Εισαγωγή: Ο Chen Shuming και άλλοι από το Νότιο Πανεπιστήμιο Επιστημών και Τεχνολογίας έχουν αναπτύξει μια σειρά που συνδέεται με τη διόδους που εκπέμπουν το κβαντικό DOT χρησιμοποιώντας διαφανή αγώγιμο οξείδιο ψευδαργύρου ινδίου ως ενδιάμεσο ηλεκτρόδιο. Η δίοδος μπορεί να λειτουργήσει υπό θετικούς και αρνητικούς κύκλους εναλλασσόμενου ρεύματος, με εξωτερικές κβαντικές αποτελεσματικότητες 20,09% και 21,15% αντίστοιχα. Επιπλέον, συνδέοντας πολλαπλές σειρές συνδεδεμένες συσκευές, ο πίνακας μπορεί να οδηγηθεί απευθείας από την Household AC Power χωρίς την ανάγκη για σύνθετα κυκλώματα backend. Κάτω από την κίνηση των 220 V/50 Hz, η απόδοση ρεύματος του κόκκινου βύσματος και του πίνακα αναπαραγωγής είναι 15,70 lm W-1 και η ρυθμιζόμενη φωτεινότητα μπορεί να φτάσει μέχρι και 25834 CD M-2.
Οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LEDs) έχουν γίνει η τεχνολογία του κύριου φωτισμού λόγω της υψηλής απόδοσης τους, της μακράς διάρκειας ζωής, των πλεονεκτημάτων της ασφάλειας και της περιβαλλοντικής ασφάλειας, ικανοποιώντας την παγκόσμια ζήτηση για ενεργειακή απόδοση και περιβαλλοντική βιωσιμότητα. Ως δίοδος PN του ημιαγωγού, το LED μπορεί να λειτουργήσει μόνο κάτω από την κίνηση μιας πηγής άμεσης (DC) χαμηλής τάσης (DC). Λόγω της μονοκατευθυντικής και συνεχούς έγχυσης φορτίου, η φόρτιση και η θέρμανση Joule συσσωρεύονται εντός της συσκευής, μειώνοντας έτσι την επιχειρησιακή σταθερότητα της LED. Επιπλέον, η παγκόσμια παροχή ηλεκτρικού ρεύματος βασίζεται κυρίως σε εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής τάσης και πολλές οικιακές συσκευές, όπως τα φώτα LED, δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν άμεσα εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής τάσης. Επομένως, όταν η LED οδηγείται από ηλεκτρικό ρεύμα του νοικοκυριού, απαιτείται πρόσθετος μετατροπέας AC-DC ως ενδιάμεσος για να μετατρέψει την ισχύ AC υψηλής τάσης σε ισχύ χαμηλής τάσης DC. Ένας τυπικός μετατροπέας AC-DC περιλαμβάνει έναν μετασχηματιστή για τη μείωση της τάσης του δικτύου και ενός κυκλώματος ανορθωτή για την αποκατάσταση της εισόδου AC (βλ. Εικόνα 1Α). Αν και η απόδοση μετατροπής των περισσότερων μετατροπέων AC-DC μπορεί να φτάσει πάνω από 90%, εξακολουθεί να υπάρχει απώλεια ενέργειας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μετατροπής. Επιπλέον, για να ρυθμίσετε τη φωτεινότητα του LED, θα πρέπει να χρησιμοποιείται ένα ειδικό κύκλωμα οδήγησης για τη ρύθμιση της τροφοδοσίας DC και να παρέχει το ιδανικό ρεύμα για το LED (βλ. Συμπληρωματικό Σχήμα 1Β).
Η αξιοπιστία του κυκλώματος του οδηγού θα επηρεάσει την ανθεκτικότητα των φώτων LED. Ως εκ τούτου, η εισαγωγή μετατροπέων AC-DC και DC οδηγών όχι μόνο συνεπάγεται πρόσθετο κόστος (αντιπροσωπεύοντας περίπου το 17% του συνολικού κόστους LED LAMP), αλλά αυξάνει επίσης την κατανάλωση ενέργειας και μειώνει την ανθεκτικότητα των λαμπτήρων LED. Επομένως, οι αναπτυσσόμενες συσκευές LED ή ηλεκτροφωταύγειας (EL) που μπορούν να οδηγηθούν απευθείας από τις τάσεις των 50 Hz/60 Hz των 100 V/220 V χωρίς την ανάγκη για πολύπλοκες ηλεκτρονικές συσκευές backend είναι εξαιρετικά επιθυμητή.
Τις τελευταίες δεκαετίες έχουν αποδειχθεί αρκετές συσκευές με ηλεκτρολυτικές (AC-EL) με AC. Ένα τυπικό ηλεκτρονικό στραγγισμένο AC αποτελείται από ένα στρώμα εκπομπής φθορίζουσας σκόνης που είναι σάντουιτς ανάμεσα σε δύο μονωτικά στρώματα (Σχήμα 2Α). Η χρήση του στρώματος μόνωσης εμποδίζει την έγχυση εξωτερικών φορέων φορτίου, επομένως δεν υπάρχει άμεσο ρεύμα που ρέει μέσω της συσκευής. Η συσκευή έχει τη λειτουργία ενός πυκνωτή και κάτω από την κίνηση ενός υψηλού ηλεκτρικού πεδίου AC, τα ηλεκτρόνια που παράγονται εσωτερικά μπορούν να σήραγγα από το σημείο σύλληψης στο στρώμα εκπομπών. Μετά την απόκτηση επαρκούς κινητικής ενέργειας, τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με το κέντρο φωταύγειας, παράγοντας excitons και εκπέμποντας φως. Λόγω της αδυναμίας της έγχυσης ηλεκτρόνων εκτός των ηλεκτροδίων, η φωτεινότητα και η αποτελεσματικότητα αυτών των συσκευών είναι σημαντικά χαμηλότερες, γεγονός που περιορίζει τις εφαρμογές τους στους τομείς του φωτισμού και της οθόνης.
Προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοσή του, οι άνθρωποι έχουν σχεδιάσει ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά στραγγαλιστικά λάμψη με ένα ενιαίο στρώμα μόνωσης (βλ. Συμπληρωματικό Σχήμα 2Β). Σε αυτή τη δομή, κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου κίνησης AC, ένας φορέας φορτίου εγχέεται απευθείας στο στρώμα εκπομπής από το εξωτερικό ηλεκτρόδιο. Η αποτελεσματική εκπομπή φωτός μπορεί να παρατηρηθεί με ανασυνδυασμό με έναν άλλο τύπο φορέα φορτίου που παράγεται εσωτερικά. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου της κίνησης AC, οι φορείς φόρτισης που εισέρχονται από τη συσκευή θα απελευθερωθούν από τη συσκευή και επομένως δεν θα εκπέμπουν φως. Το γεγονός ότι η εκπομπή φωτός εμφανίζεται μόνο κατά τη διάρκεια του μισού κύκλου οδήγησης, η αποτελεσματικότητα αυτής της συσκευής AC είναι χαμηλότερη από αυτή των συσκευών DC. Επιπλέον, λόγω των χαρακτηριστικών χωρητικότητας των συσκευών, η απόδοση ηλεκτροσυροφωρείας και των δύο συσκευών AC εξαρτάται από τη συχνότητα και η βέλτιστη απόδοση επιτυγχάνεται συνήθως σε υψηλές συχνότητες αρκετών Kilohertz, γεγονός που τους καθιστά δύσκολο να είναι συμβατές με την τυπική ισχύ των οικιακών AC σε χαμηλές συχνότητες (50 Hertz/60 Hertz).
Πρόσφατα, κάποιος πρότεινε μια ηλεκτρονική συσκευή AC που μπορεί να λειτουργήσει σε συχνότητες 50 Hz/60 Hz. Αυτή η συσκευή αποτελείται από δύο παράλληλες συσκευές DC (βλ. Εικόνα 2C). Με ηλεκτρικά βραχυκύκλωμα τα κορυφαία ηλεκτρόδια των δύο συσκευών και τη σύνδεση των πυθμένα ηλεκτρόδια Coplanar σε μια πηγή ισχύος εναλλασσόμενου ρεύματος, οι δύο συσκευές μπορούν να ενεργοποιηθούν εναλλάξ. Από την άποψη του κυκλώματος, αυτή η συσκευή AC-DC λαμβάνεται συνδέοντας μια συσκευή προς τα εμπρός και μια αντίστροφη συσκευή σε σειρά. Όταν η συσκευή προς τα εμπρός είναι ενεργοποιημένη, η αντίστροφη συσκευή είναι απενεργοποιημένη, ενεργώντας ως αντίσταση. Λόγω της παρουσίας αντίστασης, η απόδοση της ηλεκτροσυροφωδίου είναι σχετικά χαμηλή. Επιπλέον, οι συσκευές εκπομπής φωτός AC μπορούν να λειτουργούν μόνο σε χαμηλή τάση και δεν μπορούν να συνδυαστούν άμεσα με την τυπική ηλεκτρική ενέργεια 110 V/220 V. Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 3 και Συμπληρωματικός Πίνακας 1, η απόδοση (φωτεινότητα και απόδοση ισχύος) των αναφερόμενων συσκευών ισχύος AC-DC που οδηγούνται από υψηλή τάση AC είναι χαμηλότερη από αυτή των συσκευών DC. Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχει συσκευή ισχύος AC-DC που να μπορεί να οδηγηθεί απευθείας από την ηλεκτρική ενέργεια των νοικοκυριών στα 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz και έχει υψηλή απόδοση και μεγάλη διάρκεια ζωής.
Ο Chen Shuming και η ομάδα του από το Southern University of Science and Technology έχουν αναπτύξει μια σειρά που συνδέεται με το κβαντικό DOT που εκπέμπει φως χρησιμοποιώντας διαφανή αγώγιμο οξείδιο ψευδαργύρου ινδίου ως ενδιάμεσο ηλεκτρόδιο. Η δίοδος μπορεί να λειτουργήσει υπό θετικούς και αρνητικούς κύκλους εναλλασσόμενου ρεύματος, με εξωτερικές κβαντικές αποτελεσματικότητες 20,09% και 21,15% αντίστοιχα. Επιπλέον, συνδέοντας τις συσκευές πολλαπλών σειρών που συνδέονται με τη σειρά, ο πίνακας μπορεί να οδηγηθεί απευθείας από την Household AC Power χωρίς την ανάγκη για σύνθετα κυκλώματα backend. Κάτω από την κίνηση των 220 V/50 Hz, η απόδοση ρεύματος του κόκκινου βύσματος και του πίνακα αναπαραγωγής είναι 15,70 lm W-1 και η ρυθμιζόμενη φωτεινότητα μπορεί να φτάσει τα 25834 CD M-2. Ο αναπτυγμένος πίνακας LED Plug και Play Quantum DOT μπορεί να παράγει οικονομικά, συμπαγή, αποτελεσματικά και σταθερά πηγές φωτός στερεάς κατάστασης που μπορούν να τροφοδοτούνται απευθείας με ηλεκτρική ενέργεια AC.
Λήψη από το LightingChina.com
Χρόνος δημοσίευσης: Ιαν-14-2025