Giới thiệu: Chen Shuming và những người khác từ Đại học Khoa học và Công nghệ miền Nam đã phát triển một loạt điốt phát sáng chấm lượng tử được kết nối bằng cách sử dụng oxit kẽm indi dẫn điện trong suốt làm điện cực trung gian. Diode có thể hoạt động theo chu kỳ dòng điện xoay chiều dương và âm, với hiệu suất lượng tử bên ngoài lần lượt là 20,09% và 21,15%. Ngoài ra, bằng cách kết nối nhiều thiết bị được kết nối nối tiếp, bảng điều khiển có thể được điều khiển trực tiếp bằng nguồn điện xoay chiều gia đình mà không cần các mạch phụ trợ phức tạp. Dưới ổ đĩa 220 V/50 Hz, hiệu suất năng lượng của bảng cắm và chạy màu đỏ là 15,70 lm W-1 và độ sáng có thể điều chỉnh có thể đạt tới 25834 cd m-2.
Điốt phát sáng (LED) đã trở thành công nghệ chiếu sáng chủ đạo nhờ hiệu suất cao, tuổi thọ cao, trạng thái rắn và an toàn môi trường, đáp ứng nhu cầu toàn cầu về hiệu quả năng lượng và bền vững môi trường. Là một diode pn bán dẫn, LED chỉ có thể hoạt động dưới sự dẫn động của nguồn dòng điện một chiều (DC) điện áp thấp. Do nạp điện một chiều và liên tục, điện tích và nhiệt lượng Joule tích tụ bên trong thiết bị, do đó làm giảm độ ổn định hoạt động của đèn LED. Ngoài ra, nguồn cung cấp điện toàn cầu chủ yếu dựa vào dòng điện xoay chiều cao áp và nhiều thiết bị gia dụng như đèn LED không thể sử dụng trực tiếp dòng điện xoay chiều cao áp. Do đó, khi đèn LED được điều khiển bằng nguồn điện gia dụng, cần có thêm bộ chuyển đổi AC-DC làm trung gian để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều cao áp thành nguồn DC điện áp thấp. Bộ chuyển đổi AC-DC thông thường bao gồm một máy biến áp để giảm điện áp nguồn và mạch chỉnh lưu để chỉnh lưu đầu vào AC (xem Hình 1a). Mặc dù hiệu suất chuyển đổi của hầu hết các bộ chuyển đổi AC-DC có thể đạt trên 90% nhưng vẫn có sự thất thoát năng lượng trong quá trình chuyển đổi. Ngoài ra, để điều chỉnh độ sáng của đèn LED, nên sử dụng mạch điều khiển chuyên dụng để điều chỉnh nguồn điện DC và cung cấp dòng điện lý tưởng cho đèn LED (xem Hình 1b bổ sung).
Độ tin cậy của mạch điều khiển sẽ ảnh hưởng đến độ bền của đèn LED. Vì vậy, việc giới thiệu bộ chuyển đổi AC-DC và bộ điều khiển DC không chỉ phát sinh thêm chi phí (chiếm khoảng 17% tổng chi phí đèn LED) mà còn làm tăng mức tiêu thụ điện năng và giảm độ bền của đèn LED. Do đó, việc phát triển các thiết bị LED hoặc điện phát quang (EL) có thể được điều khiển trực tiếp bằng điện áp 110 V/220 V gia dụng 50 Hz/60 Hz mà không cần các thiết bị điện tử phụ trợ phức tạp là rất đáng mong đợi.
Trong vài thập kỷ qua, một số thiết bị điện phát quang điều khiển bằng AC (AC-EL) đã được trình diễn. Chấn lưu điện tử AC điển hình bao gồm một lớp phát ra bột huỳnh quang được kẹp giữa hai lớp cách điện (Hình 2a). Việc sử dụng lớp cách điện ngăn chặn sự xâm nhập của các hạt mang điện bên ngoài, do đó không có dòng điện một chiều chạy qua thiết bị. Thiết bị này có chức năng của một tụ điện và dưới sự điều khiển của điện trường AC cao, các electron được tạo ra bên trong có thể truyền từ điểm bắt giữ đến lớp phát xạ. Sau khi có đủ động năng, các electron va chạm với tâm phát quang, tạo ra các hạt kích thích và phát ra ánh sáng. Do không có khả năng bơm electron từ bên ngoài điện cực, độ sáng và hiệu suất của các thiết bị này thấp hơn đáng kể, điều này hạn chế ứng dụng của chúng trong lĩnh vực chiếu sáng và hiển thị.
