مقدمه: چن شومینگ و دیگران از دانشگاه علوم و فناوری جنوبی، با استفاده از اکسید روی ایندیوم رسانای شفاف به عنوان الکترود میانی، یک دیود ساطع کننده نور نقطه کوانتومی سری شده توسعه داده‌اند. این دیود می‌تواند تحت چرخه‌های جریان متناوب مثبت و منفی، با راندمان کوانتومی خارجی به ترتیب 20.09٪ و 21.15٪ کار کند. علاوه بر این، با اتصال چندین دستگاه سری شده، پنل می‌تواند مستقیماً توسط برق AC خانگی و بدون نیاز به مدارهای پیچیده backend هدایت شود. تحت ولتاژ 220 ولت/50 هرتز، راندمان توان پنل قرمز plug and play، 15.70 لومن بر وات است و روشنایی قابل تنظیم می‌تواند تا 25834 کاندلا بر متر مربع برسد.
دیودهای ساطع کننده نور (LED) به دلیل راندمان بالا، طول عمر طولانی، مزایای حالت جامد و ایمنی زیست محیطی، به فناوری اصلی روشنایی تبدیل شده‌اند و تقاضای جهانی برای بهره‌وری انرژی و پایداری محیط زیست را برآورده می‌کنند. LED به عنوان یک دیود pn نیمه‌هادی، تنها می‌تواند تحت هدایت یک منبع جریان مستقیم (DC) ولتاژ پایین کار کند. به دلیل تزریق بار یک طرفه و مداوم، بارها و گرمایش ژول در داخل دستگاه جمع می‌شوند و در نتیجه پایداری عملیاتی LED را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، منبع تغذیه جهانی عمدتاً مبتنی بر جریان متناوب ولتاژ بالا است و بسیاری از لوازم خانگی مانند چراغ‌های LED نمی‌توانند مستقیماً از جریان متناوب ولتاژ بالا استفاده کنند. بنابراین، هنگامی که LED توسط برق خانگی هدایت می‌شود، یک مبدل AC-DC اضافی به عنوان واسطه برای تبدیل برق AC ولتاژ بالا به برق DC ولتاژ پایین مورد نیاز است. یک مبدل AC-DC معمولی شامل یک ترانسفورماتور برای کاهش ولتاژ شبکه و یک مدار یکسوکننده برای یکسو کردن ورودی AC است (شکل 1a را ببینید). اگرچه راندمان تبدیل اکثر مبدل‌های AC-DC می‌تواند به بیش از 90٪ برسد، اما در طول فرآیند تبدیل، اتلاف انرژی وجود دارد. علاوه بر این، برای تنظیم روشنایی LED، باید از یک مدار راه‌انداز اختصاصی برای تنظیم منبع تغذیه DC و تأمین جریان ایده‌آل برای LED استفاده شود (به شکل تکمیلی 1b مراجعه کنید).
قابلیت اطمینان مدار درایور بر دوام چراغ‌های LED تأثیر می‌گذارد. بنابراین، معرفی مبدل‌های AC-DC و درایورهای DC نه تنها هزینه‌های اضافی را متحمل می‌شود (که حدود ۱۷٪ از کل هزینه لامپ LED را تشکیل می‌دهد)، بلکه مصرف برق را نیز افزایش داده و دوام لامپ‌های LED را کاهش می‌دهد. بنابراین، توسعه دستگاه‌های LED یا الکترولومینسانس (EL) که بتوانند مستقیماً توسط ولتاژهای خانگی ۱۱۰ ولت/۲۲۰ ولت ۵۰ هرتز/۶۰ هرتز و بدون نیاز به دستگاه‌های الکترونیکی پیچیده داخلی هدایت شوند، بسیار مطلوب است.
در چند دهه گذشته، چندین دستگاه الکترولومینسانس (AC-EL) با محرک AC نشان داده شده‌اند. یک بالاست الکترونیکی AC معمولی از یک لایه ساطع‌کننده پودر فلورسنت تشکیل شده است که بین دو لایه عایق قرار گرفته است (شکل 2a). استفاده از لایه عایق از تزریق حامل‌های بار خارجی جلوگیری می‌کند، بنابراین هیچ جریان مستقیمی از دستگاه عبور نمی‌کند. این دستگاه عملکرد یک خازن را دارد و تحت تأثیر یک میدان الکتریکی AC بالا، الکترون‌های تولید شده در داخل می‌توانند از نقطه جذب به لایه انتشار تونل بزنند. پس از به دست آوردن انرژی جنبشی کافی، الکترون‌ها با مرکز لومینسانس برخورد می‌کنند و اکسایتون‌ها را تولید کرده و نور ساطع می‌کنند. به دلیل عدم توانایی تزریق الکترون‌ها از خارج از الکترودها، روشنایی و راندمان این دستگاه‌ها به طور قابل توجهی پایین‌تر است که کاربرد آنها را در زمینه‌های روشنایی و نمایش محدود می‌کند.
