Introducere: Chen Shuming și alții de la Universitatea de Știință și Tehnologie de Sud au dezvoltat o diodă emițătoare de lumină cu puncte cuantice conectată în serie, utilizând ca electrod intermediar oxid de zinc de indiu transparent. Dioda poate funcționa în cicluri de curent alternativ pozitiv și negativ, cu eficiențe cuantice externe de 20,09% și, respectiv, 21,15%. În plus, prin conectarea mai multor dispozitive conectate în serie, panoul poate fi alimentat direct de curent alternativ de uz casnic fără a fi nevoie de circuite complexe de backend. Sub unitatea de 220 V/50 Hz, eficiența energetică a panoului roșu plug and play este de 15,70 lm W-1, iar luminozitatea reglabilă poate ajunge până la 25834 cd m-2.
Diodele emițătoare de lumină (LED-urile) au devenit tehnologia principală de iluminat datorită eficienței lor ridicate, duratei de viață lungi, stării solide și avantajelor de siguranță a mediului, satisfacând cererea globală de eficiență energetică și durabilitate a mediului. Ca diodă pn semiconductoare, LED-ul poate funcționa numai sub acţionarea unei surse de curent continuu (DC) de joasă tensiune. Datorită injecției de încărcare unidirecțională și continuă, încărcările și încălzirea Joule se acumulează în interiorul dispozitivului, reducând astfel stabilitatea operațională a LED-ului. În plus, sursa globală de alimentare se bazează în principal pe curent alternativ de înaltă tensiune, iar multe aparate de uz casnic, cum ar fi luminile cu LED-uri, nu pot folosi direct curentul alternativ de înaltă tensiune. Prin urmare, atunci când LED-ul este alimentat de electricitatea de uz casnic, este necesar un convertor suplimentar AC-DC ca intermediar pentru a converti puterea de înaltă tensiune în curent de joasă tensiune. Un convertor obișnuit AC-DC include un transformator pentru reducerea tensiunii rețelei și un circuit redresor pentru redresarea intrării AC (vezi Figura 1a). Deși eficiența de conversie a majorității convertoarelor AC-DC poate ajunge la peste 90%, există totuși pierderi de energie în timpul procesului de conversie. În plus, pentru a regla luminozitatea LED-ului, ar trebui utilizat un circuit de comandă dedicat pentru a regla sursa de alimentare CC și pentru a furniza curentul ideal pentru LED (a se vedea Figura suplimentară 1b).
Fiabilitatea circuitului driverului va afecta durabilitatea luminilor LED. Prin urmare, introducerea convertoarelor AC-DC și a driverelor DC nu numai că implică costuri suplimentare (reprezentând aproximativ 17% din costul total al lămpii LED), dar crește și consumul de energie și reduce durabilitatea lămpilor LED. Prin urmare, dezvoltarea dispozitivelor LED sau electroluminiscente (EL) care pot fi conduse direct de tensiuni casnice de 110 V/220 V de 50 Hz/60 Hz fără a fi nevoie de dispozitive electronice complexe de backend este foarte de dorit.
În ultimele câteva decenii, au fost demonstrate mai multe dispozitive electroluminiscente acţionate de AC (AC-EL). Un balast electronic CA tipic constă dintr-un strat emițător de pulbere fluorescentă plasat între două straturi izolatoare (Figura 2a). Utilizarea stratului de izolație previne injectarea purtătorilor de sarcină externi, astfel încât să nu circule curent continuu prin dispozitiv. Dispozitivul are funcția de condensator, iar sub antrenarea unui câmp electric de curent alternativ ridicat, electronii generați intern pot avea un tunel de la punctul de captare până la stratul de emisie. După obținerea energiei cinetice suficiente, electronii se ciocnesc cu centrul luminescent, producând excitoni și emițând lumină. Datorită incapacității de a injecta electroni din exteriorul electrozilor, luminozitatea și eficiența acestor dispozitive sunt semnificativ mai scăzute, ceea ce limitează aplicațiile acestora în domeniile iluminatului și afișajului.
Pentru a-și îmbunătăți performanța, oamenii au proiectat balasturi electronice AC cu un singur strat de izolație (a se vedea Figura suplimentară 2b). În această structură, în timpul semiciclului pozitiv al unității AC, un purtător de sarcină este injectat direct în stratul de emisie de la electrodul extern; Emisia eficientă de lumină poate fi observată prin recombinare cu un alt tip de purtător de sarcină generat intern. Cu toate acestea, în timpul semiciclului negativ al unității AC, purtătorii de sarcină injectați vor fi eliberați din dispozitiv și, prin urmare, nu vor emite lumină. Datorită faptului că emisia de lumină are loc numai în timpul semiciclului de conducere, eficiența acestui dispozitiv AC. este mai mică decât cea a dispozitivelor DC. În plus, datorită caracteristicilor de capacitate ale dispozitivelor, performanța electroluminiscenței ambelor dispozitive de curent alternativ este dependentă de frecvență, iar performanța optimă este de obicei atinsă la frecvențe înalte de câțiva kiloherți, ceea ce le face dificil să fie compatibile cu puterea standard de curent alternativ de uz casnic la nivel scăzut. frecvente (50 hertzi/60 hertzi).
Recent, cineva a propus un dispozitiv electronic AC care poate funcționa la frecvențe de 50 Hz/60 Hz. Acest dispozitiv este format din două dispozitive paralele DC (vezi Figura 2c). Prin scurtcircuitarea electrică a electrozilor superiori ai celor două dispozitive și conectarea electrozilor coplanari inferiori la o sursă de curent alternativ, cele două dispozitive pot fi pornite alternativ. Din perspectiva circuitului, acest dispozitiv AC-DC se obține prin conectarea în serie a unui dispozitiv înainte și a unui dispozitiv invers. Când dispozitivul înainte este pornit, dispozitivul invers este oprit, acționând ca un rezistor. Datorită prezenței rezistenței, eficiența electroluminiscenței este relativ scăzută. În plus, dispozitivele care emit lumină AC pot funcționa numai la tensiune joasă și nu pot fi combinate direct cu electricitatea de uz casnic standard de 110 V/220 V. După cum se arată în Figura suplimentară 3 și Tabelul suplimentar 1, performanța (luminozitatea și eficiența energetică) a dispozitivelor de alimentare AC-DC raportate conduse de o tensiune AC ridicată este mai mică decât cea a dispozitivelor DC. Până în prezent, nu există un dispozitiv de alimentare AC-DC care să poată fi alimentat direct de electricitatea casnică la 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz și are o eficiență ridicată și o durată de viață lungă.
Chen Shuming și echipa sa de la Universitatea de Știință și Tehnologie de Sud au dezvoltat o diodă emițătoare de lumină cu puncte cuantice conectată în serie, folosind ca electrod intermediar oxid de zinc conductor transparent. Dioda poate funcționa în cicluri de curent alternativ pozitiv și negativ, cu eficiențe cuantice externe de 20,09% și, respectiv, 21,15%. În plus, prin conectarea mai multor dispozitive conectate în serie, panoul poate fi alimentat direct de curent alternativ de uz casnic, fără a fi nevoie de circuite complexe de backend. Sub unitatea de 220 V/50 Hz, eficiența energetică a panoului roșu plug and play este de 15,70. lm W-1, iar luminozitatea reglabilă poate ajunge până la 25834 cd m-2. Panoul LED cu punct cuantic plug and play dezvoltat poate produce surse de lumină în stare solidă economice, compacte, eficiente și stabile, care pot fi alimentate direct de curentul de curent alternativ de uz casnic.
Preluat de pe Lightingchina.com
Ora postării: 14-ian-2025