Uvod: Chen Shuming i drugi sa Južnog univerziteta za nauku i tehnologiju razvili su serijski spojenu kvantnu tačku koja emituje svetleću diodu koristeći providni provodljivi indijum cink oksid kao međuelektrodu. Dioda može da radi pod pozitivnim i negativnim ciklusima naizmenične struje, sa eksternom kvantnom efikasnošću od 20,09% i 21,15%, respektivno. Osim toga, povezivanjem višestrukih serijski povezanih uređaja, panel se može direktno pokretati izmjeničnom strujom u domaćinstvu bez potrebe za složenim pozadinskim krugovima. Pod pogonom od 220 V/50 Hz, energetska efikasnost crvenog plug and play panela je 15,70 lm W-1, a podesiva svjetlina može doseći i do 25834 cd m-2.
Diode koje emituju svjetlost (LED) postale su glavna tehnologija rasvjete zbog svoje visoke efikasnosti, dugog vijeka trajanja, prednosti u čvrstom stanju i sigurnosti okoliša, zadovoljavajući globalnu potražnju za energetskom efikasnošću i ekološkom održivošću. Kao poluvodička pn dioda, LED može raditi samo pod pogonom niskonaponskog izvora istosmjerne struje (DC). Zbog jednosmjernog i kontinuiranog ubrizgavanja punjenja, naboji i Joule zagrijavanje se akumuliraju unutar uređaja, čime se smanjuje radna stabilnost LED-a. Osim toga, globalno napajanje se uglavnom bazira na visokonaponskoj izmjeničnoj struji, a mnogi kućanski aparati kao što su LED svjetla ne mogu direktno koristiti visokonaponsku izmjeničnu struju. Stoga, kada se LED pokreće električnom energijom iz domaćinstva, potreban je dodatni AC-DC pretvarač kao posrednik za pretvaranje visokonaponske AC struje u niskonaponsku jednosmernu struju. Tipičan AC-DC pretvarač uključuje transformator za smanjenje mrežnog napona i ispravljački krug za ispravljanje AC ulaza (vidi sliku 1a). Iako efikasnost konverzije većine AC-DC pretvarača može doseći preko 90%, još uvijek postoji gubitak energije tokom procesa konverzije. Osim toga, za podešavanje svjetline LED-a, potrebno je koristiti namjenski pogonski krug za regulaciju DC napajanja i obezbjeđivanje idealne struje za LED (pogledajte dodatnu sliku 1b).
Pouzdanost upravljačkog kruga će uticati na trajnost LED svjetala. Stoga, uvođenje AC-DC pretvarača i DC drajvera ne samo da uzrokuje dodatne troškove (koji čine oko 17% ukupne cijene LED lampe), već i povećava potrošnju energije i smanjuje trajnost LED sijalica. Stoga je vrlo poželjan razvoj LED ili elektroluminiscentnih (EL) uređaja koji se mogu direktno pokretati putem kućnih 110 V/220 V napona od 50 Hz/60 Hz bez potrebe za složenim pozadinskim elektronskim uređajima.
U posljednjih nekoliko decenija, demonstrirano je nekoliko elektroluminiscentnih (AC-EL) uređaja na izmjeničnu struju. Tipični AC elektronski balast sastoji se od sloja koji emituje fluorescentni prah u sendviču između dva izolaciona sloja (slika 2a). Upotreba izolacionog sloja sprečava ubrizgavanje eksternih nosača naboja, tako da kroz uređaj ne teče jednosmerna struja. Uređaj ima funkciju kondenzatora, a pod pogonom visokog naizmjeničnog električnog polja, interno generirani elektroni mogu tunelirati od tačke hvatanja do emisionog sloja. Nakon što dobiju dovoljnu kinetičku energiju, elektroni se sudaraju sa luminiscentnim centrom, proizvodeći eksitone i emitujući svjetlost. Zbog nemogućnosti ubrizgavanja elektrona izvan elektroda, svjetlina i efikasnost ovih uređaja su znatno niži, što ograničava njihovu primjenu u oblastima rasvjete i displeja.
