مقدمة: طورت تشن شومينغ وغيرها من جامعة العلوم والتكنولوجيا الجنوبية سلسلة صمام ثنائي نقطي في سلسلة انبعاثات كمية متصلة باستخدام أكسيد الزنك الإنديوم الموصل الشفاف كقطب وسيط. يمكن أن يعمل الصمام الثنائي في ظل دورات التيار الإيجابية والسلبية المتناوبة ، مع كفاءة كمية خارجية تبلغ 20.09 ٪ و 21.15 ٪ على التوالي. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال توصيل أجهزة متصلة متعددة المسلسلات ، يمكن أن تكون اللوحة مدفوعة مباشرة بواسطة طاقة AC المنزلية دون الحاجة إلى دوائر الخلفية المعقدة. تحت محرك أقراص 220 فولت/50 هرتز ، تبلغ كفاءة الطاقة في لوحة القابس والتشغيل الأحمر 15.70 LM W-1 ، ويمكن أن يصل السطوع القابل للتعديل إلى 25834 CD-2.
أصبحت الثنائيات المنبعثة للضوء (LEDs) تقنية الإضاءة السائدة نظرًا لكفاءتها العالية ، وعمرها الطويل ، والدولة الصلبة والسلامة البيئية ، وتلبية الطلب العالمي على كفاءة الطاقة والاستدامة البيئية. بصفته ثنائيًا PN أشباه الموصلات ، لا يمكن أن تعمل LED إلا تحت محرك أقراص مصدر تيار مباشر منخفض الجهد (DC). بسبب حقن الشحنة أحادية الاتجاه ومستمر ، تتراكم الرسوم وتدفئة Joule داخل الجهاز ، مما يقلل من الاستقرار التشغيلي لـ LED. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد مصدر الطاقة العالمي بشكل أساسي على التيار المتناوب عالي الجهد ، ولا يمكن للعديد من الأجهزة المنزلية مثل مصابيح LED استخدام التيار المتناوب عالي الجهد مباشرة. لذلك ، عندما يكون LED مدفوعًا بالكهرباء المنزلية ، يلزم محول AC-DC إضافي كوسيط لتحويل طاقة AC عالية الجهد إلى طاقة DC منخفضة الجهد. يتضمن محول AC-DC نموذجي محولًا لتقليل جهد التيار الكهربائي ودائرة مقوم لتصحيح مدخلات التيار المتردد (انظر الشكل 1A). على الرغم من أن كفاءة التحويل لمعظم محولات AC-DC يمكن أن تصل إلى أكثر من 90 ٪ ، لا يزال هناك فقدان للطاقة أثناء عملية التحويل. بالإضافة إلى ذلك ، لضبط سطوع LED ، يجب استخدام دائرة قيادة مخصصة لتنظيم مصدر الطاقة DC وتوفير التيار المثالي لـ LED (انظر الشكل التكميلي 1B).
ستؤثر موثوقية دائرة السائق على متانة مصابيح LED. لذلك ، فإن إدخال محولات AC-DC وسائقي DC لا يتحمل تكاليف إضافية (يمثل حوالي 17 ٪ من إجمالي تكلفة مصباح LED) ، ولكن أيضًا يزيد من استهلاك الطاقة ويقلل من متانة مصابيح LED. لذلك ، فإن تطوير أجهزة LED أو electroluminescent (EL) التي يمكن أن تكون مدفوعة مباشرة بواسطة الفولتية المنزلية 110 فولت/220 فولت من 50 هرتز/60 هرتز دون الحاجة إلى الأجهزة الإلكترونية المعقدة للواجهة الخلفية أمر مرغوب فيه للغاية.
في العقود القليلة الماضية ، تم إثبات العديد من أجهزة AC electroluminescent (AC-EL). يتكون الصابورة الإلكترونية AC النموذجية من مسحوق الفلورسنت الذي ينبعث منه طبقة محصورة بين طبقتين عزلتين (الشكل 2A). يمنع استخدام طبقة العزل حقن ناقلات الشحن الخارجية ، لذلك لا يوجد تيار مباشر يتدفق عبر الجهاز. يحتوي الجهاز على وظيفة مكثف ، وتحت محرك حقل كهربائي عالي التيار المتردد ، يمكن للإلكترونات التي تم إنشاؤها داخليًا النفق من نقطة الالتقاط إلى طبقة الانبعاثات. بعد الحصول على طاقة حركية كافية ، تصطدم الإلكترونات بمركز الإنارة ، مما ينتج عن الإكسيتات وينبعث الضوء. نظرًا لعدم القدرة على حقن الإلكترونات من خارج الأقطاب الكهربائية ، فإن سطوع هذه الأجهزة وكفاءتها أقل بكثير ، مما يحد من تطبيقاتها في مجالات الإضاءة والعرض.
