Uvod: Chen Shuming in drugi z južne univerze za znanost in tehnologijo so razvili serijsko povezano diodo kvantne pike z uporabo prozornega prevodne indijeve cinkove okside kot vmesno elektrodo. Dioda lahko deluje v pozitivnih in negativnih ciklih izmeničnega toka z zunanjo kvantno učinkovitostjo 20,09% oziroma 21,15%. Poleg tega lahko s povezovanjem več serijskih priključenih naprav ploščo neposredno poganja gospodinjska moč, ne da bi potrebovali zapletena zaledna vezja. Pod pogonom 220 V/50 Hz je učinkovitost moči rdečega vtiča in plošče Play 15,70 LM W-1, nastavljiva svetlost pa lahko doseže do 25834 CD M-2.
Lahke diode (LED) so postale glavna tehnologija razsvetljave zaradi svoje visoke učinkovitosti, dolge življenjske dobe, prednosti v trdnih in okoljskih varnosti, ki izpolnjujejo globalno povpraševanje po energetski učinkovitosti in okoljski trajnosti. Kot polprevodniška PN dioda lahko LED deluje samo pod pogonom vira nizkonapetostnega neposrednega toka (DC). Zaradi enosmernega in neprekinjenega vbrizgavanja naboja se v napravi nabirajo naboji in joule ogrevanje, s čimer se zmanjša operativna stabilnost LED. Poleg tega globalni napajalnik temelji predvsem na visokonapetostnem izmeničnem toku, številne gospodinjske naprave, kot so LED luči, ne morejo neposredno uporabljati visokonapetostni izmenični tok. Zato, ko LED poganja električna energija v gospodinjstvu, je kot posrednik potreben dodaten AC-DC pretvornik za pretvorbo visokonapetostnih izmeničnih moči v nizkonapetostno DC moč. Tipični AC-DC pretvornik vključuje transformator za zmanjšanje napetosti omrežja in usmerni vezje za odpravljanje izmeničnega vhoda (glej sliko 1A). Čeprav lahko učinkovitost pretvorbe večine AC-DC pretvornikov doseže več kot 90%, med pretvorbo še vedno obstaja izguba energije. Poleg tega je treba za prilagoditev svetlosti LED uporabiti namensko vozniško vezje za uravnavanje napajanja DC in zagotoviti idealen tok za LED (glej dodatno sliko 1B).
Zanesljivost gonilnega vezja bo vplivala na trajnost LED luči. Zato uvedba pretvornikov AC-DC in DC gonilniki ne povzročajo le dodatnih stroškov (kar predstavlja približno 17% celotnih stroškov LED svetilke), ampak tudi poveča porabo energije in zmanjšuje trajnost LED svetilk. Zato je razvijanje LED ali elektroluminiscentnih (EL) naprav, ki jih lahko neposredno poganja gospodinjstvo 110 V/220 V napetosti 50 Hz/60 Hz brez potrebe po zapletenih zalednih elektronskih napravah zelo zaželeno.
V zadnjih nekaj desetletjih je bilo dokazanih več elektroluminiscentnih (AC-EL) naprav. Tipičen izmenični elektronski balast je sestavljen iz fluorescentne plasti, ki oddaja plast, zasut med dvema izolacijskima plastma (slika 2A). Uporaba izolacijske plasti preprečuje vbrizgavanje zunanjih nosilcev naboja, tako da skozi napravo ne teče neposrednega toka. Naprava ima funkcijo kondenzatorja in pod pogonom visokega izmeničnega električnega polja lahko elektroni, ustvarjeni notranje, tunel lahko od zajemu do plasti emisije. Po pridobitvi zadostne kinetične energije se elektroni trčijo v luminiscentno središče in proizvajajo ekscitone in oddajajo svetlobo. Zaradi nezmožnosti vbrizgavanja elektronov zunaj elektrod sta svetlost in učinkovitost teh naprav bistveno manjša, kar omejuje njihovo uporabo na poljih osvetlitve in prikazovanja.
Da bi izboljšali njegovo delovanje, so ljudje oblikovali AC elektronske balaste z enim izolacijskim slojem (glej dodatno sliko 2B). V tej strukturi se med pozitivnim polovičnim ciklom izmeničnega pogona neposredno vbrizga v emisijsko plast iz zunanje elektrode; Učinkovito emisijo svetlobe lahko opazimo z rekombinacijo z drugo vrsto nosilca naboja, ki se ustvari interno. Vendar pa se med negativnim polovičnim ciklom izmeničnega pogona sprostijo nosilci naboja iz naprave in zato ne bodo oddajali svetlobe. Dejstvo, da se svetlobna emisija zgodi le med pol cikla vožnje, je učinkovitost te AC naprave nižja kot pri DC naprav. Poleg tega je zaradi značilnosti kapacitivnosti naprav zmogljivost elektroluminiscence obeh AC naprav odvisna od frekvence, optimalna zmogljivost pa se običajno doseže pri visokih frekvencah več kilohertz, zaradi česar so težko biti združljivi s standardno močjo gospodinjstva pri nizkih frekvencah (50 hertz/60 hertz).
Pred kratkim je nekdo predlagal izmenično elektronsko napravo, ki lahko deluje pri frekvencah 50 Hz/60 Hz. Ta naprava je sestavljena iz dveh vzporednih DC naprav (glej sliko 2C). Z električno kratkim stikom zgornjih elektrod obeh naprav in povezovanjem spodnjih koplanarnih elektrod z virom napajanja izmeničnega toka se lahko obe napravi izmenično vklopi. Z vidika vezja se ta naprava AC-DC pridobi s povezovanjem predhodne naprave in povratne naprave. Ko je vklopljena naprava, je obratna naprava izklopljena in deluje kot upor. Zaradi prisotnosti odpornosti je učinkovitost elektroluminiscence relativno nizka. Poleg tega lahko naprave, ki oddajajo AC, delujejo le pri nizki napetosti in jih ni mogoče neposredno kombinirati s standardno gospodinjsko elektriko 110 V/220 V. Kot je prikazano na dodatni sliki 3 in dodatni tabeli 1, je zmogljivost (svetlost in učinkovitost energije) prijavljenih napajalnih naprav AC-DC, ki jih poganja visoka napetost izmenične napetosti, nižja od zmogljivosti DC naprav. Zaenkrat ni naprave za napajanje AC-DC, ki bi jo lahko neposredno poganjala električna energija gospodinjstva pri 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz in ima visoko učinkovitost in dolgo življenjsko dobo.
Chen Shuming in njegova ekipa z južne univerze za znanost in tehnologijo sta razvila serijo povezane diode kvantne pike z uporabo prozornega prevodne indijeve cinkove okside kot vmesno elektrodo. Dioda lahko deluje v pozitivnih in negativnih ciklih izmeničnega toka z zunanjo kvantno učinkovitostjo 20,09% oziroma 21,15%. Poleg tega lahko s povezovanjem več serijskih priključenih naprav to ploščo neposredno poganjamo z gospodinjskim izmeničnim napajanjem brez potrebe po zapletenih zalednih vezjih. Pogon 220 V/50 Hz, učinkovitost moči rdečega vtiča in igralne plošče je 15,70 lm W-1, nastavljiva svetlost pa lahko doseže do 25834 CD M-2. Razvita plošča Plug and Play Quantum Dot LED lahko proizvaja ekonomične, kompaktne, učinkovite in stabilne vire svetlobe v trdnem stanju, ki jih lahko neposredno poganja električna energija gospodinjstva.
Vzeto s Lightingchina.com
Čas objave: januar-14-2025