Ievads: Chen Shuming un citi no Dienvidu zinātnes un tehnoloģijas universitātes ir izstrādājuši sēriju savienotu kvantu punktu gaismas izstarojošu diodi, kā starpposma elektrodu, izmantojot caurspīdīgu vadošu indija cinka oksīdu. Diode var darboties ar pozitīviem un negatīviem mainīgiem strāvas cikliem, ar ārējo kvantu efektivitāti attiecīgi 20,09% un 21,15%. Turklāt, savienojot vairākas sērijas savienotas ierīces, paneli var tieši virzīt ar mājsaimniecības maiņstrāvas jaudu bez nepieciešamības pēc sarežģītām aizmugures shēmām. Zem 220 V/50 Hz piedziņas sarkanā spraudņa un atskaņošanas paneļa jaudas efektivitāte ir 15,70 lm W-1, un regulējamais spilgtums var sasniegt līdz 25834 CD M-2.
Gaismas izstarojošās diodes (gaismas diodes) ir kļuvušas par galveno apgaismojuma tehnoloģiju, pateicoties to augstajai efektivitātei, ilgstošajai dzīves ilgumam, cietvielu un vides drošības priekšrocībām, apmierinot globālo pieprasījumu pēc energoefektivitātes un vides ilgtspējības. Kā pusvadītāju PN diode, LED var darboties tikai zem zemsprieguma līdzstrāvas (DC) avota piedziņas. Sakarā ar vienvirziena un nepārtrauktas lādēšanas iesmidzināšanu ierīcē uzkrājas lādiņi un džoula sildīšana, tādējādi samazinot LED darbības stabilitāti. Turklāt globālais barošanas avots galvenokārt ir balstīts uz augstsprieguma maiņstrāvas strāvu, un daudzās mājsaimniecības ierīcēs, piemēram, LED gaismās, nevar tieši izmantot augstsprieguma maiņstrāvas strāvu. Tāpēc, ja LED virza mājsaimniecības elektrība, kā starpnieks ir nepieciešams papildu AC-DC pārveidotājs, lai pārveidotu augstsprieguma maiņstrāvas jaudu zemsprieguma līdzstrāvas jaudā. Tipisks AC-DC pārveidotājs ietver transformatoru tīkla sprieguma samazināšanai un taisngrieža ķēdi maiņstrāvas ieejas labošanai (sk. 1.A attēlu). Lai arī vairuma AC-DC pārveidotāju konvertēšanas efektivitāte var sasniegt vairāk nekā 90%, konvertēšanas procesā joprojām pastāv enerģijas zudums. Turklāt, lai pielāgotu gaismas diodes spilgtumu, līdzstrāvas barošanas avota regulēšanai jāizmanto īpaša braukšanas ķēde un nodrošina ideālu strāvu LED (sk. 1.B papildinājumu).
Vadītāja ķēdes ticamība ietekmēs LED gaismas izturību. Tāpēc, ieviešot AC-DC pārveidotāju un DC draiveru, rodas ne tikai papildu izmaksas (veidojot apmēram 17% no kopējām LED lukturu izmaksām), bet arī palielina enerģijas patēriņu un samazina LED lukturu izturību. Tāpēc LED vai elektroluminiscējošu (EL) ierīču izstrāde, kuras var tieši vadīt ar mājsaimniecību 110 V/220 V spriegumi 50 Hz/60 Hz, bez nepieciešamības pēc sarežģītām aizmugures elektroniskajām ierīcēm ir ļoti vēlama.
Pēdējo gadu desmitu laikā ir parādītas vairākas ar maiņstrāvu balstītas elektroluminiscējošas (AC-EL) ierīces. Tipisks maiņstrāvas elektroniskais balasts sastāv no dienasgaismas pulvera, kas izstaro slāni, kas novietots starp diviem izolācijas slāņiem (2.A attēls). Izolācijas slāņa izmantošana novērš ārējo lādiņu nesēju injekciju, tāpēc caur ierīci plūst tiešās strāvas. Ierīcei ir kondensatora funkcija, un zem augsta maiņstrāvas elektriskā lauka piedziņas elektroni, kas ģenerēti iekšēji, var tuneli no uztveršanas punkta līdz emisijas slānim. Pēc pietiekamas kinētiskās enerģijas iegūšanas elektroni saduras ar luminiscējošo centru, ražojot eksitonus un izstarojot gaismu. Sakarā ar nespēju ievadīt elektronus no ārpus elektrodiem, šo ierīču spilgtums un efektivitāte ir ievērojami zemāka, kas ierobežo to pielietojumu apgaismojuma un displeja laukos.
