Hyrje: Chen Shuming dhe të tjerë nga Universiteti Jugor i Shkencës dhe Teknologjisë kanë zhvilluar një seri të lidhur diodë me pika kuantike që lëshon dritë duke përdorur oksid zinku të indiumit transparent përçues si elektrodë të ndërmjetme. Dioda mund të funksionojë nën ciklet e rrymës alternative pozitive dhe negative, me efikasitet kuantik të jashtëm përkatësisht 20.09% dhe 21.15%. Për më tepër, duke lidhur pajisje të lidhura me seri të shumta, paneli mund të drejtohet drejtpërdrejt nga rryma AC shtëpiake pa pasur nevojë për qarqe komplekse në fund. Nën njësinë prej 220 V/50 Hz, efikasiteti i energjisë i panelit të kuq të prizës dhe luajtjes është 15,70 lm W-1 dhe ndriçimi i rregullueshëm mund të arrijë deri në 25834 cd m-2.
Diodat që lëshojnë dritë (LED) janë bërë teknologjia kryesore e ndriçimit për shkak të efikasitetit të tyre të lartë, jetëgjatësisë së gjatë, gjendjes së ngurtë dhe avantazheve të sigurisë mjedisore, duke përmbushur kërkesën globale për efikasitet energjetik dhe qëndrueshmëri mjedisore. Si një diodë pn gjysmëpërçuese, LED mund të funksionojë vetëm nën drejtimin e një burimi të rrymës direkte (DC) me tension të ulët. Për shkak të injektimit të njëanshëm dhe të vazhdueshëm të ngarkesës, ngarkesat dhe ngrohja me xhaul grumbullohen brenda pajisjes, duke zvogëluar kështu qëndrueshmërinë funksionale të LED. Përveç kësaj, furnizimi me energji globale bazohet kryesisht në rrymë alternative të tensionit të lartë dhe shumë pajisje shtëpiake si dritat LED nuk mund të përdorin drejtpërdrejt rrymë alternative të tensionit të lartë. Prandaj, kur LED drejtohet nga energjia elektrike shtëpiake, kërkohet një konvertues shtesë AC-DC si ndërmjetës për të kthyer energjinë AC të tensionit të lartë në energji DC të tensionit të ulët. Një konvertues tipik AC-DC përfshin një transformator për reduktimin e tensionit të rrjetit dhe një qark ndreqës për korrigjimin e hyrjes AC (shih Figurën 1a). Megjithëse efikasiteti i konvertimit të shumicës së konvertuesve AC-DC mund të arrijë mbi 90%, ka ende humbje energjie gjatë procesit të konvertimit. Përveç kësaj, për të rregulluar ndriçimin e LED-it, duhet të përdoret një qark i dedikuar drejtimi për të rregulluar furnizimin me energji DC dhe për të siguruar rrymën ideale për LED (shih Figurën plotësuese 1b).
Besueshmëria e qarkut të drejtuesit do të ndikojë në qëndrueshmërinë e dritave LED. Prandaj, futja e konvertuesve AC-DC dhe drejtuesve DC jo vetëm që shkakton kosto shtesë (që përbëjnë rreth 17% të kostos totale të llambave LED), por gjithashtu rrit konsumin e energjisë dhe zvogëlon qëndrueshmërinë e llambave LED. Prandaj, zhvillimi i pajisjeve LED ose elektrolumineshente (EL) që mund të drejtohen drejtpërdrejt nga tensionet shtëpiake 110 V/220 V prej 50 Hz/60 Hz pa nevojën për pajisje elektronike komplekse të pasme është shumë e dëshirueshme.
Në dekadat e fundit, janë demonstruar disa pajisje elektrolumineshente të drejtuara nga AC (AC-EL). Një çakëll tipik elektronik AC përbëhet nga një shtresë pluhuri fluoreshente që emeton, e vendosur midis dy shtresave izoluese (Figura 2a). Përdorimi i shtresës izoluese parandalon injektimin e transportuesve të jashtëm të ngarkesës, kështu që nuk ka rrymë të drejtpërdrejtë që rrjedh nëpër pajisje. Pajisja ka funksionin e një kondensatori dhe nën drejtimin e një fushe elektrike të lartë AC, elektronet e krijuara brenda mund të tunelojnë nga pika e kapjes në shtresën e emetimit. Pas marrjes së energjisë së mjaftueshme kinetike, elektronet përplasen me qendrën lumineshente, duke prodhuar eksitone dhe duke emetuar dritë. Për shkak të pamundësisë për të injektuar elektrone nga jashtë elektrodave, shkëlqimi dhe efikasiteti i këtyre pajisjeve janë dukshëm më të ulëta, gjë që kufizon aplikimet e tyre në fushat e ndriçimit dhe ekranit.
