるんだろ？

59 ：

最初、エサキダイオードのいとこか友達かとおもた。
しかし、１３５℃か

60 ：

>>59
135℃で動くインテルＣＰＵて存在しないきがする。
>燃やすと、最も燃焼温度（炎の温度）が低い液体は、何でしょうか？
>http://q.hatena.ne.jp/1120334741
低い温度でも熱で発光する化学変化はあるようですね。

61 ：

結晶の格子振動のエネルギーのほんの一部が光子に変わるということ。
記事では電力に変換されるとなってるが、誤りではないか。

62 ：

熱ルミネッセンスがあるんだから当たり前っちゃあ当たり前な気がする

63 ：

エントロピーが減少してるような印象を受けるんだが
実は熱より光の方が質が低いエネルギー？

64 ：

論文読まずにあてずっぽう
phonon の中で特定のエネルギー、特定の運動量ベクトルを
持ったものが発光現象に寄与する。phonon が発光部位で
現象に寄与して失われた分は周囲の熱浴から供給される

65 ：

エントロピーは減少しているはず。別に問題ない。
我々の体も発熱しているのでふだんはエントロピーは減少している。

66 ：

＞エントロピー
もしも実験装置の中が高温に相当するフォトンで満たされていれば、
100%を超える比率の発光は起きない
エネルギーが格子振動の自由度から光の自由度へ流れ込んだだけ

67 ：

PCの廃熱対策に応用してくれ

68 ：

高温化で温度が下がる？
砂漠に置けば地球温暖化なんて阻止が簡単になるんじゃねーの？

69 ：

実は温度勾配があったとか勝手な予想

70 ：

熱をLEDで光にできるなら、LEDの光からレーザー光を作って直接利用が良いな
太陽の近くに持ってって、レーザー光だけ地球に送らせよう

71 ：

>>66
LED の出力の温度換算て何千K　だよ

72 ：

>>68
例えばCPUの発熱をLED発光で行うとして、発光の半分が吸熱したとして、
TDP100Wの発熱を吸収するなら100WのLED光をする。
市販のLED照明って約10Wで白熱電球の約100W相当と考えると（大雑把に）
100Ｗの白熱電球約10個分相当のすばらしい明るさの照明になるな。
でも光密度は激しく０に近いだろうから。蛍が天空一面で照らすような
話になるんだろう。

73 ：

ホリエモンのブログ　元ニート
でググれｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗ
こいつのブログ痛すぎｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗ
チョン総叩きﾜﾛﾀｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗｗ

74 ：

冷凍光線が実用化しそうw

75 ：

原子炉内に大量に設置して、予備冷却系に
使えないもんかな・・・

76 ：

この手のスレって大抵イチャモンから始まる・・と煽ってるみるｗ

77 ：

つまり、エコキュートみたいに空気の熱を利用するがごとく
空気の熱を電気に変えられるってこと？　光に変えられるってこと？
それとも熱から発せられる赤外光を周波数変換出来ましたってだけなの？

78 ：

>>75
どこから光を逃がすんだよ

79 ：

>>75
その労力あれば施設全体を２０ｍでも盛って置いた方が圧倒的に楽

80 ：

すごいな、照明として使いながら冷房にもなるのか

81 ：

熱を一部、光エネルギーに変換したということだろう

82 ：

光子が放出されることでエントロピーが増え、その場の温度は減るってことなのか？

83 ：

わーい＼(´・ω・`)／なるほどわからん

84 ：

部屋中の壁をこのＬＥＤで埋め尽くせば光る冷房になるのか
便利な世の中になったな

85 ：

熱で自由電子が正孔にジャンプ？

86 ：

冷却光線か

87 ：

>>8
よう！カンス！

88 ：

また、トンデモ科学かｗ
そういえば、アントニオ猪木も永久電気で踊らされていたな

89 ：

>>88
読まずに書き込むのはもっとはずかしい

90 ：

光る冷蔵庫、作れるのか。

91 ：

>>75
チェレンコフ照明ですね、わかります('A`)

92 ：

ん、？
ペルチェ素子は表と裏の温度差が、
小さくなることでエネルギーを取り出せるが、
恒温状況下で、一方的に温度が下がって、
エネルギーを取り出すということは
あり得るのか？
温度差を作って、エネルギーを取り出す機関に
なってないか？
熱法則に違反しているようなきがするのだが。

93 ：

永久機関かと思ったらちゃんと条件付きなのねｗ

94 ：

ピコワットだと見えないくらいの明るさだね

95 ：

論文をチラ見したが、
Peltier coolingと書いてある。
だから冷えるのは素子の一部だけだね。
ダブルヘテロ構造になっていて、発光層が冷却され、電荷注入層が発熱するようだ。
ペルチェによる温度差により発光層での効率が向上し、
その分のエントロピーの増大は非発光領域が受け持ってくれる、という感じか。

96 ：

ここまでマックスウェルの悪魔なし

97 ：

太陽電池の変換効率が30%程度だっけ。
3倍以上の発光効率を実現できれば、永久機関的に電力取り出せるってこと？

98 ：

テスト

99 ：

原文にあるWall plug efficiencyとは厳密には発光効率ではなく、電気回路から入れた電力の発光電力の比。他のエネルギー源から補給されれば１００%越えても何の不思議もない。

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