Увод: Чен Шуминг и други са Јужног универзитета за науку и технологију развили су серијски повезану квантну тачкасту светлећу диоду користећи провидни проводни индијум-цинк оксид као средњу електроду. Диода може да ради под позитивним и негативним циклусима наизменичне струје, са екстерном квантном ефикасношћу од 20,09% и 21,15%, респективно. Поред тога, повезивањем више серијски повезаних уређаја, панел се може директно напајати кућном наизменичном струјом без потребе за сложеним позадинским колима. Под напоном од 220 V/50 Hz, енергетска ефикасност црвеног „укључи и користи“ панела је 15,70 lm W-1, а подесива осветљеност може достићи до 25834 cd m-2.
Светлеће диоде (ЛЕД) постале су главна технологија осветљења због своје високе ефикасности, дугог века трајања, предности у чврстом стању и еколошкој безбедности, задовољавајући глобалну потражњу за енергетском ефикасношћу и еколошком одрживошћу. Као полупроводничка pn диода, ЛЕД може да ради само под напајањем из нисконапонског извора једносмерне струје (DC). Због једносмерног и континуираног убризгавања наелектрисања, наелектрисање и Џулово загревање се акумулирају унутар уређаја, чиме се смањује оперативна стабилност ЛЕД диоде. Поред тога, глобално напајање се углавном заснива на високонапонској наизменичној струји, а многи кућни апарати, попут ЛЕД светла, не могу директно да користе високонапонску наизменичну струју. Стога, када се ЛЕД диода напаја кућном електричном енергијом, потребан је додатни AC-DC конвертор као посредник за претварање високонапонске наизменичне струје у нисконапонску једносмерну струју. Типичан AC-DC конвертор укључује трансформатор за смањење напона мреже и исправљачко коло за исправљање наизменичне струје (видети слику 1а). Иако ефикасност конверзије већине AC-DC конвертора може достићи преко 90%, и даље постоји губитак енергије током процеса конверзије. Поред тога, да би се подесила осветљеност ЛЕД диоде, требало би користити наменско погонско коло за регулисање једносмерног напајања и обезбеђивање идеалне струје за ЛЕД (видети Додатну слику 1б).
Поузданост кола управљачког програма утицаће на трајност ЛЕД светала. Стога, увођење АЦ-ДЦ конвертора и ДЦ управљачких програма не само да ствара додатне трошкове (што чини око 17% укупне цене ЛЕД лампе), већ и повећава потрошњу енергије и смањује трајност ЛЕД лампи. Стога је веома пожељан развој ЛЕД или електролуминисцентних (ЕЛ) уређаја који се могу директно напајати кућним напоном од 110 V/220 V од 50 Hz/60 Hz без потребе за сложеним електронским уређајима у позадини.
У протеклих неколико деценија, демонстрирано је неколико електролуминесцентних (AC-EL) уређаја покретаних наизменичном струјом. Типичан електронски баласт наизменичне струје састоји се од слоја флуоресцентног праха који емитује наелектрисање између два изолациона слоја (слика 2а). Употреба изолационог слоја спречава убризгавање спољашњих носилаца наелектрисања, тако да нема једносмерне струје која тече кроз уређај. Уређај има функцију кондензатора, и под утицајем високог наизменичног електричног поља, електрони генерисани интерно могу тунелирати од тачке хватања до слоја емисије. Након што добију довољну кинетичку енергију, електрони се сударају са луминесцентним центром, производећи екситоне и емитујући светлост. Због немогућности убризгавања електрона споља у електроде, осветљеност и ефикасност ових уређаја су знатно нижи, што ограничава њихову примену у областима осветљења и дисплеја.
Да би се побољшале његове перформансе, људи су пројектовали АЦ електронске баласте са једним изолационим слојем (видети Додатну слику 2б). У овој структури, током позитивног полуциклуса АЦ погона, носилац наелектрисања се директно убризгава у емисиони слој са спољашње електроде; Ефикасна емисија светлости може се посматрати рекомбинацијом са другом врстом носиоца наелектрисања генерисаног интерно. Међутим, током негативног полуциклуса АЦ погона, убризгани носиоци наелектрисања ће бити ослобођени из уређаја и стога неће емитовати светлост. Због чињенице да се емисија светлости јавља само током полуциклуса погона, ефикасност овог АЦ уређаја је нижа него код ДЦ уређаја. Поред тога, због капацитивних карактеристика уређаја, перформансе електролуминисценције оба АЦ уређаја зависе од фреквенције, а оптималне перформансе се обично постижу на високим фреквенцијама од неколико килохерца, што их чини тешким за компатибилност са стандардном кућном наизменичном струјом на ниским фреквенцијама (50 херца/60 херца).
Недавно је неко предложио електронски уређај наизменичне струје који може да ради на фреквенцијама од 50 Hz/60 Hz. Овај уређај се састоји од два паралелна једносмерна уређаја (видети слику 2ц). Електричним кратким спајањем горњих електрода два уређаја и повезивањем доњих копланарних електрода са извором наизменичне струје, два уређаја се могу наизменично укључивати. Са становишта кола, овај једносмерни уређај се добија повезивањем уређаја за директан и обрнути напон у серију. Када је уређај за директан напон укључен, уређај за обрнути напон се искључује, делујући као отпорник. Због присуства отпора, ефикасност електролуминисценције је релативно ниска. Поред тога, уређаји који емитују светлост наизменичне струје могу да раде само на ниском напону и не могу се директно комбиновати са стандардном кућном електричном струјом од 110 V/220 V. Као што је приказано на додатној слици 3 и додатној табели 1, перформансе (осветљеност и енергетска ефикасност) пријављених једносмерних уређаја за напајање наизменичном струјом који се напајају високим наизменичним напоном су ниже од оних код једносмерних уређаја. До сада, не постоји AC-DC уређај за напајање који се може директно напајати кућном електричном енергијом на 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, а који има високу ефикасност и дуг век трајања.
Чен Шуминг и његов тим са Јужног универзитета за науку и технологију развили су серијски повезану квантну тачкасту ЛЕД диоду користећи провидни проводни индијум-цинк оксид као средњу електроду. Диода може да ради под позитивним и негативним циклусима наизменичне струје, са екстерном квантном ефикасношћу од 20,09% и 21,15%, респективно. Поред тога, повезивањем више серијски повезаних уређаја, панел се може директно напајати кућном наизменичном струјом без потребе за сложеним позадинским колима. Под напоном од 220 V/50 Hz, енергетска ефикасност црвеног „укључи и користи“ панела је 15,70 lm W-1, а подесива осветљеност може достићи до 25834 cd m-2. Развијени „укључи и користи“ квантни тачкасти ЛЕД панел може да произведе економичне, компактне, ефикасне и стабилне чврсте изворе светлости који се могу директно напајати кућном наизменичном струјом.
Преузето са Lightingchina.com
Време објаве: 14. јануар 2025.