Për të përmirësuar performancën e tij, njerëzit kanë projektuar çakëll elektronikë AC me një shtresë të vetme izolimi (shih Figurën plotësuese 2b). Në këtë strukturë, gjatë gjysmë ciklit pozitiv të ngasjes AC, një bartës ngarkese injektohet drejtpërdrejt në shtresën e emetimit nga elektroda e jashtme; Emetimi efikas i dritës mund të vërehet nga rikombinimi me një lloj tjetër transportuesi ngarkues të krijuar nga brenda. Megjithatë, gjatë gjysmë ciklit negativ të ngasjes AC, transportuesit e ngarkesës së injektuar do të lirohen nga pajisja dhe për këtë arsye nuk do të lëshojnë dritë. Për shkak të faktit se emetimi i dritës ndodh vetëm gjatë gjysmë ciklit të drejtimit, efikasiteti i kësaj pajisjeje AC është më e ulët se ajo e pajisjeve DC. Për më tepër, për shkak të karakteristikave të kapacitetit të pajisjeve, performanca e elektrolumineshencës së të dy pajisjeve AC varet nga frekuenca dhe performanca optimale zakonisht arrihet në frekuenca të larta prej disa kilohertz, gjë që i bën ato të vështira për t'u pajtueshme me energjinë standarde AC shtëpiake në kushte të ulëta. frekuencat (50 herc/60 herc).
Kohët e fundit, dikush propozoi një pajisje elektronike AC që mund të funksionojë në frekuencat 50 Hz/60 Hz. Kjo pajisje përbëhet nga dy pajisje paralele DC (shih Figurën 2c). Duke lidhur elektrikisht të shkurtër elektrodat e sipërme të dy pajisjeve dhe duke lidhur elektrodat e poshtme koplanare me një burim energjie AC, të dy pajisjet mund të ndizen në mënyrë alternative. Nga perspektiva e qarkut, kjo pajisje AC-DC merret duke lidhur një pajisje përpara dhe një pajisje të kundërt në seri. Kur pajisja përpara është e ndezur, pajisja e kundërt fiket, duke vepruar si një rezistencë. Për shkak të pranisë së rezistencës, efikasiteti i elektrolumineshencës është relativisht i ulët. Përveç kësaj, pajisjet që lëshojnë dritë AC mund të funksionojnë vetëm me tension të ulët dhe nuk mund të kombinohen drejtpërdrejt me energjinë elektrike shtëpiake standarde 110 V/220 V. Siç tregohet në figurën plotësuese 3 dhe tabelën plotësuese 1, performanca (shkëlqimi dhe efikasiteti i energjisë) i pajisjeve të raportuara të energjisë AC-DC të drejtuara nga tensioni i lartë AC është më i ulët se ai i pajisjeve DC. Deri më tani, nuk ka asnjë pajisje me rrymë AC-DC që mund të drejtohet drejtpërdrejt nga energjia elektrike shtëpiake në 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, dhe ka efikasitet të lartë dhe jetëgjatësi të gjatë.
Chen Shuming dhe ekipi i tij nga Universiteti Jugor i Shkencës dhe Teknologjisë kanë zhvilluar një seri të lidhur diodë me pika kuantike që lëshon dritë duke përdorur oksid zinku të indiumit transparent përçues si elektrodë të ndërmjetme. Dioda mund të funksionojë nën ciklet e rrymës alternative pozitive dhe negative, me efikasitet kuantik të jashtëm përkatësisht 20.09% dhe 21.15%. Përveç kësaj, duke lidhur pajisje të lidhura me seri të shumta, paneli mund të drejtohet drejtpërdrejt nga rryma AC shtëpiake pa nevojën e qarqeve komplekse të bazës. Nën njësinë prej 220 V/50 Hz, efikasiteti i energjisë i panelit të kuq të prizës dhe luajtjes është 15,70 lm W-1, dhe ndriçimi i rregullueshëm mund të arrijë deri në 25834 cd m-2. Paneli LED i zhvilluar me pika kuantike me prizë dhe luajtje mund të prodhojë burime drite ekonomike, kompakte, efikase dhe të qëndrueshme në gjendje të ngurtë, të cilat mund të mundësohen drejtpërdrejt nga energjia elektrike AC shtëpiake.
Marrë nga Lightingchina.com
Koha e postimit: Jan-14-2025