Inleiding: Chen Shuming en anderen van de Southern University of Science and Technology hebben een in serie geschakelde quantum dot lichtgevende diode ontwikkeld door transparant geleidend indiumzinkoxide als tussenelektrode te gebruiken. De diode kan werken onder positieve en negatieve wisselstroomcycli, met externe kwantumefficiënties van respectievelijk 20,09% en 21,15%. Door meerdere in serie geschakelde apparaten aan te sluiten, kan het paneel bovendien rechtstreeks worden aangedreven door wisselstroom in het huishouden, zonder dat er complexe backend-circuits nodig zijn. Onder de aandrijving van 220 V/50 Hz bedraagt de energie-efficiëntie van het rode plug-and-play-paneel 15,70 lm W-1, en de instelbare helderheid kan oplopen tot 25834 cd m-2.
Light emitting diodes (LED's) zijn de mainstream verlichtingstechnologie geworden vanwege hun hoge efficiëntie, lange levensduur, solid-state en milieuveiligheidsvoordelen, waarmee ze voldoen aan de wereldwijde vraag naar energie-efficiëntie en ecologische duurzaamheid. Als halfgeleider-pn-diode kan LED alleen werken onder de aansturing van een laagspanningsgelijkstroombron (DC). Door de unidirectionele en continue ladingsinjectie hopen ladingen en Joule-verwarming zich op in het apparaat, waardoor de operationele stabiliteit van de LED wordt verminderd. Bovendien is de mondiale energievoorziening voornamelijk gebaseerd op hoogspanningswisselstroom, en veel huishoudelijke apparaten, zoals LED-lampen, kunnen niet rechtstreeks gebruik maken van hoogspanningswisselstroom. Wanneer LED's worden aangedreven door huishoudelijke elektriciteit, is er daarom een extra AC-DC-omzetter nodig als tussenpersoon om hoogspanningswisselstroom om te zetten in laagspanningsgelijkstroom. Een typische AC-DC-omzetter bevat een transformator voor het verminderen van de netspanning en een gelijkrichtercircuit voor het gelijkrichten van de AC-ingang (zie figuur 1a). Hoewel de conversie-efficiëntie van de meeste AC-DC-converters meer dan 90% kan bereiken, is er nog steeds energieverlies tijdens het conversieproces. Om de helderheid van de LED aan te passen, moet bovendien een speciaal stuurcircuit worden gebruikt om de gelijkstroomvoeding te regelen en de ideale stroom voor de LED te leveren (zie aanvullende figuur 1b).
De betrouwbaarheid van het drivercircuit heeft invloed op de duurzaamheid van LED-verlichting. Daarom brengt de introductie van AC-DC-converters en DC-drivers niet alleen extra kosten met zich mee (goed voor ongeveer 17% van de totale kosten van LED-lampen), maar verhoogt het ook het energieverbruik en vermindert de duurzaamheid van LED-lampen. Daarom is het zeer wenselijk om LED- of elektroluminescerende (EL)-apparaten te ontwikkelen die rechtstreeks kunnen worden aangestuurd door huishoudelijke 110 V/220 V-spanningen van 50 Hz/60 Hz zonder de noodzaak van complexe elektronische backend-apparaten.
In de afgelopen decennia zijn verschillende AC-aangedreven elektroluminescerende (AC-EL) apparaten gedemonstreerd. Een typisch elektronisch AC-voorschakelapparaat bestaat uit een laag die fluorescerend poeder uitzendt, ingeklemd tussen twee isolatielagen (Figuur 2a). Het gebruik van een isolatielaag voorkomt de injectie van externe ladingsdragers, zodat er geen gelijkstroom door het apparaat stroomt. Het apparaat heeft de functie van een condensator, en onder invloed van een hoog elektrisch wisselstroomveld kunnen de intern gegenereerde elektronen van het vangpunt naar de emissielaag tunnelen. Nadat voldoende kinetische energie is verkregen, botsen elektronen met het luminescerende centrum, waardoor excitonen worden geproduceerd en licht wordt uitgezonden. Vanwege het onvermogen om elektronen van buiten de elektroden te injecteren, zijn de helderheid en efficiëntie van deze apparaten aanzienlijk lager, wat hun toepassingen op het gebied van verlichting en weergave beperkt.
