Hyrje: Chen Shuming dhe të tjerë nga Universiteti Jugor i Shkencës dhe Teknologjisë kanë zhvilluar një diodë dritë-emetuese me pika kuantike të lidhur në seri duke përdorur oksid indiumi zinku përçues transparent si elektrodë të ndërmjetme. Dioda mund të funksionojë nën cikle rryme alternative pozitive dhe negative, me efikasitet kuantik të jashtëm prej 20.09% dhe 21.15%, përkatësisht. Përveç kësaj, duke lidhur pajisje të shumta të lidhura në seri, paneli mund të vihet në punë direkt nga energjia elektrike shtëpiake AC pa pasur nevojë për qarqe komplekse në prapavijë. Nën drejtimin prej 220 V/50 Hz, efikasiteti i energjisë i panelit të kuq plug and play është 15.70 lm W-1, dhe shkëlqimi 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 gjysmëpërçuese pn, LED mund të funksionojë vetëm nën drejtimin e një burimi të rrymës së vazhdueshme (DC) me tension të ulët. Për shkak të injektimit të ngarkesës unidireksionale dhe të vazhdueshme, ngarkesat dhe ngrohja Xhoule grumbullohen brenda pajisjes, duke zvogëluar kështu stabilitetin operativ të LED. Përveç kësaj, furnizimi global me energji bazohet kryesisht në rrymë alternative me tension të lartë, dhe shumë pajisje shtëpiake, siç janë dritat LED, nuk mund të përdorin drejtpërdrejt rrymë alternative me tension të lartë. Prandaj, kur LED drejtohet nga energjia elektrike shtëpiake, kërkohet një konvertues shtesë AC-DC si ndërmjetës për të konvertuar energjinë AC me tension të lartë në energji DC me tension të ulët. Një konvertues tipik AC-DC përfshin një transformator për uljen e tensionit të rrjetit dhe një qark ndreqës për ndreqjen e hyrjes AC (shih Figurën 1a). Megjithëse efikasiteti i konvertimit të shumicës së konvertuesve AC-DC mund të arrijë mbi 90%, ende ka humbje energjie gjatë procesit të konvertimit. Përveç kësaj, për të rregulluar shkëlqimin e LED-it, duhet të përdoret një qark i dedikuar drejtues për të rregulluar furnizimin me energji DC dhe për të siguruar rrymën ideale për LED-in (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 sjell 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 pasur nevojë për pajisje komplekse elektronike në prapavijë është shumë i dëshirueshëm.
Në dekadat e fundit, janë demonstruar disa pajisje elektrolumineshente (AC-EL) të drejtuara nga AC. Një balast tipik elektronik AC përbëhet nga një shtresë që lëshon pluhur fluoreshent të vendosur midis dy shtresave izoluese (Figura 2a). Përdorimi i shtresës izoluese parandalon injektimin e bartësve të ngarkesës së jashtme, kështu që nuk ka rrymë të vazhdueshme që rrjedh përmes pajisjes. Pajisja ka funksionin e një kondensatori, dhe nën drejtimin e një fushe të lartë elektrike AC, elektronet e gjeneruara nga brenda mund të tunelojnë nga pika e kapjes në shtresën e emetimit. Pas marrjes së energjisë kinetike të mjaftueshme, elektronet përplasen me qendrën lumineshente, duke prodhuar eksitonë 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 saj, njerëzit kanë projektuar balaste elektronike AC me një shtresë të vetme izoluese (shih Figurën Plotësuese 2b). Në këtë strukturë, gjatë gjysmës së ciklit pozitiv të ngasjes AC, një bartës ngarkese injektohet direkt në shtresën e emetimit nga elektroda e jashtme; Emetimi efikas i dritës mund të vërehet nga rekombinimi me një lloj tjetër të bartësit të ngarkesës të gjeneruar brenda. Megjithatë, gjatë gjysmës së ciklit negativ të ngasjes AC, bartësit e ngarkesës së injektuar do të lirohen nga pajisja dhe për këtë arsye nuk do të emetojnë dritë. Për shkak të faktit se emetimi i dritës ndodh vetëm gjatë gjysmës së ciklit të ngasjes, efikasiteti i kësaj pajisjeje AC është më i ulët se ai i pajisjeve DC. Përveç kësaj, 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 kiloherc, gjë që i bën ato të vështira për t'u përputhshme me energjinë standarde AC shtëpiake në frekuenca të ulëta (50 herc/60 herc).
Kohët e fundit, dikush propozoi një pajisje elektronike AC që mund të funksionojë në frekuenca 50 Hz/60 Hz. Kjo pajisje përbëhet nga dy pajisje paralele DC (shih Figurën 2c). Duke lidhur shkurt elektrodat e sipërme të dy pajisjeve dhe duke lidhur elektrodat koplanare të poshtme me një burim energjie AC, të dy pajisjet mund të ndizen në mënyrë alternative. Nga perspektiva e një qarku, kjo pajisje AC-DC merret duke lidhur një pajisje të përparme dhe një pajisje të kundërt në seri. Kur pajisja e përparme ndizet, 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 AC që lëshojnë dritë mund të funksionojnë vetëm në tension të ulët dhe nuk mund të kombinohen drejtpërdrejt me energjinë elektrike standarde shtëpiake 110 V/220 V. Siç tregohet në Figurën Plotësuese 3 dhe Tabelën Plotësuese 1, performanca (shkëlqimi dhe efikasiteti i energjisë) e pajisjeve të energjisë AC-DC të raportuara të drejtuara nga tensioni i lartë AC është më e ulët se ajo e pajisjeve DC. Deri më tani, nuk ka asnjë pajisje energjie AC-DC që mund të vihet në lëvizje direkt nga energjia elektrike shtëpiake në 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, dhe që ka efikasitet të lartë dhe jetëgjatësi të gjatë.
Chen Shuming dhe ekipi i tij nga Universiteti Jugor i Shkencës dhe Teknologjisë kanë zhvilluar një diodë dritë-emetuese me pika kuantike të lidhur në seri duke përdorur oksid indiumi zinku transparent përçues si elektrodë të ndërmjetme. Dioda mund të funksionojë nën cikle rryme alternative pozitive dhe negative, me efikasitet kuantik të jashtëm prej 20.09% dhe 21.15%, përkatësisht. Përveç kësaj, duke lidhur pajisje të shumëfishta të lidhura në seri, paneli mund të vihet në lëvizje direkt nga energjia elektrike AC shtëpiake pa pasur nevojë për qarqe komplekse në prapavijë. Nën drejtimin prej 220 V/50 Hz, efikasiteti i energjisë i panelit të kuq plug and play është 15.70 lm W-1, dhe shkëlqimi i rregullueshëm mund të arrijë deri në 25834 cd m-2. Paneli LED me pika kuantike plug and play i zhvilluar mund të prodhojë burime drite ekonomike, kompakte, efikase dhe të qëndrueshme në gjendje të ngurtë që mund të vihen në lëvizje direkt nga energjia elektrike AC shtëpiake.
Marrë nga Lightingchina.com
Koha e postimit: 14 janar 2025