مقدمه: چن شومینگ و دیگران از دانشگاه علوم و فناوری جنوب، یک دیود تابش نور نقطه کوانتومی متصل سری را با استفاده از اکسید روی رسانای شفاف ایندیم به عنوان الکترود میانی ایجاد کرده‌اند. دیود می تواند تحت سیکل های جریان متناوب مثبت و منفی، با بازده کوانتومی خارجی به ترتیب 20.09% و 21.15% کار کند. علاوه بر این، با اتصال چندین دستگاه متصل به سری، پانل را می توان مستقیماً با برق AC خانگی بدون نیاز به مدارهای باطن پیچیده هدایت کرد. تحت درایو 220 ولت / 50 هرتز، راندمان برق پنل پلاگین و پخش قرمز 15.70 lm W-1 است و روشنایی قابل تنظیم می تواند تا 25834 cd m-2 برسد.
دیودهای ساطع کننده نور (LED) به دلیل بهره وری بالا، طول عمر طولانی، حالت جامد و مزایای ایمنی زیست محیطی، پاسخگویی به تقاضای جهانی برای بهره وری انرژی و پایداری محیطی، به فناوری اصلی روشنایی تبدیل شده اند. به عنوان یک دیود pn نیمه هادی، LED فقط می تواند تحت درایو منبع جریان مستقیم ولتاژ پایین (DC) کار کند. به دلیل تزریق شارژ یک طرفه و مداوم، شارژ و گرمایش ژول در داخل دستگاه جمع می شود و در نتیجه پایداری عملیاتی LED را کاهش می دهد. علاوه بر این، منبع تغذیه جهانی عمدتا مبتنی بر جریان متناوب ولتاژ بالا است و بسیاری از لوازم خانگی مانند چراغ های LED نمی توانند مستقیماً از جریان متناوب ولتاژ بالا استفاده کنند. بنابراین، هنگامی که LED توسط برق خانگی هدایت می شود، یک مبدل AC-DC اضافی به عنوان یک 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 یکسو کننده برای اصلاح ورودی AC است (شکل 1a را ببینید). اگرچه راندمان تبدیل اکثر مبدل های AC-DC می تواند به بیش از 90٪ برسد، هنوز هم در طول فرآیند تبدیل، اتلاف انرژی وجود دارد. علاوه بر این، برای تنظیم روشنایی LED، باید از یک مدار رانندگی اختصاصی برای تنظیم منبع تغذیه DC و ارائه جریان ایده آل برای LED استفاده شود (شکل تکمیلی 1b را ببینید).
قابلیت اطمینان مدار راننده بر دوام چراغ های LED تأثیر می گذارد. بنابراین، معرفی مبدل های AC-DC و درایورهای DC نه تنها هزینه های اضافی را به همراه دارد (حدود 17 درصد از کل هزینه لامپ LED را به خود اختصاص می دهد)، بلکه باعث افزایش مصرف برق و کاهش دوام لامپ های LED می شود. بنابراین، توسعه دستگاه‌های LED یا الکترولومینسنت (EL) که می‌توانند مستقیماً توسط ولتاژهای 110 ولت/220 ولت خانگی 50 هرتز/60 هرتز بدون نیاز به دستگاه‌های الکترونیکی پیچیده هدایت شوند، بسیار مطلوب است.
در چند دهه گذشته، چندین دستگاه الکترولومینسانس AC (AC-EL) نشان داده شده است. یک بالاست الکترونیکی معمولی AC از یک لایه ساطع کننده پودر فلورسنت تشکیل شده است که بین دو لایه عایق قرار گرفته است (شکل 2a). استفاده از لایه عایق از تزریق حامل های شارژ خارجی جلوگیری می کند، بنابراین جریان مستقیمی از دستگاه عبور نمی کند. این دستگاه عملکرد یک خازن را دارد و تحت هدایت میدان الکتریکی AC بالا، الکترون های تولید شده در داخل می توانند از نقطه جذب به لایه انتشار تونل بزنند. پس از به دست آوردن انرژی جنبشی کافی، الکترون ها با مرکز شب تاب برخورد می کنند و اکسیتون تولید می کنند و نور ساطع می کنند. به دلیل عدم توانایی در تزریق الکترون از خارج الکترودها، روشنایی و کارایی این دستگاه ها به میزان قابل توجهی کمتر است که کاربرد آنها را در زمینه های نورپردازی و نمایش محدود می کند.
