Introduktion: Chen Shuming og andre fra Southern University of Science and Technology har udviklet en serieforbundet kvantepunkt-lysemitterende diode ved at bruge transparent ledende indiumzinkoxid som mellemelektrode. Dioden kan fungere under positive og negative vekselstrømscyklusser med ekstern kvanteeffektivitet på henholdsvis 20,09 % og 21,15 %. Ved at forbinde flere serieforbundne enheder kan panelet desuden drives direkte af husholdningsvekselstrøm uden behov for komplekse backend-kredsløb. Under drevet på 220 V/50 Hz er strømeffektiviteten af det røde plug and play-panel 15,70 lm W-1, og den justerbare lysstyrke kan nå op til 25834 cd m-2.
Lysemitterende dioder (LED'er) er blevet den almindelige belysningsteknologi på grund af deres høje effektivitet, lange levetid, solid-state og miljømæssige sikkerhedsfordele, der opfylder den globale efterspørgsel efter energieffektivitet og miljømæssig bæredygtighed. Som en halvleder pn-diode kan LED kun fungere under drevet af en lavspændings jævnstrømskilde (DC). På grund af ensrettet og kontinuerlig ladningsinjektion akkumuleres ladninger og Joule-opvarmning i enheden, hvilket reducerer LED'ens driftsstabilitet. Derudover er den globale strømforsyning hovedsageligt baseret på højspændingsvekselstrøm, og mange husholdningsapparater som LED-lys kan ikke direkte bruge højspændingsvekselstrøm. Derfor, når LED drives af husholdningselektricitet, kræves der en ekstra AC-DC-konverter som mellemled til at konvertere højspændings-vekselstrøm til lavspændings-jævnstrøm. En typisk AC-DC-konverter inkluderer en transformer til reduktion af netspændingen og et ensretterkredsløb til at ensrette AC-indgangen (se figur 1a). Selvom konverteringseffektiviteten for de fleste AC-DC-konvertere kan nå over 90 %, er der stadig energitab under konverteringsprocessen. For at justere lysstyrken af LED'en skal der desuden bruges et dedikeret drivkredsløb til at regulere DC-strømforsyningen og give den ideelle strøm til LED'en (se Supplerende Figur 1b).
Driverkredsløbets pålidelighed vil påvirke holdbarheden af LED-lys. Derfor medfører introduktion af AC-DC-konvertere og DC-drivere ikke kun ekstra omkostninger (der står for omkring 17 % af de samlede LED-lampeomkostninger), men øger også strømforbruget og reducerer LED-lampers holdbarhed. Derfor er det yderst ønskeligt at udvikle LED- eller elektroluminescerende (EL)-enheder, der kan drives direkte af husholdnings 110 V/220 V-spændinger på 50 Hz/60 Hz uden behov for komplekse backend elektroniske enheder.
I de sidste par årtier er flere AC-drevne elektroluminescerende (AC-EL) enheder blevet demonstreret. En typisk elektronisk vekselstrømsballast består af et fluorescerende pulveremitterende lag, der er klemt mellem to isolerende lag (figur 2a). Brugen af isoleringslag forhindrer indsprøjtning af eksterne ladningsbærere, så der løber ingen jævnstrøm gennem enheden. Enheden har funktionen som en kondensator, og under drevet af et elektrisk vekselfelt med høj vekselstrøm kan de internt genererede elektroner tunnelere fra indfangningspunktet til emissionslaget. Efter at have opnået tilstrækkelig kinetisk energi, kolliderer elektroner med det luminescerende center, producerer excitoner og udsender lys. På grund af manglende evne til at injicere elektroner uden for elektroderne, er lysstyrken og effektiviteten af disse enheder betydeligt lavere, hvilket begrænser deres anvendelser inden for belysning og display.
For at forbedre dens ydeevne har folk designet AC elektroniske forkoblinger med et enkelt isoleringslag (se supplerende figur 2b). I denne struktur injiceres en ladningsbærer direkte i emissionslaget fra den eksterne elektrode under den positive halvcyklus af AC-drevet; Effektiv lysemission kan observeres ved rekombination med en anden type ladningsbærer genereret internt. Men i løbet af den negative halvcyklus af AC-drev, vil de indsprøjtede ladningsbærere blive frigivet fra enheden og vil derfor ikke udsende lys. På grund af det faktum, at lysudsendelse kun forekommer under den halve cyklus af kørsel, vil effektiviteten af denne AC-enhed er lavere end DC-enheder. På grund af enhedernes kapacitansegenskaber er elektroluminescensydelsen af begge AC-enheder desuden frekvensafhængig, og optimal ydeevne opnås normalt ved høje frekvenser på flere kilohertz, hvilket gør dem vanskelige at være kompatible med standard husholdningsvekselstrøm ved lav frekvenser (50 hertz/60 hertz).
For nylig foreslog nogen en elektronisk AC-enhed, der kan fungere ved frekvenser på 50 Hz/60 Hz. Denne enhed består af to parallelle DC-enheder (se figur 2c). Ved elektrisk kortslutning af de to enheders øverste elektroder og ved at forbinde de nederste koplanære elektroder til en AC-strømkilde, kan de to enheder skiftevis tændes. Fra et kredsløbsperspektiv opnås denne AC-DC enhed ved at forbinde en fremadrettet enhed og en omvendt enhed i serie. Når den fremadrettede enhed er tændt, er den omvendte enhed slukket og fungerer som en modstand. På grund af tilstedeværelsen af modstand er elektroluminescenseffektiviteten relativt lav. Derudover kan AC-lysemitterende enheder kun fungere ved lav spænding og kan ikke kombineres direkte med 110 V/220 V standard husholdningselektricitet. Som vist i Supplerende Figur 3 og Supplerende Tabel 1 er ydeevnen (lysstyrke og strømeffektivitet) for rapporterede AC-DC-strømenheder drevet af høj AC-spænding lavere end DC-enheders. Indtil videre er der ingen AC-DC strømenhed, der direkte kan drives af husholdningselektricitet ved 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, og som har høj effektivitet og lang levetid.
Chen Shuming og hans team fra Southern University of Science and Technology har udviklet en serieforbundet kvantepunkt-lysemitterende diode ved hjælp af transparent ledende indiumzinkoxid som mellemelektrode. Dioden kan fungere under positive og negative vekselstrømscyklusser med ekstern kvanteeffektivitet på henholdsvis 20,09 % og 21,15 %. Ved at tilslutte flere serieforbundne enheder kan panelet desuden drives direkte af husholdningsvekselstrøm uden behov for komplekse backend-kredsløb. Under drevet på 220 V/50 Hz er strømeffektiviteten af det røde plug and play-panel 15,70 lm W-1, og den justerbare lysstyrke kan nå op til 25834 cd m-2. Det udviklede plug and play quantum dot LED-panel kan producere økonomiske, kompakte, effektive og stabile solid-state lyskilder, der direkte kan drives af husholdnings AC-elektricitet.
Taget fra Lightingchina.com
Indlægstid: 14-jan-2025