LED supera 100% de eficiência
SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. LED supera 100% de eficiência.
07/03/2012. Online. Disponível em
www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=led-supera-100-eficiencia.
Capturado em 14/03/2012.
Com informações da APS - 07/03/2012
Nas minúsculas magnitudes envolvidas, o calor ambiente é suficiente
para prover ao LED a energia necessário para seu "super rendimento".
[Imagem: Synopsis Image APS/Alan Stonebrake]
Emitindo mais energia que consome
Físicos conseguiram demonstrar na prática, pela primeira vez, que um
semicondutor pode emitir mais energia do que consome.
O semicondutor é um diodo emissor de luz - um LED - que absorve energia na
forma eletricidade e a emite na forma de luz.
Os cálculos teóricos que indicavam que isso era possível foram feitos há
décadas.
A energia absorvida por um elétron que viaja através de um LED é igual à sua
carga vezes a tensão aplicada, que causou seu movimento.
Mas se esse elétron ocasionar a emissão de um fóton, ou seja, se ele produzir
luz, a energia do fóton emitido depende da chamada bandgap - a diferença
de energia entre os elétrons da camada de condução e da camada de valência - que
pode ser muito maior.
Ou seja, potencialmente a energia gerada pode ser maior do que a energia
consumida.
Mas ninguém nunca havia visto isto acontecer na prática.
No limite inferior
Como, na maior parte dos casos, a grande maioria dos elétrons não produz
fótons, o rendimento médio, em termos da luz emitida por um LED, fica abaixo da
potência elétrica consumida.
Parthiban Santhanam e seus colegas do MIT (Massachusetts Institute of
Technology) conseguiram produzir o efeito previsto pela teoria, ainda que,
em seu LED, menos de 1 em cada 1.000 elétrons produza efetivamente um fóton.
Eles criaram um LED com uma bandgap muito estreita, e aplicaram uma
tensão tão pequena que o componente funciona como se fosse um resistor.
A partir daí, eles começaram a cortar a tensão pela metade, reduzindo a
potência elétrica por um fator de 4.
Mas o número de elétrons - e, por decorrência, a potência da luz emitida -,
caiu apenas por um fator de 2.
Picowatts
Ao chegar a uma potência elétrica de entrada de 30 picowatts, os
pesquisadores detectaram cerca de 70 picowatts de luz emitida.
Essa energia extra vem das vibrações da rede atômica do material, induzidas
pelo calor ambiente - logo, o LED se resfria ligeiramente, como acontece nos
trocadores de calor termoelétricos.
O experimento fornece luz insuficiente para a maioria das aplicações
práticas.
Contudo, ele demonstra que aquecer os diodos emissores de luz aumenta sua
potência de saída e sua eficiência.
Isso significa que eles podem se comportar como motores de calor
termodinâmicos - mas provavelmente não nas altas velocidades de chaveamento que
eles alcançam nos aparelhos eletrônicos modernos.
Bibliografia:
Thermoelectrically Pumped
Light-Emitting Diodes Operating above Unity Efficiency
Parthiban
Santhanam, Dodd Joseph Gray, Jr., Rajeev J. Ram
Physical Review
Letters
Vol.: 108, 097403
DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.097403
