Johdanto: Chen Shuming ja muut Southern University of Science and Technology -yliopistosta ovat kehittäneet sarjaan kytketyn kvanttipistevalodiodin käyttämällä läpinäkyvää johtavaa indiumsinkkioksidia välielektrodina. Diodi voi toimia positiivisella ja negatiivisella vaihtovirtajaksolla ulkoisten kvanttitehokkuuksien ollessa 20,09 % ja 21,15 %. Lisäksi yhdistämällä useita sarjaan kytkettyjä laitteita paneelia voidaan käyttää suoraan kotitalouksien vaihtovirtalähteellä ilman monimutkaisia taustapiirejä. 220 V/50 Hz:n taajuusmuuttajalla punaisen plug and play -paneelin tehokkuus on 15,70 lm W-1 ja säädettävä kirkkaus voi olla jopa 25834 cd m-2.
Valodiodeista (LED) on tullut yleisin valaistusteknologia korkean hyötysuhteen, pitkän käyttöiän, puolijohde- ja ympäristöturvallisuusetujensa ansiosta, jotka vastaavat maailmanlaajuiseen energiatehokkuuden ja ympäristön kestävyyden kysyntään. Puolijohde-pn-diodina LED voi toimia vain matalajännitteisen tasavirtalähteen (DC) taajuusmuuttajan alla. Yksisuuntaisen ja jatkuvan latausruiskutuksen ansiosta lataukset ja Joule-kuumeneminen kerääntyvät laitteeseen, mikä heikentää LEDin toiminnan vakautta. Lisäksi maailmanlaajuinen teholähde perustuu pääosin suurjännitevaihtovirtaan, ja monet kodinkoneet, kuten LED-valot, eivät voi käyttää suoraan suurjännitevaihtovirtaa. Siksi kun LED-valoa ohjataan kotitaloussähköllä, tarvitaan ylimääräinen AC-DC-muunnin välittäjänä, joka muuntaa korkeajännitteisen vaihtovirran matalajännitteiseksi tasajännitteeksi. Tyypillinen AC-DC-muunnin sisältää muuntajan verkkojännitteen alentamiseksi ja tasasuuntauspiirin AC-tulon tasasuuntaamiseksi (katso kuva 1a). Vaikka useimpien AC-DC-muuntimien muunnoshyötysuhde voi nousta yli 90 %:iin, muuntoprosessin aikana tapahtuu silti energiahäviöitä. Lisäksi LED-valon kirkkauden säätämiseksi tulisi käyttää erillistä ohjauspiiriä tasavirtavirran säätämiseksi ja ihanteellisen virran tarjoamiseksi LEDille (katso lisäkuva 1b).
Ohjainpiirin luotettavuus vaikuttaa LED-valojen kestävyyteen. Siksi AC-DC-muuntimien ja DC-ajureiden käyttöön ottaminen ei ainoastaan aiheuta lisäkustannuksia (noin 17 % LED-lamppujen kokonaiskustannuksista), vaan myös lisää virrankulutusta ja vähentää LED-lamppujen kestävyyttä. Siksi on erittäin toivottavaa kehittää LED- tai elektroluminesenssilaitteita (EL), joita voidaan käyttää suoraan kotitalouksien 110 V/220 V:n jännitteillä 50 Hz/60 Hz ilman monimutkaisia taustalaitteita.
Muutaman viime vuosikymmenen aikana on esitelty useita vaihtovirtakäyttöisiä elektroluminesenssilaitteita (AC-EL). Tyypillinen AC elektroninen liitäntälaite koostuu fluoresoivasta jauhetta emittoivasta kerroksesta, joka on kerrostettu kahden eristävän kerroksen välissä (kuva 2a). Eristyskerroksen käyttö estää ulkoisten varauksenkuljettajien injektoinnin, joten laitteen läpi ei kulje tasavirtaa. Laitteessa on kondensaattoritoiminto, ja korkean vaihtovirtasähkökentän ohjauksessa sisäisesti syntyneet elektronit voivat tunneloida sieppauspisteestä emissiokerrokseen. Saatuaan riittävän kineettisen energian elektronit törmäävät luminesenssikeskukseen tuottaen eksitoneja ja säteileen valoa. Koska elektroneja ei voida ruiskuttaa elektrodien ulkopuolelta, näiden laitteiden kirkkaus ja tehokkuus ovat huomattavasti alhaisemmat, mikä rajoittaa niiden käyttöä valaistuksen ja näytön alalla.
