Sissejuhatus: Chen Shuming ja teised Southern University of Science and Technology on välja töötanud järjestikku ühendatud kvantpunktvalgusdioodi, kasutades vaheelektroodina läbipaistvat juhtivat indiumtsinkoksiidi. Diood võib töötada positiivse ja negatiivse vahelduvvoolu tsüklites, mille väline kvantefektiivsus on vastavalt 20,09% ja 21,15%. Lisaks saab mitme järjestikku ühendatud seadme ühendamisel paneeli juhtida otse majapidamises kasutatava vahelduvvooluga, ilma et oleks vaja keerulisi taustaahelaid. 220 V/50 Hz ajami korral on punase plug and play paneeli võimsustõhusus 15,70 lm W-1 ja reguleeritav heledus võib ulatuda kuni 25834 cd m-2.
Valgusdioodid (LED) on muutunud peamiseks valgustustehnoloogiaks tänu nende suurele tõhususele, pikale elueale, tahkis- ja keskkonnaohutuse eelistele, mis vastavad ülemaailmsele nõudlusele energiatõhususe ja keskkonnasäästlikkuse järele. Pooljuht-pn-dioodina saab LED töötada ainult madalpinge alalisvooluallika (DC) ajami all. Tänu ühesuunalisele ja pidevale laengu sissepritsele kogunevad seadmesse laengud ja džauli kuumenemine, vähendades sellega LED-i tööstabiilsust. Lisaks põhineb ülemaailmne toiteallikas peamiselt kõrgepinge vahelduvvoolul ja paljud kodumasinad, näiteks LED-valgustid, ei saa kõrgepinge vahelduvvoolu otseselt kasutada. Seetõttu, kui LED-i juhitakse majapidamises kasutatava elektrienergiaga, on kõrgepinge vahelduvvoolu madalpinge alalisvooluks muutmiseks vaja täiendavat AC-DC muundurit. Tüüpiline AC-DC muundur sisaldab trafot võrgupinge vähendamiseks ja alaldi ahelat vahelduvvoolu sisendi alaldamiseks (vt joonis 1a). Kuigi enamiku vahelduv-alalisvoolu muundurite muundamise efektiivsus võib ulatuda üle 90%, esineb muundamise käigus ikkagi energiakadu. Lisaks tuleks LED-i heleduse reguleerimiseks kasutada alalisvoolu toiteallika reguleerimiseks ja LED-i jaoks ideaalse voolu tagamiseks spetsiaalset juhtimisahelat (vt lisajoonis 1b).
Juhi ahela töökindlus mõjutab LED-tulede vastupidavust. Seetõttu ei too AC-DC muundurite ja alalisvoolu draiverite kasutuselevõtt mitte ainult lisakulusid (moodustades umbes 17% LED-lampide kogumaksumusest), vaid suurendab ka voolutarbimist ja vähendab LED-lampide vastupidavust. Seetõttu on väga soovitav töötada välja LED- või elektroluminestsentsseadmed (EL), mida saab otse juhtida majapidamises kasutatavate 110 V/220 V pingetega 50 Hz/60 Hz, ilma et oleks vaja keerulisi taustaelektronikaseadmeid.
Viimastel aastakümnetel on demonstreeritud mitmeid vahelduvvooluga elektroluminestsentsseadmeid (AC-EL). Tüüpiline vahelduvvoolu elektrooniline liiteseadis koosneb fluorestseeruvast pulbrit kiirgavast kihist, mis paikneb kahe isolatsioonikihi vahel (joonis 2a). Isolatsioonikihi kasutamine takistab väliste laengukandjate sissepritse, mistõttu ei liigu seadmest läbi alalisvool. Seadmel on kondensaatori funktsioon ja tugeva vahelduvvoolu elektrivälja jõul saavad sisemiselt genereeritud elektronid püüdmispunktist emissioonikihti tunneldada. Pärast piisava kineetilise energia saamist põrkuvad elektronid luminestsentstsentriga, tekitades eksitoneid ja kiirgades valgust. Kuna elektrone ei ole võimalik süstida väljastpoolt elektroode, on nende seadmete heledus ja efektiivsus oluliselt madalam, mis piirab nende rakendusi valgustuse ja kuvari valdkonnas.
