Introduzione: Chen Shuming è altri di l'Università Meridionale di Scienza è Tecnulugia anu sviluppatu un diodu emettitore di luce à punti quantichi cunnessi in serie aduprendu ossidu di zincu indiu conduttivu trasparente cum'è elettrodu intermediu. U diodu pò funziunà sottu cicli di corrente alternata pusitiva è negativa, cù efficienze quantiche esterne di 20,09% è 21,15%, rispettivamente. Inoltre, cunnettendu parechji dispositivi cunnessi in serie, u pannellu pò esse alimentatu direttamente da l'alimentazione CA domestica senza a necessità di circuiti backend cumplessi. Sottu l'alimentazione di 220 V/50 Hz, l'efficienza energetica di u pannellu plug and play rossu hè di 15,70 lm W-1, è a luminosità regulabile pò ghjunghje sin'à 25834 cd m-2.
I diodi emettitori di luce (LED) sò diventati a tecnulugia di illuminazione mainstream per via di a so alta efficienza, a so longa durata di vita, i so vantaghji in termini di statu solidu è di sicurezza ambientale, rispondendu à a dumanda glubale di efficienza energetica è di sustenibilità ambientale. Cum'è diodu pn semiconduttore, u LED pò funziunà solu sottu l'alimentazione di una fonte di corrente continua (DC) à bassa tensione. A causa di l'iniezione di carica unidirezionale è cuntinua, e cariche è u riscaldamentu Joule s'accumulanu in u dispusitivu, riducendu cusì a stabilità operativa di u LED. Inoltre, l'alimentazione glubale hè principalmente basata nantu à a corrente alternata à alta tensione, è parechji apparecchi domestici cum'è e luci LED ùn ponu micca aduprà direttamente a corrente alternata à alta tensione. Dunque, quandu u LED hè alimentatu da l'elettricità domestica, hè necessariu un convertitore AC-DC supplementu cum'è intermediariu per cunvertisce a putenza AC à alta tensione in putenza DC à bassa tensione. Un convertitore AC-DC tipicu include un trasformatore per riduce a tensione di rete è un circuitu raddrizzatore per raddrizzà l'ingressu AC (vede Figura 1a). Ancu s'è l'efficienza di cunversione di a maiò parte di i convertitori AC-DC pò ghjunghje à più di 90%, ci hè sempre una perdita di energia durante u prucessu di cunversione. Inoltre, per aghjustà a luminosità di u LED, un circuitu di guida dedicatu deve esse adupratu per regulà l'alimentazione CC è furnisce a corrente ideale per u LED (vede a Figura Supplementare 1b).
L'affidabilità di u circuitu di u driver affetterà a durabilità di e luci LED. Dunque, l'introduzione di convertitori AC-DC è di driver DC ùn solu comporta costi supplementari (chì rapprisentanu circa u 17% di u costu tutale di e lampade LED), ma aumenta ancu u cunsumu energeticu è riduce a durabilità di e lampade LED. Dunque, u sviluppu di dispositivi LED o elettroluminescenti (EL) chì ponu esse alimentati direttamente da tensioni domestiche di 110 V/220 V di 50 Hz/60 Hz senza a necessità di dispositivi elettronichi di backend cumplessi hè assai desiderabile.
In l'ultimi decennii, parechji dispositivi elettroluminescenti alimentati da corrente alternata (AC-EL) sò stati dimustrati. Un tipicu ballast elettronicu AC hè custituitu da un stratu emettitore di polvere fluorescente inseritu trà dui strati isolanti (Figura 2a). L'usu di u stratu isolante impedisce l'iniezione di portatori di carica esterni, dunque ùn ci hè micca corrente continua chì scorri attraversu u dispositivu. U dispositivu hà a funzione di un condensatore, è sottu a guida di un campu elettricu AC elevatu, l'elettroni generati internamente ponu fà tunnel da u puntu di cattura à u stratu di emissione. Dopu avè ottenutu una energia cinetica sufficiente, l'elettroni si scontranu cù u centru luminescente, producendu eccitoni è emettendu luce. A causa di l'incapacità di iniettà elettroni da fora di l'elettrodi, a luminosità è l'efficienza di questi dispositivi sò significativamente più basse, ciò chì limita e so applicazioni in i campi di l'illuminazione è di a visualizazione.