Kako bi poboljšali njegove performanse, ljudi su dizajnirali AC elektronske prigušnice s jednim slojem izolacije (vidi dodatnu sliku 2b). U ovoj strukturi, tokom pozitivnog poluciklusa AC pogona, nosilac naboja se direktno ubrizgava u emisioni sloj sa vanjske elektrode; Efikasna emisija svetlosti može se posmatrati rekombinacijom sa drugim tipom nosioca naboja koji se stvara interno. Međutim, tokom negativnog poluciklusa AC pogona, ubrizgani nosači naboja će se osloboditi iz uređaja i stoga neće emitovati svjetlost. Zbog činjenice da se emisija svjetlosti javlja samo tokom poluciklusa vožnje, efikasnost ovog AC uređaja je niža od one kod DC uređaja. Osim toga, zbog karakteristika kapacitivnosti uređaja, performanse elektroluminiscencije oba uređaja naizmjenične struje ovise o frekvenciji, a optimalne performanse se obično postižu na visokim frekvencijama od nekoliko kiloherca, što ih otežava da budu kompatibilni sa standardnim kućnim napajanjem naizmjenične struje pri niskim frekvencije (50 herca/60 herca).
Nedavno je neko predložio elektronski uređaj naizmenične struje koji može da radi na frekvencijama od 50 Hz/60 Hz. Ovaj uređaj se sastoji od dva paralelna istosmjerna uređaja (vidi sliku 2c). Električnim kratkim spojem gornjih elektroda dva uređaja i povezivanjem donjih komplanarnih elektroda na AC izvor napajanja, dva uređaja se mogu naizmjenično uključiti. Iz perspektive kola, ovaj AC-DC uređaj se dobija serijskim povezivanjem uređaja za napred i obrnuto. Kada je uređaj za naprijed uključen, uređaj za obrnuto se isključuje, djelujući kao otpornik. Zbog prisustva otpora, efikasnost elektroluminiscencije je relativno niska. Pored toga, uređaji koji emituju naizmeničnu svetlost mogu da rade samo na niskom naponu i ne mogu se direktno kombinovati sa 110 V/220 V standardnom električnom energijom u domaćinstvu. Kao što je prikazano na Dodatnoj slici 3 i Dodatnoj tabeli 1, performanse (svjetlina i energetska efikasnost) prijavljenih AC-DC energetskih uređaja koje pokreće visoki AC napon su niže od performansi DC uređaja. Za sada ne postoji AC-DC uređaj za napajanje koji se može direktno pokretati električnom energijom u domaćinstvu na 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, a ima visoku efikasnost i dug životni vijek.
Chen Shuming i njegov tim sa Južnog univerziteta za nauku i tehnologiju razvili su serijski spojenu kvantnu tačku koja emitira svjetlosnu diodu koristeći providni provodljivi indijum cink oksid kao međuelektrodu. Dioda može da radi pod pozitivnim i negativnim ciklusima naizmenične struje, sa eksternom kvantnom efikasnošću od 20,09% i 21,15%, respektivno. Osim toga, povezivanjem više serijski povezanih uređaja, panel se može direktno pokretati izmjeničnom strujom u domaćinstvu bez potrebe za složenim pozadinskim krugovima. Pod pogonom od 220 V/50 Hz, energetska efikasnost crvenog plug and play panela je 15,70 lm W-1, a podesiva svjetlina može doseći i do 25834 cd m-2. Razvijeni plug and play quantum dot LED panel može proizvesti ekonomične, kompaktne, efikasne i stabilne poluprovodničke izvore svjetlosti koji se mogu direktno napajati električnom energijom iz domaćinstva.
Preuzeto sa Lightingchina.com
Vrijeme objave: Jan-14-2025