Εισαγωγή: Ο Chen Shuming και άλλοι από το Southern University of Science and Technology έχουν αναπτύξει μια σειρά συνδεδεμένη δίοδο εκπομπής φωτός με κβαντική κουκκίδα χρησιμοποιώντας διαφανές αγώγιμο οξείδιο ψευδαργύρου ινδίου ως ενδιάμεσο ηλεκτρόδιο. Η δίοδος μπορεί να λειτουργεί υπό θετικούς και αρνητικούς κύκλους εναλλασσόμενου ρεύματος, με εξωτερική κβαντική απόδοση 20,09% και 21,15%, αντίστοιχα. Επιπλέον, συνδέοντας πολλές σειρές συνδεδεμένες συσκευές, ο πίνακας μπορεί να οδηγηθεί απευθείας από οικιακή τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος χωρίς την ανάγκη σύνθετων κυκλωμάτων υποστήριξης. Κάτω από τη μονάδα κίνησης 220 V/50 Hz, η απόδοση ισχύος του κόκκινου πίνακα βύσματος και αναπαραγωγής είναι 15,70 lm W-1 και η ρυθμιζόμενη φωτεινότητα μπορεί να φτάσει έως και τα 25834 cd m-2.
Οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) έχουν γίνει η κύρια τεχνολογία φωτισμού λόγω της υψηλής απόδοσης, της μεγάλης διάρκειας ζωής, της στερεάς κατάστασης και των πλεονεκτημάτων περιβαλλοντικής ασφάλειας, καλύπτοντας την παγκόσμια ζήτηση για ενεργειακή απόδοση και περιβαλλοντική βιωσιμότητα. Ως δίοδος ημιαγωγού pn, το LED μπορεί να λειτουργήσει μόνο υπό την κίνηση μιας πηγής συνεχούς ρεύματος χαμηλής τάσης (DC). Λόγω της μονοκατευθυντικής και συνεχούς έγχυσης φόρτισης, φορτίσεις και θέρμανση Joule συσσωρεύονται μέσα στη συσκευή, μειώνοντας έτσι τη λειτουργική σταθερότητα του LED. Επιπλέον, η παγκόσμια παροχή ρεύματος βασίζεται κυρίως σε εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής τάσης και πολλές οικιακές συσκευές, όπως τα φώτα LED, δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν απευθείας εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής τάσης. Επομένως, όταν η λυχνία LED κινείται από οικιακό ηλεκτρικό ρεύμα, απαιτείται ένας πρόσθετος μετατροπέας AC-DC ως ενδιάμεσος για τη μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής τάσης σε ισχύ συνεχούς ρεύματος χαμηλής τάσης. Ένας τυπικός μετατροπέας AC-DC περιλαμβάνει έναν μετασχηματιστή για τη μείωση της τάσης του δικτύου και ένα κύκλωμα ανορθωτή για την ανόρθωση της εισόδου AC (βλ. Σχήμα 1α). Αν και η απόδοση μετατροπής των περισσότερων μετατροπέων AC-DC μπορεί να φτάσει πάνω από 90%, εξακολουθεί να υπάρχει απώλεια ενέργειας κατά τη διαδικασία μετατροπής. Επιπλέον, για να ρυθμίσετε τη φωτεινότητα του LED, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα αποκλειστικό κύκλωμα οδήγησης για τη ρύθμιση της τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος και την παροχή του ιδανικού ρεύματος για το LED (βλ. Συμπληρωματικό Σχήμα 1β).
Η αξιοπιστία του κυκλώματος του οδηγού θα επηρεάσει την αντοχή των φώτων LED. Επομένως, η εισαγωγή μετατροπέων AC-DC και προγραμμάτων οδήγησης DC όχι μόνο συνεπάγεται πρόσθετο κόστος (που αντιστοιχεί περίπου στο 17% του συνολικού κόστους των λαμπτήρων LED), αλλά επίσης αυξάνει την κατανάλωση ενέργειας και μειώνει την ανθεκτικότητα των λαμπτήρων LED. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη συσκευών LED ή ηλεκτροφωταύγειας (EL) που μπορούν να οδηγηθούν απευθείας από οικιακές τάσεις 110 V/220 V 50 Hz/60 Hz χωρίς την ανάγκη σύνθετων ηλεκτρονικών συσκευών υποστήριξης είναι ιδιαίτερα επιθυμητή.
Τις τελευταίες δεκαετίες, έχουν αποδειχθεί αρκετές συσκευές ηλεκτροφωταύγειας που οδηγούνται από AC (AC-EL). Ένα τυπικό ηλεκτρονικό έρμα εναλλασσόμενου ρεύματος αποτελείται από ένα στρώμα φθορίζουσας σκόνης που εκπέμπει σάντουιτς ανάμεσα σε δύο μονωτικά στρώματα (Εικόνα 2α). Η χρήση μονωτικού στρώματος αποτρέπει την έγχυση εξωτερικών φορέων φόρτισης, επομένως δεν ρέει συνεχές ρεύμα μέσω της συσκευής. Η συσκευή έχει τη λειτουργία ενός πυκνωτή και υπό την κίνηση ενός ηλεκτρικού πεδίου υψηλού εναλλασσόμενου ρεύματος, τα ηλεκτρόνια που παράγονται εσωτερικά μπορούν να διέλθουν από το σημείο σύλληψης στο στρώμα εκπομπής. Αφού αποκτήσουν επαρκή κινητική ενέργεια, τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με το κέντρο φωταύγειας, παράγοντας εξιτόνια και εκπέμποντας φως. Λόγω της αδυναμίας έγχυσης ηλεκτρονίων έξω από τα ηλεκτρόδια, η φωτεινότητα και η απόδοση αυτών των συσκευών είναι σημαντικά χαμηλότερες, γεγονός που περιορίζει τις εφαρμογές τους στους τομείς του φωτισμού και της οθόνης.
