Inledning: Chen Shuming och andra från Southern University of Science and Technology har utvecklat en seriekopplad kvantpunktsljusemitterande diod genom att använda transparent ledande indiumzinkoxid som mellanelektrod. Dioden kan arbeta under positiva och negativa växelströmscykler, med externa kvantverkningsgrader på 20,09 % respektive 21,15 %. Dessutom, genom att ansluta flera serieanslutna enheter, kan panelen drivas direkt av hushållsström utan behov av komplexa backend-kretsar. Under drivningen på 220 V/50 Hz är strömeffektiviteten för den röda plug and play-panelen 15,70 lm W-1, och den justerbara ljusstyrkan kan nå upp till 25834 cd m-2.
Ljusemitterande dioder (LED) har blivit den vanliga belysningstekniken på grund av deras höga effektivitet, långa livslängd, solid state och miljösäkerhetsfördelar, som möter den globala efterfrågan på energieffektivitet och miljömässig hållbarhet. Som en halvledar-pn-diod kan LED endast fungera under drivningen av en lågspänningslikströmskälla (DC). På grund av enkelriktad och kontinuerlig laddningsinjektion ackumuleras laddningar och Joule-uppvärmning i enheten, vilket minskar driftstabiliteten hos lysdioden. Dessutom är den globala strömförsörjningen huvudsakligen baserad på högspänningsväxelström, och många hushållsapparater som LED-lampor kan inte direkt använda högspänningsväxelström. Därför, när LED drivs av hushållsel, krävs en extra AC-DC-omvandlare som mellanhand för att omvandla högspänningsväxelström till lågspänningslikström. En typisk AC-DC-omvandlare inkluderar en transformator för att reducera nätspänningen och en likriktarkrets för att likrikta AC-ingången (se figur 1a). Även om omvandlingseffektiviteten för de flesta AC-DC-omvandlare kan nå över 90 %, finns det fortfarande energiförluster under omvandlingsprocessen. Dessutom, för att justera ljusstyrkan på lysdioden, bör en dedikerad drivkrets användas för att reglera DC-strömförsörjningen och ge den idealiska strömmen för lysdioden (se tilläggsbild 1b).
Driverkretsens tillförlitlighet kommer att påverka hållbarheten hos LED-lampor. Därför medför införandet av AC-DC-omvandlare och DC-drivrutiner inte bara extra kostnader (som står för cirka 17 % av den totala LED-lampkostnaden), utan ökar också strömförbrukningen och minskar hållbarheten för LED-lampor. Därför är det mycket önskvärt att utveckla LED- eller elektroluminiscerande (EL)-enheter som direkt kan drivas av hushållsspänningar på 110 V/220 V på 50 Hz/60 Hz utan behov av komplexa elektroniska enheter.
Under de senaste decennierna har flera AC-drivna elektroluminescerande (AC-EL) enheter visats. En typisk växelströms elektronisk ballast består av ett fluorescerande pulveremitterande skikt inklämt mellan två isolerande skikt (Figur 2a). Användningen av isoleringsskikt förhindrar insprutning av externa laddningsbärare, så det finns ingen likström som flyter genom enheten. Enheten har funktionen av en kondensator, och under driven av ett elektriskt fält med hög växelström kan de internt genererade elektronerna tunnla från infångningspunkten till emissionsskiktet. Efter att ha erhållit tillräcklig kinetisk energi kolliderar elektroner med det luminescerande centrumet, producerar excitoner och sänder ut ljus. På grund av oförmågan att injicera elektroner från utsidan av elektroderna är ljusstyrkan och effektiviteten hos dessa enheter betydligt lägre, vilket begränsar deras tillämpningar inom belysning och display.
För att förbättra dess prestanda har människor designat AC elektroniska förkopplingsdon med ett enda isoleringsskikt (se tilläggsbild 2b). I denna struktur, under den positiva halvcykeln av växelströmsdrivningen, injiceras en laddningsbärare direkt i emissionsskiktet från den externa elektroden; Effektiv ljusemission kan observeras genom rekombination med en annan typ av laddningsbärare som genereras internt. Under den negativa halvcykeln av AC-frekvensomriktaren kommer emellertid de injicerade laddningsbärarna att frigöras från enheten och kommer därför inte att avge ljus. På grund av det faktum att ljusemission endast sker under halvcykeln av körning, är effektiviteten hos denna AC-enhet är lägre än för DC-enheter. Dessutom, på grund av anordningarnas kapacitansegenskaper, är elektroluminescensprestandan för båda växelströmsenheterna frekvensberoende, och optimal prestanda uppnås vanligtvis vid höga frekvenser på flera kilohertz, vilket gör dem svåra att vara kompatibla med vanlig hushållsväxelström vid låg frekvenser (50 hertz/60 hertz).
Nyligen föreslog någon en elektronisk växelströmsenhet som kan fungera vid frekvenser på 50 Hz/60 Hz. Denna enhet består av två parallella DC-enheter (se figur 2c). Genom att elektriskt kortsluta de övre elektroderna på de två enheterna och ansluta de nedre koplanära elektroderna till en växelströmskälla, kan de två enheterna slås på omväxlande. Ur ett kretsperspektiv erhålls denna AC-DC-enhet genom att seriekoppla en framåtanordning och en backanordning. När den framåtriktade enheten är påslagen stängs den bakåtriktade enheten av och fungerar som ett motstånd. På grund av närvaron av resistans är elektroluminescenseffektiviteten relativt låg. Dessutom kan AC-ljusemitterande enheter endast fungera vid låg spänning och kan inte direkt kombineras med 110 V/220 V standardhushållsel. Som visas i tilläggsfigur 3 och tilläggstabell 1 är prestandan (ljusstyrka och effekteffektivitet) för rapporterade AC-DC-kraftenheter som drivs av hög AC-spänning lägre än för DC-enheter. Än så länge finns det ingen AC-DC-strömenhet som direkt kan drivas av hushållsel vid 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, och som har hög effektivitet och lång livslängd.
Chen Shuming och hans team från Southern University of Science and Technology har utvecklat en seriekopplad quantum dot light-emitting diod som använder transparent ledande indiumzinkoxid som mellanelektrod. Dioden kan arbeta under positiva och negativa växelströmscykler, med externa kvantverkningsgrader på 20,09 % respektive 21,15 %. Dessutom, genom att ansluta flera serieanslutna enheter, kan panelen drivas direkt av hushållsväxelström utan behov av komplexa backend-kretsar. Under drivningen av 220 V/50 Hz är strömeffektiviteten för den röda plug and play-panelen 15,70 lm W-1, och den justerbara ljusstyrkan kan nå upp till 25834 cd m-2. Den utvecklade plug and play quantum dot LED-panelen kan producera ekonomiska, kompakta, effektiva och stabila solid-state ljuskällor som direkt kan drivas av hushålls AC-elektricitet.
Taget från Lightingchina.com
Posttid: 2025-jan-14