Introducció: Chen Shuming i altres de la Universitat del Sud de Ciència i Tecnologia han desenvolupat una sèrie díode que emeti a la llum quàntica connectada mitjançant l'ús d'òxid de zinc indi conductiu transparent com a elèctrode intermedi. El díode pot funcionar sota cicles de corrent alternatius positius i negatius, amb eficiències quàntiques externes del 20,09% i del 21,15%, respectivament. A més, mitjançant la connexió de diversos dispositius connectats de sèries, el panell pot ser impulsat directament per la potència de CA de la llar sense necessitat de circuits de backend complexos. Sota la unitat de 220 V/50 Hz, l'eficiència de potència del tauler vermell i del tauler de joc és de 15,70 lm W-1, i la brillantor regulable pot arribar fins a 25834 CD M-2.
Els díodes emissors de llum (LEDs) s’han convertit en la tecnologia d’il·luminació principal a causa de la seva alta eficiència, la seva llarga vida útil, els avantatges de la seguretat en estat sòlid i la seguretat ambiental, complint la demanda global d’eficiència energètica i la sostenibilitat ambiental. Com a díode PN de semiconductors, LED només pot funcionar sota l’accionament d’una font de corrent directe de baixa tensió (DC). A causa de la injecció de càrrega unidireccional i contínua, s’acumulen les càrregues i la calefacció de Joule dins del dispositiu, reduint així l’estabilitat operativa del LED. A més, la font d’alimentació global es basa principalment en un corrent altern d’alta tensió i molts electrodomèstics com ara llums LED no poden utilitzar directament corrent altern d’alta tensió. Per tant, quan la LED és impulsada per l’electricitat domèstica, es requereix un convertidor addicional de CA-DC com a intermediari per convertir la potència de CA d’alta tensió en potència de corrent continu de baixa tensió. Un convertidor típic AC-DC inclou un transformador per reduir la tensió de la xarxa i un circuit rectificador per rectificar l’entrada de CA (vegeu la figura 1A). Tot i que l’eficiència de conversió de la majoria de convertidors d’AC-DC pot arribar a superar el 90%, encara hi ha pèrdues d’energia durant el procés de conversió. A més, per ajustar la brillantor del LED, s’hauria d’utilitzar un circuit de conducció dedicat per regular la font d’alimentació de corrent continu i proporcionar el corrent ideal per al LED (vegeu la figura suplementària 1B).
La fiabilitat del circuit del conductor afectarà la durabilitat de les llums LED. Per tant, la introducció de convertidors AC-DC i controladors de corrent continu no només incorre en costos addicionals (representant al voltant del 17% del cost total de la làmpada LED), sinó que també augmenta el consum d’energia i redueix la durabilitat de les làmpades LED. Per tant, el desenvolupament de dispositius LED o electroluminescents (EL) que poden ser conduïts directament per la llar de 110 v/220 V de tensió de 50 Hz/60 Hz sense necessitat de dispositius electrònics de backend complexos són molt desitjables.
En les últimes dècades, s'han demostrat diversos dispositius electroluminescents (AC-EL) impulsats per CA. Un llast electrònic típic de CA consisteix en una capa emissora de pols fluorescent entre dues capes aïllants (figura 2A). L’ús de la capa d’aïllament impedeix la injecció de portadors de càrrega externs, de manera que no hi ha cap corrent directe que surti pel dispositiu. El dispositiu té la funció d’un condensador i, sota l’accionament d’un camp elèctric elevat de CA, els electrons generats internament poden túnel des del punt de captura fins a la capa d’emissió. Després d’obtenir l’energia cinètica suficient, els electrons xoquen amb el centre luminescent, produint excitons i emetent llum. A causa de la incapacitat d'injectar electrons des de fora dels elèctrodes, la brillantor i l'eficiència d'aquests dispositius són significativament més baixes, cosa que limita les seves aplicacions en els camps de la il·luminació i la pantalla.
Per millorar el seu rendiment, les persones han dissenyat llastos electrònics de CA amb una sola capa d’aïllament (vegeu la figura suplementària 2B). En aquesta estructura, durant el mig cicle positiu de la unitat de CA, un portador de càrrega s’injecta directament a la capa d’emissió de l’elèctrode extern; Es pot observar una emissió de llum eficient mitjançant la recombinació amb un altre tipus de portador de càrrega generat internament. No obstant això, durant el mig cicle negatiu de la unitat de CA, els transportistes de càrrega injectats seran alliberats del dispositiu i, per tant, no emetran llum. A més, a causa de les característiques de la capacitança dels dispositius, el rendiment d’electroluminescència d’ambdós dispositius de CA depèn de la freqüència, i el rendiment òptim s’aconsegueix generalment a altes freqüències de diversos quilohertz, cosa que fa que siguin difícils de ser compatibles amb la potència de CA de la llar estàndard a freqüències baixes (50 hertz/60 hertz).
Recentment, algú va proposar un dispositiu electrònic de CA que pugui funcionar a freqüències de 50 Hz/60 Hz. Aquest dispositiu consta de dos dispositius DC paral·lels (vegeu la figura 2C). Mitjançant la curtcircuit elèctricament els elèctrodes superiors dels dos dispositius i connectant els elèctrodes cooplanars inferiors a una font d'alimentació de CA, els dos dispositius es poden encendre alternativament. Des de la perspectiva del circuit, aquest dispositiu AC-DC s’obté connectant un dispositiu endavant i un dispositiu invers en sèrie. Quan el dispositiu endavant està activat, el dispositiu inversa està apagat, actuant com a resistència. A causa de la presència de resistència, l'eficiència de l'electroluminescència és relativament baixa. A més, els dispositius emissors de llum de CA només poden funcionar a baixa tensió i no es poden combinar directament amb l’electricitat domèstica estàndard de 110 V/220 V. Tal com es mostra a la figura suplementària 3 i a la taula suplementària 1, el rendiment (brillantor i eficiència de potència) dels dispositius de potència AC-DC reportats impulsats per una alta tensió de CA és inferior al dels dispositius DC. Fins al moment, no hi ha cap dispositiu d’alimentació AC-DC que pugui ser conduït directament per l’electricitat domèstica a 110 v/220 V, 50 Hz/60 Hz, i que tingui una alta eficiència i una vida útil llarga.
Chen Shuming i el seu equip de la Universitat del Sud de Ciència i Tecnologia han desenvolupat una sèrie díode que emeti de llum quàntica connectada amb òxid de zinc conductiu transparent com a elèctrode intermedi. El díode pot funcionar sota cicles de corrent alternatius positius i negatius, amb eficiències quàntiques externes del 20,09% i del 21,15%, respectivament. A més, mitjançant la connexió de diversos dispositius connectats de sèries, el panell es pot impulsar directament per la potència de CA de la llar sense necessitat de circuits de backend complexos. Sobre la unitat de 220 V/50 Hz, l’eficiència de potència del taulell vermell i el panell de joc és de 15,70 lm W-1 i la brillantor ajustable pot arribar fins a 25834 cd M-2. El panell LED de Plug i Play Play Play Play pot produir fonts de llum econòmiques, compactes, eficients i estables que poden ser directament alimentades per l'electricitat de la llar.
Pres de lightingchina.com
Posat Post: 14-2025 de gener