Bevezetés: Chen Shuming és mások, a Southern University of Science and Technology munkatársai egy sorba kapcsolt kvantumpontos fénykibocsátó diódát fejlesztettek ki, amely során átlátszó vezetőképes indium-cink-oxidot használnak közbenső elektródaként. A dióda pozitív és negatív váltakozó áramú ciklusban is működhet, 20,09% és 21,15% külső kvantumhatékonysággal. Ezenkívül több sorosan csatlakoztatott eszköz csatlakoztatásával a panel közvetlenül meghajtható háztartási váltakozó áramról anélkül, hogy bonyolult háttéráramkörökre lenne szükség. A 220 V/50 Hz-es hajtás mellett a piros plug and play panel energiahatékonysága 15,70 lm W-1, az állítható fényerő pedig akár 25834 cd m-2-t is elérhet.
A fénykibocsátó diódák (LED) a fő világítástechnikai technológiává váltak nagy hatékonyságuk, hosszú élettartamuk, szilárdtest- és környezetbiztonsági előnyeik miatt, amelyek kielégítik az energiahatékonyság és a környezeti fenntarthatóság iránti globális igényeket. Félvezető pn diódaként a LED csak kisfeszültségű egyenáramú (DC) forrás hajtása alatt működik. Az egyirányú és folyamatos töltésinjektálásnak köszönhetően a töltések és a Joule-fűtés felgyülemlik a készülékben, csökkentve ezzel a LED működési stabilitását. Ezenkívül a globális tápellátás főként nagyfeszültségű váltóáramra épül, és sok háztartási készülék, például a LED-lámpák nem képesek közvetlenül nagyfeszültségű váltóáramot használni. Ezért, ha a LED-et háztartási elektromosság hajtja, egy további AC-DC konverterre van szükség közvetítőként a nagyfeszültségű váltóáram kisfeszültségű egyenárammá alakításához. Egy tipikus AC-DC átalakító tartalmaz egy transzformátort a hálózati feszültség csökkentésére és egy egyenirányító áramkört az AC bemenet egyenirányításához (lásd az 1a ábrát). Bár a legtöbb AC-DC konverter konverziós hatásfoka elérheti a 90%-ot, az átalakítási folyamat során továbbra is energiaveszteség lép fel. Ezenkívül a LED fényerejének beállításához külön meghajtó áramkört kell használni az egyenáramú tápellátás szabályozására és a LED ideális áramának biztosítására (lásd az 1b kiegészítő ábrát).
A meghajtó áramkör megbízhatósága befolyásolja a LED-lámpák tartósságát. Ezért az AC-DC konverterek és egyenáramú meghajtók bevezetése nemcsak többletköltséggel jár (ez a LED-lámpák teljes költségének körülbelül 17%-át teszi ki), hanem növeli az energiafogyasztást és csökkenti a LED-lámpák tartósságát is. Ezért nagyon kívánatos olyan LED-es vagy elektrolumineszcens (EL) eszközök kifejlesztése, amelyek közvetlenül meghajthatók 50 Hz/60 Hz-es háztartási 110 V/220 V-os feszültségekkel anélkül, hogy bonyolult háttér elektronikai eszközökre lenne szükség.
Az elmúlt néhány évtizedben számos váltakozó áramú elektrolumineszcens (AC-EL) eszközt demonstráltak. Egy tipikus váltakozó áramú elektronikus előtét egy fluoreszkáló port kibocsátó rétegből áll, amely két szigetelőréteg közé helyezkedik el (2a. ábra). A szigetelőréteg alkalmazása megakadályozza a külső töltéshordozók befecskendezését, így a készüléken nem folyik át egyenáram. Az eszköz kondenzátor funkcióval rendelkezik, és erős váltakozó áramú elektromos tér hajtása alatt a belsőleg generált elektronok alagúttal tudnak eljutni a befogási ponttól az emissziós rétegig. Elegendő kinetikus energia elérése után az elektronok ütköznek a lumineszcens központtal, excitonokat termelve és fényt bocsátva ki. Mivel az elektródákon kívülről nem tudnak elektronokat injektálni, ezeknek az eszközöknek a fényereje és hatékonysága lényegesen alacsonyabb, ami korlátozza alkalmazásukat a világítás és a kijelző területén.