Per migliurà e so prestazioni, a ghjente hà cuncipitu ballasts elettronichi AC cù un unicu stratu d'isolamentu (vede a Figura Supplementare 2b). In questa struttura, durante u mezu ciclu pusitivu di l'alimentazione AC, un purtatore di carica hè iniettatu direttamente in u stratu di emissione da l'elettrodu esternu; L'emissione di luce efficiente pò esse osservata per ricombinazione cù un altru tipu di purtatore di carica generatu internamente. Tuttavia, durante u mezu ciclu negativu di l'alimentazione AC, i purtatori di carica iniettati saranu liberati da u dispusitivu è dunque ùn emetteranu micca luce. A causa di u fattu chì l'emissione di luce si verifica solu durante u mezu ciclu di guida, l'efficienza di questu dispusitivu AC hè più bassa di quella di i dispusitivi DC. Inoltre, per via di e caratteristiche di capacità di i dispusitivi, a prestazione di elettroluminescenza di i dui dispusitivi AC dipende da a frequenza, è a prestazione ottimale hè generalmente ottenuta à alte frequenze di parechji kilohertz, ciò chì li rende difficili da esse cumpatibili cù l'alimentazione AC standard domestica à basse frequenze (50 hertz / 60 hertz).
Recentemente, qualchissia hà prupostu un dispositivu elettronicu AC chì pò funziunà à frequenze di 50 Hz/60 Hz. Stu dispositivu hè custituitu da dui dispositivi DC paralleli (vede a Figura 2c). Cortocircuituendu elettricamente l'elettrodi superiori di i dui dispositivi è cunnettendu l'elettrodi coplanari inferiori à una fonte di alimentazione AC, i dui dispositivi ponu esse accesi alternativamente. Da una perspettiva di circuitu, stu dispositivu AC-DC hè ottenutu cunnettendu un dispositivu avanti è un dispositivu inversu in serie. Quandu u dispositivu avanti hè acceso, u dispositivu inversu hè spento, agendu cum'è una resistenza. A causa di a presenza di resistenza, l'efficienza di l'elettroluminescenza hè relativamente bassa. Inoltre, i dispositivi AC chì emettenu luce ponu funziunà solu à bassa tensione è ùn ponu esse cumminati direttamente cù l'elettricità domestica standard di 110 V/220 V. Cum'è mostratu in a Figura Supplementare 3 è a Tabella Supplementare 1, e prestazioni (luminosità è efficienza energetica) di i dispositivi di alimentazione AC-DC riportati alimentati da alta tensione AC sò inferiori à quelle di i dispositivi DC. Finu à avà, ùn ci hè micca un dispusitivu di alimentazione AC-DC chì pò esse alimentatu direttamente da l'electricità domestica à 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, è chì hà una alta efficienza è una longa durata di vita.
Chen Shuming è a so squadra di l'Università Meridionale di Scienza è Tecnulugia anu sviluppatu un diodu emettitore di luce à punti quantichi cunnessu in serie utilizendu ossidu di zincu indiu conduttivu trasparente cum'è elettrodu intermediu. U diodu pò funziunà sottu cicli di corrente alternata pusitiva è negativa, cù efficienze quantiche esterne di 20,09% è 21,15%, rispettivamente. Inoltre, cunnettendu parechji dispositivi cunnessi in serie, u pannellu pò esse alimentatu direttamente da l'alimentazione CA domestica senza a necessità di circuiti backend cumplessi. Sottu l'alimentazione di 220 V/50 Hz, l'efficienza energetica di u pannellu plug and play rossu hè di 15,70 lm W-1, è a luminosità regulabile pò ghjunghje sin'à 25834 cd m-2. U pannellu LED à punti quantichi plug and play sviluppatu pò pruduce fonti luminose à statu solidu ecunomiche, compatte, efficienti è stabili chì ponu esse alimentate direttamente da l'elettricità CA domestica.
Pigliatu da Lightingchina.com
Data di publicazione: 14 di ghjennaghju di u 2025