Selle jõudluse parandamiseks on inimesed kavandanud ühe isolatsioonikihiga vahelduvvoolu elektroonilisi liiteseadmeid (vt lisajoonis 2b). Selles struktuuris süstitakse vahelduvvoolu ajami positiivse pooltsükli jooksul laengukandja väliselt elektroodilt otse emissioonikihti; Tõhusat valguse emissiooni saab jälgida rekombinatsioonil teist tüüpi laengukandjatega, mis on genereeritud sisemiselt. Vahelduvvooluajami negatiivse pooltsükli ajal aga vabastatakse sisestatud laengukandjad seadmest ja seetõttu ei kiirga nad valgust. Kuna valguse emissioon toimub ainult poole sõidutsükli jooksul, on selle vahelduvvooluseadme tõhusus. on madalam kui alalisvooluseadmetel. Lisaks on seadmete mahtuvusomaduste tõttu mõlema vahelduvvooluseadme elektroluminestsentsi jõudlus sõltuv sagedusest ning optimaalne jõudlus saavutatakse tavaliselt mitme kilohertsi kõrgetel sagedustel, mis muudab nende ühilduvuse tavalise majapidamises kasutatava vahelduvvooluga madalal voolul keeruliseks. sagedused (50 hertsi/60 hertsi).
Hiljuti pakkus keegi välja vahelduvvoolu elektroonilise seadme, mis suudab töötada sagedustel 50 Hz/60 Hz. See seade koosneb kahest paralleelsest alalisvooluseadmest (vt joonis 2c). Lühistades elektriliselt kahe seadme ülemised elektroodid ja ühendades alumised tasapinnalised elektroodid vahelduvvoolu toiteallikaga, saab kahte seadet vaheldumisi sisse lülitada. Ahela vaatenurgast saadakse see AC-DC seade, ühendades järjestikku päri- ja tagasisuunaseadme. Kui edasi-tagasi seade on sisse lülitatud, lülitatakse tagurpidi seade välja, toimides takistina. Takistuse olemasolu tõttu on elektroluminestsentsi efektiivsus suhteliselt madal. Lisaks saavad vahelduvvoolu valgust kiirgavad seadmed töötada ainult madalpingel ja neid ei saa otseselt kombineerida 110 V/220 V standardse majapidamiselektriga. Nagu on näidatud lisajoonisel 3 ja täiendaval tabelis 1, on kõrge vahelduvpingega töötavate vahelduvvoolu-alalisvooluseadmete jõudlus (heledus ja energiatõhusus) madalam kui alalisvooluseadmetel. Siiani ei ole ühtegi vahelduv-alalisvooluseadet, mida saaks otse majapidamises kasutatava elektriga juhtida pingega 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz ning millel on kõrge kasutegur ja pikk kasutusiga.
Chen Shuming ja tema meeskond Lõuna-Teadus- ja Tehnoloogiaülikoolist on välja töötanud järjestikku ühendatud kvantpunktvalgusdioodi, kasutades vaheelektroodina läbipaistvat juhtivat indiumtsinkoksiidi. Diood võib töötada positiivse ja negatiivse vahelduvvoolu tsüklites, mille väline kvantefektiivsus on vastavalt 20,09% ja 21,15%. Lisaks saab mitme järjestikku ühendatud seadme ühendamisel paneeli juhtida otse majapidamises kasutatava vahelduvvooluga, ilma et oleks vaja keerulisi taustaahelaid. 220 V/50 Hz ajami korral on punase plug and play paneeli võimsustõhusus 15,70 lm W-1 ja reguleeritav heledus võib ulatuda kuni 25834 cd m-2. Välja töötatud plug and play kvantpunkt-LED-paneel suudab toota ökonoomseid, kompaktseid, tõhusaid ja stabiilseid pooljuhtvalgusallikaid, mida saab toita otse majapidamises kasutatavast vahelduvvoolust.
Võetud saidilt Lightingchina.com
Postitusaeg: 14. jaanuar 2025