A teljesítmény javítása érdekében az emberek AC elektronikus előtéteket terveztek egyetlen szigetelőréteggel (lásd a 2b kiegészítő ábrát). Ebben a szerkezetben a váltakozó áramú hajtás pozitív félciklusa során egy töltéshordozót közvetlenül injektálnak az emissziós rétegbe a külső elektródáról; Hatékony fénykibocsátás figyelhető meg egy másik típusú, belsőleg generált töltéshordozóval való rekombinációval. A váltakozó áramú hajtás negatív félciklusa során azonban a befecskendezett töltéshordozók kiszabadulnak a készülékből, ezért nem bocsátanak ki fényt. Mivel a fénykibocsátás csak a vezetés félciklusa alatt történik, ennek a váltakozó áramú eszköznek a hatékonysága alacsonyabb, mint a DC eszközöké. Ezen túlmenően a készülékek kapacitási jellemzőiből adódóan mindkét váltóáramú eszköz elektrolumineszcencia teljesítménye frekvenciafüggő, és az optimális teljesítmény általában magas, több kilohertzes frekvencián érhető el, ami megnehezíti, hogy alacsonyan kompatibilisek legyenek a szabványos háztartási váltóárammal. frekvenciák (50 hertz/60 hertz).
Nemrég valaki javasolt egy váltakozó áramú elektronikus eszközt, amely 50 Hz/60 Hz frekvencián tud működni. Ez az eszköz két párhuzamos egyenáramú eszközből áll (lásd a 2c ábrát). A két eszköz felső elektródáinak elektromos rövidre zárásával és az alsó koplanáris elektródák váltóáramú áramforráshoz történő csatlakoztatásával a két eszköz felváltva kapcsolható be. Áramkör szempontjából ez az AC-DC eszköz egy előremenő és egy hátrameneti eszköz sorba kapcsolásával érhető el. Amikor az előremenő eszköz be van kapcsolva, a hátrameneti eszköz kikapcsol, és ellenállásként működik. Az ellenállás jelenléte miatt az elektrolumineszcencia hatásfoka viszonylag alacsony. Ezenkívül az AC fénykibocsátó eszközök csak alacsony feszültségen működhetnek, és nem kombinálhatók közvetlenül 110 V/220 V szabványos háztartási árammal. Amint az a 3. kiegészítő ábrán és az 1. kiegészítő táblázaton látható, a nagy váltakozó feszültséggel hajtott AC-DC tápegységek teljesítménye (fényerő és energiahatékonyság) alacsonyabb, mint az egyenáramú eszközöké. Egyelőre nincs olyan AC-DC tápegység, amely közvetlenül 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz feszültségű háztartási árammal meghajtható, nagy hatásfokkal és hosszú élettartammal rendelkezik.
Chen Shuming és csapata, a Southern University of Science and Technology munkatársa egy sorba kapcsolt kvantumpontos fénykibocsátó diódát fejlesztett ki, amely közbenső elektródként átlátszó vezetőképes indium-cink-oxidot használ. A dióda pozitív és negatív váltakozó áramú ciklusban is működhet, 20,09% és 21,15% külső kvantumhatékonysággal. Ezenkívül több sorosan csatlakoztatott eszköz csatlakoztatásával a panel közvetlenül meghajtható háztartási váltakozó áramról anélkül, hogy bonyolult háttéráramkörökre lenne szükség. 220 V/50 Hz hajtás mellett a piros plug and play panel energiahatékonysága 15,70 lm W-1, az állítható fényerő pedig akár 25834 cd m-2-t is elérhet. A kifejlesztett plug and play kvantumpontos LED panel gazdaságos, kompakt, hatékony és stabil szilárdtest fényforrásokat képes előállítani, amelyek közvetlenül a háztartási váltakozó áramú árammal táplálhatók.
A Lightingchina.com oldalról készült
Feladás időpontja: 2025. január 14