Įvadas: Chen Shuming ir kiti iš Pietų mokslo ir technologijų universiteto sukūrė serijinį kvantinį taškinį šviesos diodą, naudodami skaidrų laidų indžio cinko oksidą kaip tarpinį elektrodą. Diodas gali veikti esant teigiamai ir neigiamai kintamos srovės ciklams, kurių išorinis kvantinis efektyvumas yra atitinkamai 20,09% ir 21,15%. Be to, prijungus kelis nuosekliai sujungtus įrenginius, skydas gali būti tiesiogiai varomas buitine kintamosios srovės energija, nereikalaujant sudėtingų galinių grandinių. Esant 220 V/50 Hz pavarai, raudono „plug and play“ skydelio energijos vartojimo efektyvumas yra 15,70 lm W-1, o reguliuojamas ryškumas gali siekti iki 25834 cd m-2.
Šviesos diodai (LED) tapo pagrindine apšvietimo technologija dėl savo didelio efektyvumo, ilgo tarnavimo laiko, kietojo kūno ir aplinkos saugos pranašumų, tenkinančių pasaulinį energijos vartojimo efektyvumo ir aplinkos tvarumo poreikį. Kaip puslaidininkinis pn diodas, šviesos diodas gali veikti tik naudojant žemos įtampos nuolatinės srovės (DC) šaltinio pavarą. Dėl vienkrypčio ir nuolatinio įkrovimo įkrovos įtaiso viduje kaupiasi įkrovos ir Džaulio kaitinimas, todėl sumažėja šviesos diodo veikimo stabilumas. Be to, pasaulinis maitinimas daugiausia pagrįstas aukštos įtampos kintamąja srove, o daugelis buitinių prietaisų, tokių kaip LED lemputės, negali tiesiogiai naudoti aukštos įtampos kintamosios srovės. Todėl, kai šviesos diodą varo buitinė elektra, reikalingas papildomas kintamosios srovės ir nuolatinės srovės keitiklis kaip tarpininkas aukštos įtampos kintamosios srovės maitinimui paversti žemos įtampos nuolatine srove. Tipiškas kintamosios srovės ir nuolatinės srovės keitiklis apima transformatorių, skirtą tinklo įtampai sumažinti, ir lygintuvo grandinę kintamosios srovės įėjimui ištaisyti (žr. 1a pav.). Nors daugumos AC-DC keitiklių konversijos efektyvumas gali siekti daugiau nei 90%, konversijos proceso metu vis tiek prarandama energija. Be to, norint reguliuoti šviesos diodo ryškumą, nuolatinės srovės maitinimui reguliuoti ir idealiai LED srovei užtikrinti turėtų būti naudojama speciali vairavimo grandinė (žr. 1b papildomą paveikslą).
Vairuotojo grandinės patikimumas turės įtakos LED žibintų patvarumui. Todėl AC-DC keitiklių ir nuolatinės srovės tvarkyklių pristatymas ne tik patiria papildomų išlaidų (sudaro apie 17% visos LED lempos kainos), bet ir padidina energijos sąnaudas bei sumažina LED lempų ilgaamžiškumą. Todėl labai pageidautina sukurti LED arba elektroliuminescencinius (EL) įrenginius, kuriuos būtų galima tiesiogiai valdyti buitine 110 V/220 V 50 Hz/60 Hz įtampa, nereikalaujant sudėtingų elektroninių įrenginių.
Per pastaruosius kelis dešimtmečius buvo demonstruojami keli kintamosios srovės varomi elektroliuminescenciniai (AC-EL) įrenginiai. Įprastą kintamosios srovės elektroninį balastą sudaro fluorescencinius miltelius skleidžiantis sluoksnis, įterptas tarp dviejų izoliacinių sluoksnių (2a pav.). Naudojant izoliacinį sluoksnį neleidžiama įpurkšti išorinių krūvininkų, todėl įrenginiu neteka nuolatinės srovės. Įrenginys atlieka kondensatoriaus funkciją, o veikiant stipriam kintamosios srovės elektriniam laukui, viduje generuojami elektronai gali nukeliauti iš gaudymo taško į emisijos sluoksnį. Gavę pakankamai kinetinės energijos, elektronai susiduria su liuminescenciniu centru, gamindami eksitonus ir skleisdami šviesą. Dėl nesugebėjimo įšvirkšti elektronų iš išorinių elektrodų, šių prietaisų ryškumas ir efektyvumas yra žymiai mažesni, o tai riboja jų pritaikymą apšvietimo ir ekrano srityse.