Προκειμένου να βελτιώσουν την απόδοσή του, οι άνθρωποι έχουν σχεδιάσει ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά πηνία εναλλασσόμενου ρεύματος με ένα μόνο στρώμα μόνωσης (βλ. Συμπληρωματικό Σχήμα 2β). Σε αυτή τη δομή, κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου της μετάδοσης εναλλασσόμενου ρεύματος, ένας φορέας φορτίου εγχέεται απευθείας στο στρώμα εκπομπής από το εξωτερικό ηλεκτρόδιο. Η αποτελεσματική εκπομπή φωτός μπορεί να παρατηρηθεί με ανασυνδυασμό με άλλο τύπο φορέα φορτίου που δημιουργείται εσωτερικά. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου της μονάδας εναλλασσόμενου ρεύματος, οι φορείς φόρτισης με έγχυση θα απελευθερωθούν από τη συσκευή και επομένως δεν θα εκπέμπουν φως. Λόγω του γεγονότος ότι η εκπομπή φωτός συμβαίνει μόνο κατά τη διάρκεια του μισού κύκλου οδήγησης, η απόδοση αυτής της συσκευής AC είναι χαμηλότερο από αυτό των συσκευών DC. Επιπλέον, λόγω των χαρακτηριστικών χωρητικότητας των συσκευών, η απόδοση ηλεκτροφωταύγειας και των δύο συσκευών εναλλασσόμενου ρεύματος εξαρτάται από τη συχνότητα και η βέλτιστη απόδοση επιτυγχάνεται συνήθως σε υψηλές συχνότητες πολλών kilohertz, γεγονός που τις καθιστά δύσκολο να είναι συμβατές με την τυπική οικιακή ισχύ AC σε χαμηλή συχνότητες (50 hertz/60 hertz).
Πρόσφατα, κάποιος πρότεινε μια ηλεκτρονική συσκευή AC που μπορεί να λειτουργεί σε συχνότητες 50 Hz/60 Hz. Αυτή η συσκευή αποτελείται από δύο παράλληλες συσκευές DC (βλ. Εικόνα 2γ). Με ηλεκτρικό βραχυκύκλωμα των επάνω ηλεκτροδίων των δύο συσκευών και συνδέοντας τα κάτω ομοεπίπεδα ηλεκτρόδια σε μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος, οι δύο συσκευές μπορούν να ενεργοποιηθούν εναλλάξ. Από την σκοπιά του κυκλώματος, αυτή η συσκευή AC-DC λαμβάνεται με τη σύνδεση μιας διάταξης προς τα εμπρός και μιας συσκευής όπισθεν σε σειρά. Όταν η συσκευή προώθησης είναι ενεργοποιημένη, η αντίστροφη συσκευή απενεργοποιείται, ενεργώντας ως αντίσταση. Λόγω της παρουσίας αντίστασης, η απόδοση ηλεκτροφωταύγειας είναι σχετικά χαμηλή. Επιπλέον, οι συσκευές εκπομπής φωτός εναλλασσόμενου ρεύματος μπορούν να λειτουργούν μόνο σε χαμηλή τάση και δεν μπορούν να συνδυαστούν απευθείας με την τυπική οικιακή ηλεκτρική ενέργεια 110 V/220 V. Όπως φαίνεται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 3 και στον Συμπληρωματικό Πίνακα 1, η απόδοση (φωτεινότητα και απόδοση ισχύος) των αναφερόμενων συσκευών ισχύος AC-DC που οδηγούνται από υψηλή τάση AC είναι χαμηλότερη από εκείνη των συσκευών DC. Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχει συσκευή τροφοδοσίας AC-DC που να μπορεί να κινηθεί απευθείας από οικιακό ηλεκτρικό ρεύμα στα 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz και να έχει υψηλή απόδοση και μεγάλη διάρκεια ζωής.
Ο Chen Shuming και η ομάδα του από το Southern University of Science and Technology ανέπτυξαν μια σειρά συνδεδεμένη δίοδο εκπομπής φωτός με κβαντική κουκκίδα χρησιμοποιώντας διαφανές αγώγιμο οξείδιο ψευδαργύρου ινδίου ως ενδιάμεσο ηλεκτρόδιο. Η δίοδος μπορεί να λειτουργεί υπό θετικούς και αρνητικούς κύκλους εναλλασσόμενου ρεύματος, με εξωτερική κβαντική απόδοση 20,09% και 21,15%, αντίστοιχα. Επιπλέον, συνδέοντας πολλές σειρές συνδεδεμένες συσκευές, ο πίνακας μπορεί να οδηγηθεί απευθείας από οικιακή τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος χωρίς την ανάγκη περίπλοκων κυκλωμάτων υποστήριξης. Κάτω από τη μονάδα κίνησης 220 V/50 Hz, η απόδοση ισχύος του κόκκινου πίνακα βύσματος και λειτουργίας είναι 15,70 lm W-1, και η ρυθμιζόμενη φωτεινότητα μπορεί να φτάσει έως και 25834 cd m-2. Το ανεπτυγμένο πάνελ LED κβαντικής κουκκίδας plug and play μπορεί να παράγει οικονομικές, συμπαγείς, αποδοτικές και σταθερές πηγές φωτός στερεάς κατάστασης που μπορούν να τροφοδοτηθούν απευθείας από οικιακό ηλεκτρικό ρεύμα.
Λήψη από Lightingchina.com
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-14-2025