Introduzione: Chen Shuming e altri della Southern University of Science and Technology hanno sviluppato un diodo a emissione di luce quantistica collegata in serie utilizzando l'ossido di zinco conduttivo trasparente come elettrodo intermedio. Il diodo può funzionare in cicli di corrente alternata positiva e negativa, con efficienze quantistiche esterne del 20,09% e del 21,15%, rispettivamente. Inoltre, collegando più dispositivi collegati in serie, il pannello può essere guidato direttamente dalla potenza AC domestica senza la necessità di circuiti di backend complessi. Sotto l'unità di 220 V/50 Hz, l'efficienza energetica del pannello Rosso Plug and Play è di 15,70 lm W-1 e la luminosità regolabile può raggiungere fino a 25834 CD M-2.
I diodi a emissione di luce (LED) sono diventati la tecnologia di illuminazione tradizionale grazie alla loro elevata efficienza, a lungo periodo di durata della vita, a stato solido e alla sicurezza ambientale, soddisfacendo la domanda globale di efficienza energetica e sostenibilità ambientale. Come diodo PN a semiconduttore, il LED può funzionare solo sotto l'unità di una sorgente a corrente continua a bassa tensione (DC). A causa dell'iniezione di carica unidirezionale e continua, le cariche e il riscaldamento di Joule si accumulano all'interno del dispositivo, riducendo così la stabilità operativa del LED. Inoltre, l'alimentazione globale si basa principalmente sulla corrente alternata ad alta tensione e molti elettrodomestici come le luci a LED non possono utilizzare direttamente la corrente alternata ad alta tensione. Pertanto, quando il LED è guidato dall'elettricità domestica, è richiesto un ulteriore convertitore AC-DC come intermediario per convertire l'alimentazione CA ad alta tensione in potenza CC a bassa tensione. Un tipico convertitore AC-DC include un trasformatore per ridurre la tensione di rete e un circuito di raddrizzatore per rettificare l'ingresso CA (vedere la Figura 1A). Sebbene l'efficienza di conversione della maggior parte dei convertitori AC-DC possa raggiungere oltre il 90%, durante il processo di conversione c'è ancora una perdita di energia. Inoltre, per regolare la luminosità del LED, è necessario utilizzare un circuito di guida dedicato per regolare l'alimentazione DC e fornire la corrente ideale per il LED (vedere Figura 1B supplementare).
L'affidabilità del circuito del conducente influenzerà la durata delle luci a LED. Pertanto, l'introduzione di convertitori AC-DC e driver DC non solo comporta costi aggiuntivi (che rappresentano circa il 17% del costo totale della lampada a LED), ma aumenta anche il consumo di energia e riduce la durata delle lampade a LED. Pertanto, lo sviluppo di dispositivi LED o elettroluminescenti (EL) che possono essere guidati direttamente dalle tensioni della famiglia 110 V/220 V di 50 Hz/60 Hz senza la necessità di dispositivi elettronici di backend complessi è altamente auspicabile.
Negli ultimi decenni sono stati dimostrati diversi dispositivi elettroluminescenti (AC-EL) basati su AC. Un tipico regalasto elettronico CA è costituito da uno strato di emettenza in polvere fluorescente inserita tra due strati isolanti (Figura 2A). L'uso dello strato di isolamento impedisce l'iniezione di portatori di carica esterni, quindi non esiste una corrente continua che scorre attraverso il dispositivo. Il dispositivo ha la funzione di un condensatore e sotto l'unità di un campo elettrico CA elevato, gli elettroni generati internamente possono tunnel dal punto di acquisizione allo strato di emissione. Dopo aver ottenuto un'energia cinetica sufficiente, gli elettroni si scontrano con il centro luminescente, producendo eccitoni ed emettendo luce. A causa dell'incapacità di iniettare elettroni dall'esterno degli elettrodi, la luminosità e l'efficienza di questi dispositivi sono significativamente più basse, il che limita le loro applicazioni nei campi di illuminazione e display.
Al fine di migliorare le sue prestazioni, le persone hanno progettato regalatori elettronici CA con un singolo livello di isolamento (vedere Figura 2B supplementare). In questa struttura, durante il mezze ciclo positivo dell'unità CA, un portatore di carica viene iniettato direttamente nello strato di emissione dall'elettrodo esterno; L'emissione di luce efficiente può essere osservata mediante ricombinazione con un altro tipo di vettore di carica generato internamente. Tuttavia, durante il mezzo ciclo negativo di AC Drive, i portatori di carica iniettati verranno rilasciati dal dispositivo e quindi non emetteranno luce. A causa del fatto che l'emissione di luce si verifica solo durante il mezzo ciclo di guida, l'efficienza di questo dispositivo CA è inferiore a quella dei dispositivi DC. Inoltre, a causa delle caratteristiche di capacità dei dispositivi, le prestazioni di elettroluminescenza di entrambi i dispositivi CA dipendono dalla frequenza e le prestazioni ottimali sono generalmente raggiunte ad alte frequenze di diversi kilohertz, il che rende difficile essere compatibili con la potenza AC domestica standard a basse frequenze (50 Hertz/60 Hertz).
Di recente, qualcuno ha proposto un dispositivo elettronico CA in grado di funzionare a frequenze di 50 Hz/60 Hz. Questo dispositivo è costituito da due dispositivi DC paralleli (vedere la Figura 2C). Elettricamente a corto circuito gli elettrodi superiori dei due dispositivi e collegando gli elettrodi Coplanari inferiori a una fonte di alimentazione CA, i due dispositivi possono essere alternativamente accesi. Dal punto di vista del circuito, questo dispositivo AC-DC viene ottenuto collegando un dispositivo in avanti e un dispositivo inverso in serie. Quando il dispositivo in avanti è acceso, il dispositivo inverso viene spento, fungendo da resistore. A causa della presenza di resistenza, l'efficienza dell'elettroluminescenza è relativamente bassa. Inoltre, i dispositivi di emissione di luce CA possono funzionare solo a bassa tensione e non possono essere combinati direttamente con elettricità domestica standard a 110 V/220 V. Come mostrato nella Figura 3 supplementare e nella Tabella 1 supplementare, le prestazioni (luminosità ed efficienza energetica) dei dispositivi di alimentazione AC-DC segnalati guidati dall'alta tensione CA sono inferiori a quelle dei dispositivi DC. Finora, non esiste un dispositivo di alimentazione AC-DC che può essere guidato direttamente dall'elettricità domestica a 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz e ha un'efficienza elevata e una durata lunga.
Chen Shuming e il suo team della Southern University of Science and Technology hanno sviluppato una serie collegata a un diodo a emissione di luce quantistica collegata utilizzando ossido di zinco conduttivo trasparente come elettrodo intermedio. Il diodo può funzionare in cicli di corrente alternata positiva e negativa, con efficienze quantistiche esterne del 20,09% e del 21,15%, rispettivamente. Inoltre, collegando più dispositivi collegati in serie, il pannello può essere guidato direttamente dalla potenza CA della famiglia senza la necessità di circuiti di backend complessi. Secondo l'unità di 220 V/50 Hz, l'efficienza di corrente del pannello RED Plug and Play è di 15,70 lm W-1 e la luminosità regolabile può raggiungere fino a 25834 CD M-2. Il pannello a LED a punta quantistica Plug and Play sviluppato può produrre fonti di luce a stato solido economico, compatto, efficienti e stabili che possono essere direttamente alimentate dall'elettricità AC domestica.
Tratto da LightingChina.com
Tempo post: 14-2025 gennaio