Sen suorituskyvyn parantamiseksi ihmiset ovat suunnitelleet AC-elektronisia liitäntälaitteita, joissa on yksi eristekerros (katso lisäkuva 2b). Tässä rakenteessa vaihtovirtakäytön positiivisen puolijakson aikana varauksenkuljettaja ruiskutetaan suoraan emissiokerrokseen ulkoisesta elektrodista; Tehokas valon emissio voidaan havaita rekombinaatiolla toisentyyppisen sisäisesti generoidun varauksen kantajan kanssa. Vaihtovirtakäytön negatiivisen puolijakson aikana injektoidut varauksenkuljettajat kuitenkin vapautuvat laitteesta eivätkä siksi säteile valoa. Koska valoemissio tapahtuu vain ajon puolijakson aikana, tämän vaihtovirtalaitteen hyötysuhde on pienempi kuin DC-laitteiden. Lisäksi laitteiden kapasitanssiominaisuuksista johtuen molempien vaihtovirtalaitteiden elektroluminesenssisuorituskyky on taajuusriippuvainen, ja optimaalinen suorituskyky saavutetaan yleensä korkeilla useiden kilohertsien taajuuksilla, mikä vaikeuttaa niiden yhteensopivuutta kotitalouksien normaalin vaihtovirran kanssa matalalla. taajuudet (50 hertsiä/60 hertsiä).
Äskettäin joku ehdotti AC-elektroniikkalaitetta, joka voi toimia 50 Hz/60 Hz:n taajuuksilla. Tämä laite koostuu kahdesta rinnakkaisesta DC-laitteesta (katso kuva 2c). Oikosulkemalla sähköisesti kahden laitteen yläelektrodit ja yhdistämällä alemmat samantasoiset elektrodit vaihtovirtalähteeseen, molemmat laitteet voidaan kytkeä päälle vuorotellen. Piirin näkökulmasta tämä AC-DC-laite saadaan kytkemällä eteenpäin suunnattu laite ja paluulaite sarjaan. Kun eteenpäin suuntautuva laite kytketään päälle, peruutuslaite sammuu ja toimii vastuksena. Resistanssin vuoksi elektroluminesenssitehokkuus on suhteellisen alhainen. Lisäksi AC-valoa lähettävät laitteet voivat toimia vain matalalla jännitteellä, eikä niitä voi yhdistää suoraan 110 V/220 V:n kotitaloussähkön kanssa. Kuten lisäkuvassa 3 ja lisätaulukossa 1 näkyy, korkealla vaihtojännitteellä toimivien raportoitujen AC-DC-teholaitteiden suorituskyky (kirkkaus ja tehotehokkuus) on alhaisempi kuin tasavirtalaitteiden. Toistaiseksi ei ole olemassa AC-DC teholaitetta, jota voitaisiin käyttää suoraan kotitaloussähköllä 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz ja jolla on korkea hyötysuhde ja pitkä käyttöikä.
Chen Shuming ja hänen tiiminsä Southern of Science and Technology -yliopistosta ovat kehittäneet sarjaan kytketyn kvanttipistevalodiodin käyttämällä läpinäkyvää johtavaa indiumsinkkioksidia välielektrodina. Diodi voi toimia positiivisella ja negatiivisella vaihtovirtajaksolla ulkoisten kvanttitehokkuuksien ollessa 20,09 % ja 21,15 %. Lisäksi yhdistämällä useita sarjaan kytkettyjä laitteita paneelia voidaan käyttää suoraan kotitalouksien vaihtovirtalähteellä ilman monimutkaisia taustapiirejä. 220 V/50 Hz:n taajuusmuuttajalla punaisen plug and play -paneelin tehokkuus on 15,70 lm W-1, ja säädettävä kirkkaus voi olla jopa 25834 cd m-2. Kehitetty plug and play -kvanttipiste-LED-paneeli voi tuottaa taloudellisia, kompakteja, tehokkaita ja vakaita puolijohdevalolähteitä, jotka voidaan syöttää suoraan kotitalouksien vaihtovirtasähköllä.
Otettu osoitteesta Lightingchina.com
Postitusaika: 14.1.2025