Lai uzlabotu tā veiktspēju, cilvēki ir izstrādājuši maiņstrāvas elektroniskos balastus ar vienu izolācijas slāni (sk. 2.b attēlu). Šajā struktūrā, pozitīvā maiņstrāvas piedziņas cikla laikā, no ārējā elektroda ir tieši ievadīts lādiņa nesējs emisijas slānī; Efektīvu gaismas emisiju var novērot ar rekombināciju ar cita veida lādiņa nesēju, kas ģenerēts iekšēji. Tomēr negatīvā maiņstrāvas piedziņas cikla laikā injicētie lādiņa nesēji tiks atbrīvoti no ierīces un tāpēc neizdosies gaismā. Padariet faktu, ka gaismas emisija notiek tikai braukšanas cikla laikā, šīs maiņstrāvas ierīces efektivitāte ir zemāka nekā DC ierīcēm. Turklāt, ņemot vērā ierīču kapacitātes raksturlielumus, abu maiņstrāvu ierīču elektroluminiscences veiktspēja ir atkarīga no frekvences, un optimālo veiktspēju parasti panāk ar lielām frekvencēm vairākās kilohercā, kas padara tos grūti savietojamus ar standarta mājsaimniecības maiņstrāvas jaudu zemās frekvencēs (50 herc/60 hertz).
Nesen kāds ierosināja maiņstrāvas elektronisko ierīci, kas var darboties ar frekvencēm 50 Hz/60 Hz. Šī ierīce sastāv no divām paralēlām līdzstrāvas ierīcēm (sk. 2.c attēlu). Elektriski saīsinot abu ierīču augšējos elektrodus un savienojot apakšējos kopas elektrodus ar maiņstrāvas avotu, abas ierīces var pārmaiņus ieslēgt. Raugoties no ķēdes viedokļa, šo AC-DC ierīci iegūst, savienojot virkni uz priekšu un apgrieztu ierīci. Kad priekšējā ierīce ir ieslēgta, apgrieztā ierīce tiek izslēgta, darbojoties kā rezistors. Pretestības klātbūtnes dēļ elektroluminiscences efektivitāte ir salīdzinoši zema. Turklāt maiņstrāvas gaismas izstarojošās ierīces var darboties tikai ar zemu spriegumu, un tās nevar tieši kombinēt ar 110 V/220 V standarta mājsaimniecības elektrību. Kā parādīts 3. papildu attēlā un 1. papildinājumā, ziņoto AC-DC jaudas ierīču veiktspēja (spilgtuma un jaudas efektivitāte), ko vada augsts maiņstrāvas spriegums, ir zemāka nekā līdzstrāvas ierīcēm. Pagaidām nav AC-DC barošanas ierīces, kuru varētu tieši vadīt mājsaimniecības elektrība pie 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, un tai ir augsta efektivitāte un ilgs kalpošanas laiks.
Čens Šumings un viņa komanda no Dienvidu zinātnes un tehnoloģijas universitātes ir izstrādājusi sēriju savienotu kvantu punktu gaismas izstarojošu diodi, izmantojot caurspīdīgu vadošu indija cinka oksīdu kā starpposma elektrodu. Diode var darboties ar pozitīviem un negatīviem mainīgiem strāvas cikliem, ar ārējo kvantu efektivitāti attiecīgi 20,09% un 21,15%. Turklāt, savienojot vairākas sērijas savienotas ierīces, paneli var tieši virzīt ar mājsaimniecības maiņstrāvas jaudu bez nepieciešamības pēc sarežģītām aizmugures ķēdēm. Saskaņā ar 220 V/50 Hz piedziņu sarkanā spraudņa un atskaņošanas paneļa jaudas efektivitāte ir 15,70 lm W-1, un regulējamais spilgtums var sasniegt līdz 25834 CD M-2. Izstrādātais spraudņa un atskaņošanas kvantu punktu LED panelis var radīt ekonomiskus, kompaktus, efektīvus un stabilus cietvielu gaismas avotus, kurus var tieši darbināt ar mājsaimniecības maiņstrāvas elektrību.
Ņemts no lightingchina.com
Pasta laiks: janvāris-14-2025