Ievads: Chen Shuming un citi no Dienvidu Zinātnes un tehnoloģijas universitātes ir izstrādājuši sērijveidā savienotu kvantu punktu gaismas diode, izmantojot caurspīdīgu vadošu indija cinka oksīdu kā starpposma elektrodu. Diode var darboties pozitīvā un negatīvā maiņstrāvas ciklos ar ārējo kvantu efektivitāti attiecīgi 20,09% un 21,15%. Turklāt, pievienojot vairākas sērijveidā savienotas ierīces, paneli var tieši darbināt ar mājsaimniecības maiņstrāvu, neizmantojot sarežģītas aizmugures shēmas. Izmantojot 220 V/50 Hz piedziņu, sarkanā plug and play paneļa jaudas efektivitāte ir 15,70 lm W-1, un regulējamais spilgtums var sasniegt līdz 25834 cd m-2.
Gaismas diodes (LED) ir kļuvušas par galveno apgaismojuma tehnoloģiju, pateicoties to augstajai efektivitātei, ilgajam kalpošanas laikam, cietvielu un vides drošības priekšrocībām, kas atbilst globālajam pieprasījumam pēc energoefektivitātes un vides ilgtspējības. Kā pusvadītāju pn diode LED var darboties tikai zemsprieguma līdzstrāvas (DC) avota piedziņā. Pateicoties vienvirziena un nepārtrauktai uzlādes iesmidzināšanai, lādiņi un džoula sildīšana uzkrājas ierīcē, tādējādi samazinot LED darbības stabilitāti. Turklāt globālā barošanas avota pamatā galvenokārt ir augstsprieguma maiņstrāva, un daudzas sadzīves tehnikas, piemēram, LED gaismas nevar tieši izmantot augstsprieguma maiņstrāvu. Tāpēc, ja LED darbina mājsaimniecības elektrība, ir nepieciešams papildu maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājs kā starpnieks, lai pārveidotu augstsprieguma maiņstrāvu zemsprieguma līdzstrāvā. Tipisks maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājs ietver transformatoru tīkla sprieguma samazināšanai un taisngrieža ķēdi maiņstrāvas ievades iztaisnošanai (sk. 1.a attēlu). Lai gan vairumam maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju pārveidošanas efektivitāte var sasniegt vairāk nekā 90%, pārveidošanas procesā joprojām ir enerģijas zudumi. Turklāt, lai pielāgotu gaismas diodes spilgtumu, ir jāizmanto īpaša piedziņas ķēde, lai regulētu līdzstrāvas barošanas avotu un nodrošinātu ideālu strāvu LED (skatiet 1.b papildu attēlu).
Vadītāja ķēdes uzticamība ietekmēs LED lukturu izturību. Tāpēc, ieviešot maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājus un līdzstrāvas draiverus, rodas ne tikai papildu izmaksas (kas veido aptuveni 17% no kopējām LED lampu izmaksām), bet arī palielina enerģijas patēriņu un samazina LED lampu izturību. Tāpēc ir ļoti vēlams izstrādāt LED vai elektroluminiscences (EL) ierīces, kuras var tieši darbināt ar sadzīves 110 V/220 V spriegumu 50 Hz/60 Hz, neizmantojot sarežģītas aizmugures elektroniskās ierīces.
Pēdējo desmitgažu laikā ir demonstrētas vairākas maiņstrāvas vadītas elektroluminiscences (AC-EL) ierīces. Tipisks maiņstrāvas elektroniskais balasts sastāv no fluorescējoša pulvera izstarojoša slāņa, kas iestiprināts starp diviem izolācijas slāņiem (2.a attēls). Izolācijas slāņa izmantošana novērš ārējo lādiņnesēju iesmidzināšanu, tāpēc caur ierīci neplūst līdzstrāva. Ierīcei ir kondensatora funkcija, un augsta maiņstrāvas elektriskā lauka piedziņā iekšēji radītie elektroni var pāriet no uztveršanas punkta uz emisijas slāni. Pēc pietiekamas kinētiskās enerģijas iegūšanas elektroni saduras ar luminiscējošu centru, radot eksitonus un izstaro gaismu. Sakarā ar nespēju ievadīt elektronus no ārpuses elektrodiem, šo ierīču spilgtums un efektivitāte ir ievērojami zemāka, kas ierobežo to pielietojumu apgaismojuma un displeja jomās.