Siekdami pagerinti jo veikimą, žmonės sukūrė kintamosios srovės elektroninius balastus su vienu izoliacijos sluoksniu (žr. 2b papildomą paveikslą). Šioje struktūroje per teigiamą kintamosios srovės pavaros pusės ciklą krūvininkas yra tiesiogiai įpurškiamas į emisijos sluoksnį iš išorinio elektrodo; Veiksmingą šviesos spinduliavimą galima stebėti rekombinuojant su kito tipo krūvininku, sukurtu viduje. Tačiau neigiamo kintamosios srovės pavaros pusės ciklo metu įpurkšti krūvininkai bus atpalaiduoti iš įrenginio ir todėl neskleis šviesos. Dėl to, kad šviesa sklinda tik pusę važiavimo ciklo, šio kintamosios srovės įrenginio efektyvumas yra mažesnis nei nuolatinės srovės įrenginių. Be to, dėl prietaisų talpos charakteristikų abiejų kintamosios srovės įrenginių elektroliuminescencijos charakteristikos priklauso nuo dažnio, o optimalus veikimas paprastai pasiekiamas esant aukštiems kelių kilohercų dažniams, todėl juos sunku suderinti su standartine buitine kintamosios srovės galia esant žemai. dažniai (50 hercų/60 hercų).
Neseniai kažkas pasiūlė kintamosios srovės elektroninį įrenginį, kuris gali veikti 50 Hz/60 Hz dažniais. Šį įrenginį sudaro du lygiagrečiai nuolatinės srovės įrenginiai (žr. 2c pav.). Elektriškai trumpai sujungus dviejų įrenginių viršutinius elektrodus ir prijungus apatinius koplanarinius elektrodus prie kintamosios srovės šaltinio, abu prietaisai gali būti įjungiami pakaitomis. Žvelgiant iš grandinės perspektyvos, šis AC-DC įrenginys gaunamas nuosekliai prijungus priekinį ir atbulinį įrenginį. Įjungus priekinį įrenginį, atbulinės eigos įtaisas išjungiamas ir veikia kaip rezistorius. Dėl pasipriešinimo elektroliuminescencijos efektyvumas yra palyginti mažas. Be to, kintamos srovės šviesą skleidžiantys įrenginiai gali veikti tik esant žemai įtampai ir negali būti tiesiogiai derinami su standartine 110 V/220 V buitine elektra. Kaip parodyta 3 papildomame paveiksle ir 1 papildomoje lentelėje, praneštų AC-DC maitinimo įrenginių, varomų aukšta kintamosios srovės įtampa, našumas (ryškumas ir galios efektyvumas) yra mažesnis nei nuolatinės srovės įrenginių. Kol kas nėra AC-DC maitinimo įrenginio, kuris būtų tiesiogiai varomas buitine elektra esant 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, pasižymi dideliu efektyvumu ir ilgaamžiškumu.
Chenas Shumingas ir jo komanda iš Pietų mokslo ir technologijos universiteto sukūrė serijinį kvantinį taškinį šviesos diodą, naudodami skaidrų laidus indžio cinko oksidą kaip tarpinį elektrodą. Diodas gali veikti esant teigiamai ir neigiamai kintamos srovės ciklams, kurių išorinis kvantinis efektyvumas yra atitinkamai 20,09% ir 21,15%. Be to, prijungus kelis nuosekliai prijungtus įrenginius, skydelį galima tiesiogiai valdyti buitine kintamosios srovės energija, nereikalaujant sudėtingų užpakalinių grandinių. Įjungus 220 V/50 Hz įtampą, raudono prijungti ir paleisti skydelio galios efektyvumas yra 15,70 lm W-1, o reguliuojamas ryškumas gali siekti iki 25834 cd m-2. Sukurta „plug and play“ kvantinių taškų LED plokštė gali gaminti ekonomiškus, kompaktiškus, efektyvius ir stabilius kietojo kūno šviesos šaltinius, kurie gali būti tiesiogiai maitinami buitine kintamosios srovės elektra.
Paimta iš Lightingchina.com
Paskelbimo laikas: 2025-01-14