به منظور بهبود عملکرد آن، مردم بالاست های الکترونیکی AC را با یک لایه عایق طراحی کرده اند (شکل تکمیلی 2b را ببینید). در این ساختار، در طول نیم سیکل مثبت درایو AC، یک حامل بار مستقیماً از الکترود خارجی به لایه انتشار تزریق می شود. انتشار نور کارآمد را می توان با ترکیب مجدد با نوع دیگری از حامل بار که در داخل تولید می شود مشاهده کرد. با این حال، در نیم چرخه منفی درایو AC، حامل های شارژ تزریق شده از دستگاه آزاد می شود و بنابراین نوری از خود ساطع نمی کند. با توجه به اینکه انتشار نور فقط در نیم چرخه رانندگی رخ می دهد، کارایی این دستگاه AC کمتر از دستگاه های DC است. علاوه بر این، با توجه به ویژگی‌های خازنی دستگاه‌ها، عملکرد الکترولومینسانس هر دو دستگاه AC وابسته به فرکانس است و عملکرد بهینه معمولاً در فرکانس‌های بالای چندین کیلوهرتز به دست می‌آید که سازگاری آنها با برق AC استاندارد خانگی در پایین را دشوار می‌کند. فرکانس (50 هرتز / 60 هرتز).
اخیراً شخصی یک دستگاه الکترونیکی AC را پیشنهاد کرده است که می تواند در فرکانس های 50 هرتز/60 هرتز کار کند. این دستگاه از دو دستگاه DC موازی تشکیل شده است (شکل 2c را ببینید). با اتصال کوتاه الکتریکی الکترودهای بالایی دو دستگاه و اتصال الکترودهای همسطح پایینی به منبع برق AC، می توان دو دستگاه را به طور متناوب روشن کرد. از منظر مدار، این دستگاه AC-DC با اتصال یک دستگاه رو به جلو و یک دستگاه معکوس به صورت سری به دست می آید. هنگامی که دستگاه جلو روشن می شود، دستگاه معکوس خاموش می شود و به عنوان یک مقاومت عمل می کند. به دلیل وجود مقاومت، بازده الکترولومینسانس نسبتاً کم است. علاوه بر این، دستگاه های ساطع کننده نور AC فقط می توانند در ولتاژ پایین کار کنند و نمی توانند مستقیماً با برق خانگی استاندارد 110 ولت / 220 ولت ترکیب شوند. همانطور که در شکل تکمیلی 3 و جدول تکمیلی 1 نشان داده شده است، عملکرد (روشنایی و بهره وری توان) دستگاه های برق AC-DC گزارش شده که توسط ولتاژ AC بالا هدایت می شوند کمتر از دستگاه های DC است. تاکنون هیچ دستگاه برق AC-DC وجود ندارد که بتواند مستقیماً توسط برق خانگی با ولتاژ 110 ولت/220 ولت، 50 هرتز/60 هرتز هدایت شود و دارای راندمان بالا و طول عمر طولانی باشد.
چن شومینگ و تیمش از دانشگاه علوم و فناوری جنوبی یک دیود تابش نور نقطه کوانتومی متصل به سری را با استفاده از اکسید روی رسانای شفاف ایندیوم به عنوان الکترود میانی توسعه داده‌اند. دیود می تواند تحت سیکل های جریان متناوب مثبت و منفی، با بازده کوانتومی خارجی به ترتیب 20.09% و 21.15% کار کند. علاوه بر این، با اتصال دستگاه‌های متصل به سری‌های متعدد، می‌توان پنل را مستقیماً با برق AC خانگی بدون نیاز به مدارهای باطنی پیچیده هدایت کرد. تحت درایو 220 ولت / 50 هرتز، راندمان برق پانل Plug and Play قرمز 15.70 است. lm W-1، و روشنایی قابل تنظیم می تواند تا 25834 cd m-2 برسد. پنل ال ای دی نقطه کوانتومی توسعه یافته می تواند منابع نوری مقرون به صرفه، فشرده، کارآمد و پایدار تولید کند که می تواند مستقیماً با برق AC خانگی تغذیه شود.
برگرفته از Lightingchina.com
زمان ارسال: ژانویه-14-2025