به منظور بهبود عملکرد آن، بالاست‌های الکترونیکی AC با یک لایه عایق واحد طراحی شده‌اند (به شکل تکمیلی 2b مراجعه کنید). در این ساختار، در طول نیم سیکل مثبت درایو AC، یک حامل بار مستقیماً از الکترود خارجی به لایه انتشار تزریق می‌شود. انتشار نور کارآمد را می‌توان با ترکیب مجدد با نوع دیگری از حامل بار تولید شده در داخل مشاهده کرد. با این حال، در طول نیم سیکل منفی درایو AC، حامل‌های بار تزریق شده از دستگاه آزاد می‌شوند و بنابراین نوری منتشر نمی‌کنند. با توجه به اینکه انتشار نور فقط در طول نیم سیکل رانندگی رخ می‌دهد، راندمان این دستگاه AC کمتر از دستگاه‌های DC است. علاوه بر این، به دلیل ویژگی‌های خازنی دستگاه‌ها، عملکرد الکترولومینسانس هر دو دستگاه AC وابسته به فرکانس است و عملکرد بهینه معمولاً در فرکانس‌های بالای چند کیلوهرتز حاصل می‌شود، که سازگاری آنها را با برق AC خانگی استاندارد در فرکانس‌های پایین (50 هرتز/60 هرتز) دشوار می‌کند.
اخیراً، شخصی یک دستگاه الکترونیکی AC را پیشنهاد داده است که می‌تواند در فرکانس‌های ۵۰ هرتز/۶۰ هرتز کار کند. این دستگاه از دو دستگاه DC موازی تشکیل شده است (شکل ۲c را ببینید). با اتصال کوتاه الکتریکی الکترودهای بالایی دو دستگاه و اتصال الکترودهای همسطح پایینی به یک منبع تغذیه AC، می‌توان دو دستگاه را به طور متناوب روشن کرد. از دیدگاه مداری، این دستگاه AC-DC با اتصال سری یک دستگاه رو به جلو و یک دستگاه معکوس به دست می‌آید. هنگامی که دستگاه رو به جلو روشن می‌شود، دستگاه معکوس خاموش می‌شود و به عنوان یک مقاومت عمل می‌کند. به دلیل وجود مقاومت، راندمان الکترولومینسانس نسبتاً کم است. علاوه بر این، دستگاه‌های ساطع کننده نور AC فقط می‌توانند در ولتاژ پایین کار کنند و نمی‌توانند مستقیماً با برق خانگی استاندارد ۱۱۰ ولت/۲۲۰ ولت ترکیب شوند. همانطور که در شکل تکمیلی ۳ و جدول تکمیلی ۱ نشان داده شده است، عملکرد (روشنایی و راندمان توان) دستگاه‌های برق AC-DC گزارش شده که با ولتاژ AC بالا کار می‌کنند، کمتر از دستگاه‌های DC است. تاکنون هیچ دستگاه برق AC-DC وجود نداشته است که بتواند مستقیماً توسط برق خانگی با ولتاژ ۱۱۰/۲۲۰ ولت، ۵۰/۶۰ هرتز هدایت شود و راندمان بالا و طول عمر طولانی داشته باشد.
چن شومینگ و تیمش از دانشگاه علوم و فناوری جنوبی، یک دیود ساطع‌کننده نور نقطه کوانتومی سری شده با استفاده از اکسید روی ایندیوم رسانای شفاف به عنوان الکترود میانی توسعه داده‌اند. این دیود می‌تواند تحت چرخه‌های جریان متناوب مثبت و منفی، با راندمان کوانتومی خارجی به ترتیب 20.09٪ و 21.15٪ کار کند. علاوه بر این، با اتصال چندین دستگاه سری شده، پنل می‌تواند مستقیماً توسط برق AC خانگی و بدون نیاز به مدارهای پیچیده backend هدایت شود. تحت ولتاژ 220 ولت/50 هرتز، راندمان توان پنل قرمز plug and play برابر با 15.70 لومن بر وات است و روشنایی قابل تنظیم می‌تواند تا 25834 کاندلا بر متر مربع برسد. پنل LED نقطه کوانتومی plug and play توسعه یافته می‌تواند منابع نور حالت جامد اقتصادی، جمع و جور، کارآمد و پایداری تولید کند که می‌توانند مستقیماً توسط برق AC خانگی تغذیه شوند.
برگرفته از سایت Lightingchina.com
زمان ارسال: ۱۴ ژانویه ۲۰۲۵