Вступ: Чень Шумін та інші з Південного науково-технічного університету розробили світловипромінювальний діод із послідовним з’єднанням квантових точок, використовуючи прозорий провідний оксид індію та цинку як проміжний електрод. Діод може працювати як при позитивному, так і при негативному циклах змінного струму, із зовнішньою квантовою ефективністю 20,09% і 21,15% відповідно. Крім того, підключивши декілька послідовно з’єднаних пристроїв, панель може керуватися безпосередньо побутовою мережею змінного струму без потреби у складних внутрішніх схемах. При напрузі 220 В/50 Гц енергоефективність червоної панелі Plug and Play становить 15,70 лм Вт-1, а регульована яскравість може досягати 25834 кд м-2.
Світлодіоди (світлодіоди) стали основною технологією освітлення завдяки своїй високій ефективності, тривалому терміну служби, перевагам у твердому тілі та екологічній безпеці, що відповідає глобальному попиту на енергоефективність та екологічність. Як напівпровідниковий pn-діод, світлодіод може працювати лише під керуванням низьковольтного джерела постійного струму (DC). Завдяки односпрямованому та безперервному введенню заряду заряди та джоулев нагрів накопичуються всередині пристрою, тим самим знижуючи стабільність роботи світлодіода. Крім того, глобальне електропостачання в основному базується на змінному струмі високої напруги, і багато побутових приладів, таких як світлодіодні ліхтарі, не можуть безпосередньо використовувати змінний струм високої напруги. Тому, коли світлодіод живиться від побутової електроенергії, потрібен додатковий перетворювач змінного струму в постійний струм як посередник для перетворення високовольтної енергії змінного струму в низьковольтну потужність постійного струму. Типовий перетворювач AC-DC містить трансформатор для зниження напруги мережі та схему випрямляча для випрямлення вхідного змінного струму (див. рис. 1а). Хоча ефективність перетворення більшості перетворювачів змінного струму в постійний може сягати понад 90%, під час процесу перетворення все одно відбувається втрата енергії. Крім того, для регулювання яскравості світлодіода слід використовувати спеціальну схему керування для регулювання джерела живлення постійного струму та забезпечення ідеального струму для світлодіода (див. Додатковий малюнок 1b).
Надійність схеми драйвера вплине на довговічність світлодіодних ліхтарів. Таким чином, впровадження перетворювачів AC-DC і драйверів постійного струму не тільки спричиняє додаткові витрати (що становлять близько 17% від загальної вартості світлодіодних ламп), але також збільшує споживання електроенергії та знижує довговічність світлодіодних ламп. Тому розробка світлодіодних або електролюмінесцентних (EL) пристроїв, які можуть безпосередньо керуватися побутовою напругою 110 В/220 В 50 Гц/60 Гц без потреби у складних електронних пристроях, є дуже бажаною.
За останні кілька десятиліть було продемонстровано кілька електролюмінесцентних (AC-EL) пристроїв із змінним струмом. Типовий електронний баласт змінного струму складається з шару, що випромінює флуоресцентний порошок, розміщеного між двома ізоляційними шарами (рис. 2а). Використання шару ізоляції запобігає введенню зовнішніх носіїв заряду, тому через пристрій не протікає постійний струм. Пристрій виконує функцію конденсатора, і під впливом сильного електричного поля змінного струму електрони, що генеруються всередині, можуть тунелюватися від точки захоплення до емісійного шару. Після отримання достатньої кінетичної енергії електрони стикаються з люмінесцентним центром, створюючи екситони та випромінюючи світло. Через неможливість інжектувати електрони ззовні електродів, яскравість і ефективність цих пристроїв значно нижчі, що обмежує їх застосування в області освітлення та відображення.
Щоб покращити його продуктивність, люди розробили електронні баласти змінного струму з одним шаром ізоляції (див. Додатковий малюнок 2b). У цій структурі під час позитивного півперіоду приводу змінного струму носій заряду безпосередньо вводиться в емісійний шар із зовнішнього електрода; Ефективне випромінювання світла можна спостерігати шляхом рекомбінації з іншим типом носія заряду, що генерується всередині. Однак під час негативного напівперіоду приводу змінного струму введені носії заряду будуть вивільнені з пристрою і, отже, не випромінюватимуть світло. Через те, що випромінювання світла відбувається лише під час напівциклу керування, ефективність цього пристрою змінного струму нижче, ніж у пристроїв постійного струму. Крім того, завдяки ємнісним характеристикам пристроїв електролюмінесцентні характеристики обох пристроїв змінного струму залежать від частоти, і оптимальна продуктивність зазвичай досягається на високих частотах у кілька кілогерц, що ускладнює їх сумісність зі стандартною побутовою мережею змінного струму на низьких частотах. частоти (50 герц/60 герц).
Нещодавно хтось запропонував електронний пристрій змінного струму, який може працювати на частотах 50/60 Гц. Цей пристрій складається з двох паралельних пристроїв постійного струму (див. малюнок 2c). Шляхом електричного замикання верхніх електродів двох пристроїв і підключення нижніх компланарних електродів до джерела змінного струму можна по черзі вмикати два пристрої. З точки зору схеми, цей пристрій змінного/постійного струму отримується шляхом послідовного з’єднання пристрою прямого та зворотного пристроїв. При включенні прямого пристрою зворотний пристрій вимикається, діючи як резистор. Через наявність опору ефективність електролюмінесценції є відносно низькою. Крім того, світловипромінювальні пристрої змінного струму можуть працювати лише при низькій напрузі та не можуть безпосередньо поєднуватися зі стандартною побутовою електроенергією 110 В/220 В. Як показано на Додатковому малюнку 3 і Додатковій таблиці 1, продуктивність (яскравість і енергоефективність) заявлених пристроїв живлення змінного і постійного струму, що працюють від високої напруги змінного струму, нижча, ніж у пристроїв постійного струму. Поки що не існує жодного пристрою живлення змінного та постійного струму, який можна було б напряму керувати побутовою електрикою 110 В/220 В, 50 Гц/60 Гц і мав високу ефективність і тривалий термін служби.
Чень Шумін і його команда з Південного науково-технічного університету розробили світловипромінювальний діод з квантовими точками з послідовним підключенням, використовуючи прозорий провідний оксид індію та цинку як проміжний електрод. Діод може працювати як при позитивному, так і при негативному циклах змінного струму, із зовнішньою квантовою ефективністю 20,09% і 21,15% відповідно. Крім того, підключивши декілька послідовно з’єднаних пристроїв, панель може безпосередньо керуватися побутовою мережею змінного струму без потреби у складних внутрішніх схемах. При напрузі 220 В/50 Гц енергоефективність червоної панелі Plug and Play становить 15,70 lm W-1, а регульована яскравість може досягати 25834 кд м-2. Розроблена світлодіодна панель із квантовими точками «підключи та працюй» може створювати економічні, компактні, ефективні та стабільні твердотільні джерела світла, які можна живити безпосередньо від побутової електроенергії змінного струму.
Взято з Lightingchina.com
Час публікації: 14 січня 2025 р