Để cải thiện hiệu suất của nó, người ta đã thiết kế chấn lưu điện tử AC với một lớp cách điện duy nhất (xem Hình 2b bổ sung). Trong cấu trúc này, trong nửa chu kỳ dương của bộ truyền động xoay chiều, chất mang điện được đưa trực tiếp vào lớp phát xạ từ điện cực bên ngoài; Sự phát xạ ánh sáng hiệu quả có thể được quan sát bằng cách tái kết hợp với một loại chất mang điện tích khác được tạo ra bên trong. Tuy nhiên, trong nửa chu kỳ âm của bộ truyền động xoay chiều, các hạt mang điện được bơm vào sẽ được giải phóng khỏi thiết bị và do đó sẽ không phát ra ánh sáng. Do thực tế là sự phát xạ ánh sáng chỉ xảy ra trong nửa chu kỳ dẫn động nên hiệu suất của thiết bị xoay chiều này thấp hơn so với các thiết bị DC. Ngoài ra, do đặc tính điện dung của thiết bị, hiệu suất phát quang của cả hai thiết bị AC đều phụ thuộc vào tần số và hiệu suất tối ưu thường đạt được ở tần số cao vài kilohertz, khiến chúng khó tương thích với nguồn điện AC tiêu chuẩn gia đình ở mức thấp. tần số (50 hertz/60 hertz).
Gần đây có người đề xuất một thiết bị điện tử xoay chiều có thể hoạt động ở tần số 50 Hz/60 Hz. Thiết bị này bao gồm hai thiết bị DC song song (xem Hình 2c). Bằng cách đoản mạch điện các điện cực trên cùng của hai thiết bị và kết nối các điện cực đồng phẳng phía dưới với nguồn điện xoay chiều, hai thiết bị có thể được bật luân phiên. Từ góc độ mạch, thiết bị AC-DC này có được bằng cách kết nối một thiết bị thuận và một thiết bị ngược nối tiếp. Khi bật thiết bị thuận thì thiết bị lùi sẽ tắt, đóng vai trò như một điện trở. Do có điện trở nên hiệu suất phát quang tương đối thấp. Ngoài ra, các thiết bị phát sáng AC chỉ có thể hoạt động ở điện áp thấp và không thể kết hợp trực tiếp với nguồn điện gia dụng tiêu chuẩn 110 V/220 V. Như được trình bày trong Hình 3 bổ sung và Bảng bổ sung 1, hiệu suất (độ sáng và hiệu suất năng lượng) của các thiết bị nguồn AC-DC được báo cáo được điều khiển bởi điện áp xoay chiều cao thấp hơn so với các thiết bị DC. Cho đến nay, chưa có thiết bị điện AC-DC nào có thể dẫn động trực tiếp bằng điện gia dụng ở điện áp 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz và có hiệu suất cao, tuổi thọ cao.
Chen Shuming và nhóm của ông từ Đại học Khoa học và Công nghệ miền Nam đã phát triển một loạt điốt phát sáng chấm lượng tử được kết nối bằng cách sử dụng oxit kẽm indi dẫn điện trong suốt làm điện cực trung gian. Diode có thể hoạt động theo chu kỳ dòng điện xoay chiều dương và âm, với hiệu suất lượng tử bên ngoài lần lượt là 20,09% và 21,15%. Ngoài ra, bằng cách kết nối nhiều thiết bị được kết nối nối tiếp, bảng điều khiển có thể được điều khiển trực tiếp bằng nguồn điện xoay chiều gia đình mà không cần các mạch phụ trợ phức tạp. Dưới truyền động 220 V/50 Hz, hiệu suất năng lượng của bảng cắm và chạy màu đỏ là 15,70 lm W-1 và độ sáng có thể điều chỉnh có thể đạt tới 25834 cd m-2. Bảng điều khiển đèn LED chấm lượng tử cắm và chạy được phát triển có thể tạo ra nguồn sáng ở trạng thái rắn tiết kiệm, nhỏ gọn, hiệu quả và ổn định, có thể cấp nguồn trực tiếp bằng điện xoay chiều gia đình.
Lấy từ Lightingchina.com
Thời gian đăng: Jan-14-2025