Lai uzlabotu tā veiktspēju, cilvēki ir izstrādājuši maiņstrāvas elektroniskos balastus ar vienu izolācijas slāni (skatīt 2.b papildu attēlu). Šajā struktūrā maiņstrāvas piedziņas pozitīvā puscikla laikā no ārējā elektroda emisijas slānī tiek tieši ievadīts lādiņa nesējs; Efektīvu gaismas emisiju var novērot, rekombinējot ar cita veida lādiņa nesēju, kas ģenerēts iekšēji. Tomēr maiņstrāvas piedziņas negatīvā puscikla laikā ievadītie lādiņnesēji tiks atbrīvoti no ierīces un tāpēc neizstaro gaismu. Sakarā ar to, ka gaismas emisija notiek tikai braukšanas puscikla laikā, šīs maiņstrāvas ierīces efektivitāte ir zemāks nekā līdzstrāvas ierīcēm. Turklāt ierīču kapacitātes raksturlielumu dēļ abu maiņstrāvas ierīču elektroluminiscences veiktspēja ir atkarīga no frekvences, un optimāla veiktspēja parasti tiek sasniegta augstās frekvencēs vairāku kilohercu apmērā, kas apgrūtina to saderību ar standarta mājsaimniecības maiņstrāvu zemā līmenī. frekvences (50 Hz/60 Hz).
Nesen kāds ierosināja maiņstrāvas elektronisku ierīci, kas var darboties 50 Hz/60 Hz frekvencēs. Šī ierīce sastāv no divām paralēlām līdzstrāvas ierīcēm (sk. 2.c attēlu). Elektriski īssavienojot abu ierīču augšējos elektrodus un savienojot apakšējos koplanāros elektrodus ar maiņstrāvas avotu, abas ierīces var ieslēgt pārmaiņus. No ķēdes viedokļa šī maiņstrāvas līdzstrāvas ierīce tiek iegūta, virknē savienojot tiešās un atpakaļgaitas ierīci. Kad uz priekšu vērsta ierīce ir ieslēgta, reversā ierīce tiek izslēgta, darbojoties kā rezistors. Pretestības klātbūtnes dēļ elektroluminiscences efektivitāte ir salīdzinoši zema. Turklāt maiņstrāvas gaismu izstarojošās ierīces var darboties tikai ar zemu spriegumu, un tās nevar tieši apvienot ar 110 V/220 V standarta mājsaimniecības elektroenerģiju. Kā parādīts 3. papildu attēlā un 1. papildu tabulā, ziņoto maiņstrāvas līdzstrāvas ierīču veiktspēja (spilgtums un jaudas efektivitāte), ko darbina augsts maiņstrāvas spriegums, ir zemāka nekā līdzstrāvas ierīcēm. Pagaidām nav nevienas maiņstrāvas līdzstrāvas barošanas ierīces, ko varētu tieši darbināt ar mājsaimniecības elektrību pie 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, un tai ir augsta efektivitāte un ilgs kalpošanas laiks.
Chen Shuming un viņa komanda no Dienvidu Zinātnes un tehnoloģijas universitātes ir izstrādājuši virkni savienotu kvantu punktu gaismas diode, izmantojot caurspīdīgu vadošu indija cinka oksīdu kā starpposma elektrodu. Diode var darboties pozitīvā un negatīvā maiņstrāvas ciklos ar ārējo kvantu efektivitāti attiecīgi 20,09% un 21,15%. Turklāt, pievienojot vairākas sērijveidā savienotas ierīces, paneli var tieši darbināt ar mājsaimniecības maiņstrāvu, neizmantojot sarežģītas aizmugures shēmas. Izmantojot 220 V/50 Hz piedziņu, sarkanā plug and play paneļa jaudas efektivitāte ir 15,70 lm W-1, un regulējamais spilgtums var sasniegt līdz 25834 cd m-2. Izstrādātais plug and play kvantu punktu LED panelis var ražot ekonomiskus, kompaktus, efektīvus un stabilus cietvielu gaismas avotus, kurus var tieši darbināt ar mājsaimniecības maiņstrāvas elektrību.
Ņemts no Lightingchina.com
Izlikšanas laiks: 14. janvāris 2025. gada laikā