Om de prestaties te verbeteren, hebben mensen elektronische AC-voorschakelapparaten ontworpen met een enkele isolatielaag (zie aanvullende figuur 2b). In deze structuur wordt tijdens de positieve halve cyclus van AC-aandrijving een ladingsdrager rechtstreeks vanaf de externe elektrode in de emissielaag geïnjecteerd; Efficiënte lichtemissie kan worden waargenomen door recombinatie met een ander type ladingsdrager dat intern wordt gegenereerd. Tijdens de negatieve halve cyclus van de AC-aandrijving zullen de geïnjecteerde ladingsdragers echter vrijkomen van het apparaat en daarom geen licht uitstralen. Vanwege het feit dat lichtemissie alleen plaatsvindt tijdens de halve cyclus van het rijden, is de efficiëntie van dit AC-apparaat is lager dan die van DC-apparaten. Bovendien zijn, vanwege de capaciteitskarakteristieken van de apparaten, de elektroluminescentieprestaties van beide AC-apparaten frequentieafhankelijk, en worden optimale prestaties meestal bereikt bij hoge frequenties van enkele kilohertz, waardoor ze moeilijk compatibel zijn met standaard huishoudelijk AC-vermogen bij lage frequenties. frequenties (50 hertz/60 hertz).
Onlangs heeft iemand een elektronisch AC-apparaat voorgesteld dat kan werken op frequenties van 50 Hz/60 Hz. Dit apparaat bestaat uit twee parallelle DC-apparaten (zie figuur 2c). Door de bovenste elektroden van de twee apparaten elektrisch kort te sluiten en de onderste coplanaire elektroden aan te sluiten op een wisselstroombron, kunnen de twee apparaten afwisselend worden ingeschakeld. Vanuit een circuitperspectief wordt dit AC-DC-apparaat verkregen door een voorwaarts apparaat en een achterwaarts apparaat in serie aan te sluiten. Wanneer het voorwaartse apparaat is ingeschakeld, wordt het omgekeerde apparaat uitgeschakeld en fungeert het als weerstand. Door de aanwezigheid van weerstand is de elektroluminescentie-efficiëntie relatief laag. Bovendien kunnen AC-lichtgevende apparaten alleen op lage spanning werken en kunnen ze niet rechtstreeks worden gecombineerd met standaard huishoudelijke elektriciteit van 110 V/220 V. Zoals weergegeven in aanvullende figuur 3 en aanvullende tabel 1 zijn de prestaties (helderheid en energie-efficiëntie) van gerapporteerde AC-DC-apparaten die worden aangedreven door hoge wisselspanning lager dan die van DC-apparaten. Tot nu toe is er geen AC-DC-stroomapparaat dat rechtstreeks kan worden aangedreven door huishoudelijke elektriciteit op 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, en een hoog rendement en een lange levensduur heeft.
Chen Shuming en zijn team van de Southern University of Science and Technology hebben een in serie geschakelde quantum dot lichtgevende diode ontwikkeld met behulp van transparant geleidend indiumzinkoxide als tussenelektrode. De diode kan werken onder positieve en negatieve wisselstroomcycli, met externe kwantumefficiënties van respectievelijk 20,09% en 21,15%. Door meerdere in serie geschakelde apparaten aan te sluiten, kan het paneel bovendien rechtstreeks worden aangedreven door wisselstroom van huishoudens, zonder dat er complexe backend-circuits nodig zijn. Onder de aandrijving van 220 V/50 Hz is de energie-efficiëntie van het rode plug-and-play-paneel 15,70. lm W-1, en de instelbare helderheid kan oplopen tot 25834 cd m-2. Het ontwikkelde plug-and-play quantum dot LED-paneel kan economische, compacte, efficiënte en stabiele solid-state lichtbronnen produceren die rechtstreeks kunnen worden gevoed door huishoudelijke wisselstroom.
Genomen van Lightingchina.com
Posttijd: 14 januari 2025