من أجل تحسين أدائها ، صمم الناس صابورات إلكترونية AC مع طبقة عزل واحدة (انظر الشكل التكميلي 2B). في هذا الهيكل ، خلال دورة النصف الإيجابي لمحرك التيار المتردد ، يتم حقن حامل الشحن مباشرة في طبقة الانبعاثات من القطب الخارجي ؛ يمكن ملاحظة انبعاثات الضوء الفعالة عن طريق إعادة التركيب مع نوع آخر من حامل الشحن الذي تم إنشاؤه داخليًا. ومع ذلك ، خلال دورة النصف السلبي لمحرك AC ، سيتم إطلاق ناقلات الشحن المحقونة من الجهاز وبالتالي لن تنبعث منها الضوء. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لخصائص السعة للأجهزة ، فإن أداء التألق الكهربائي لكلا جهازين AC يعتمد على التردد ، ويتم تحقيق الأداء الأمثل عادةً بترددات عالية من عدة كيلووهيرتز ، مما يجعل من الصعب توافقها مع طاقة AC المنزلية القياسية في الترددات المنخفضة (50 Hertz/60 Hertz).
في الآونة الأخيرة ، اقترح شخص ما جهازًا إلكترونيًا AC الذي يمكن أن يعمل بترددات 50 هرتز/60 هرتز. يتكون هذا الجهاز من جهازين DC متوازيين (انظر الشكل 2C). من خلال تدوير الأقطاب العلوية من الجهازين القصير كهربائيا وتوصيل أقطاب Coplanar السفلية بمصدر طاقة التيار المتردد ، يمكن تشغيل الجهازين بالتناوب. من منظور الدائرة ، يتم الحصول على جهاز AC-DC هذا عن طريق توصيل جهاز متطلع وجهاز عكسي في السلسلة. عند تشغيل الجهاز الأمامي ، يتم إيقاف تشغيل الجهاز العكسي ، ويتصرف كمقاوم. بسبب وجود المقاومة ، تكون كفاءة التألق الكهربائي منخفضة نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن أن تعمل أجهزة انبعاثات ضوء التيار المتردد إلا في الجهد المنخفض ولا يمكن دمجها مباشرة مع الكهرباء المنزلية القياسية 110 فولت/220 فولت. كما هو مبين في الشكل التكميلي 3 والجدول التكميلي 1 ، فإن الأداء (السطوع وكفاءة الطاقة) لأجهزة الطاقة AC-DC المبلغ عنها مدفوعة بجهد مكيف عالٍ أقل من أجهزة DC. حتى الآن ، لا يوجد جهاز طاقة AC-DC يمكن أن يكون مدفوعًا مباشرة بالكهرباء المنزلية عند 110 فولت/220 فولت ، 50 هرتز/60 هرتز ، ولديه كفاءة عالية وعمر طويل.
طور تشن شينغ وفريقه من جامعة العلوم والتكنولوجيا الجنوبية سلسلة متصلة من النقطة الكمومية التي تنبعث من الضوء باستخدام أكسيد الزنك الإنديوم الموصل الشفاف كقطب وسيط. يمكن أن يعمل الصمام الثنائي في ظل دورات التيار الإيجابية والسلبية المتناوبة ، مع كفاءة كمية خارجية تبلغ 20.09 ٪ و 21.15 ٪ على التوالي. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال توصيل أجهزة متصلة متعددة سلسلة ، يمكن أن تكون اللوحة مدفوعة مباشرة بواسطة طاقة التيار المتردد المنزلي دون الحاجة إلى دوائر الخلفية المعقدة. تحت قيادة 220 فولت/50 هرتز ، فإن كفاءة الطاقة في لوحة التوصيل الأحمر ولوحة التشغيل هي 15.70 LM W-1 ، ويمكن أن تصل السطوع القابل للتعديل إلى 258334 CD-2. يمكن أن تنتج لوحة LED الكمومية المتقدمة للتكامل والتشغيل مصادر الضوء الاقتصادية والضغوط والفعالة والمستقرة التي يمكن أن تعمل مباشرة بواسطة كهرباء AC المنزلية.
مأخوذة من lightingchina.com
وقت النشر: يناير -14-2025