შესავალი: ჩენ შუმინგმა და სხვებმა სამხრეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტიდან შეიმუშავეს სერიით დაკავშირებული კვანტური წერტილოვანი სინათლის გამოსხივების დიოდი გამჭვირვალე გამტარ ინდიუმის თუთიის ოქსიდის გამოყენებით შუალედურ ელექტროდად. დიოდს შეუძლია იმუშაოს დადებითი და უარყოფითი ალტერნატიული დენის ციკლის პირობებში, გარე კვანტური ეფექტურობით, შესაბამისად, 20.09% და 21.15%. გარდა ამისა, მრავალი სერიით დაკავშირებული მოწყობილობების შეერთებით, პანელის მართვა შესაძლებელია უშუალოდ საყოფაცხოვრებო AC დენის საშუალებით, რთული უკანა სქემების საჭიროების გარეშე. 220 V/50 Hz დისკის ქვეშ, წითელი plug and play პანელის ენერგოეფექტურობა არის 15,70 lm W-1, ხოლო რეგულირებადი სიკაშკაშე შეიძლება მიაღწიოს 25834 cd m-2-მდე.
განათების დიოდები (LED) გახდა ძირითადი განათების ტექნოლოგია მათი მაღალი ეფექტურობის, ხანგრძლივი სიცოცხლის ხანგრძლივობის, მყარი მდგომარეობისა და ეკოლოგიური უსაფრთხოების უპირატესობების გამო, რაც აკმაყოფილებს ენერგოეფექტურობისა და გარემოს მდგრადობის გლობალურ მოთხოვნას. როგორც ნახევარგამტარული pn დიოდი, LED-ს შეუძლია იმუშაოს მხოლოდ დაბალი ძაბვის პირდაპირი დენის (DC) წყაროს ქვეშ. ცალმხრივი და უწყვეტი დამუხტვის ინექციის გამო, დამუხტვა და ჯოულის გათბობა გროვდება მოწყობილობაში, რითაც ამცირებს LED-ის მუშაობის სტაბილურობას. გარდა ამისა, გლობალური ელექტრომომარაგება ძირითადად ეფუძნება მაღალი ძაბვის ალტერნატიულ დენს და ბევრ საყოფაცხოვრებო ტექნიკას, როგორიცაა LED განათება, არ შეუძლია პირდაპირ გამოიყენოს მაღალი ძაბვის ალტერნატიული დენი. ამიტომ, როდესაც LED მართავს საყოფაცხოვრებო ელექტროენერგიით, საჭიროა დამატებითი AC-DC გადამყვანი, როგორც შუამავალი მაღალი ძაბვის ცვლადი სიმძლავრის გადასაყვანად დაბალ ძაბვის მუდმივ დენად. ტიპიური AC-DC გადამყვანი მოიცავს ტრანსფორმატორს ქსელის ძაბვის შესამცირებლად და გამოსწორების წრედ AC შეყვანის გასასწორებლად (იხ. სურათი 1a). მიუხედავად იმისა, რომ AC-DC კონვერტორების უმეტესობის კონვერტაციის ეფექტურობამ შეიძლება მიაღწიოს 90% -ს, კონვერტაციის პროცესში მაინც არის ენერგიის დაკარგვა. გარდა ამისა, LED-ის სიკაშკაშის დასარეგულირებლად, გამოყოფილი უნდა იყოს მამოძრავებელი წრე DC ელექტრომომარაგების დასარეგულირებლად და LED-ისთვის იდეალური დენის უზრუნველსაყოფად (იხ. დამატებითი სურათი 1b).
მძღოლის მიკროსქემის საიმედოობა გავლენას მოახდენს LED განათების გამძლეობაზე. აქედან გამომდინარე, AC-DC კონვერტორების და DC დრაივერების დანერგვა არა მხოლოდ იწვევს დამატებით ხარჯებს (შეადგენს LED ნათურის მთლიანი ღირებულების დაახლოებით 17%), არამედ ზრდის ენერგიის მოხმარებას და ამცირებს LED ნათურების გამძლეობას. ამიტომ, LED ან ელექტროლუმინესცენტური (EL) მოწყობილობების შემუშავება, რომლებიც შეიძლება უშუალოდ საყოფაცხოვრებო 110 V/220 V ძაბვის 50 Hz/60 Hz-ით იყოს შემუშავებული, ძალიან სასურველია რთული საზურგე ელექტრონული მოწყობილობების საჭიროების გარეშე.
გასული რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, აჩვენა რამდენიმე AC ამოძრავებული ელექტროლუმინესცენტური მოწყობილობა (AC-EL). ტიპიური AC ელექტრონული ბალასტი შედგება ფლუორესცენტური ფხვნილის გამოსხივების ფენისგან, რომელიც მოთავსებულია ორ საიზოლაციო ფენას შორის (სურათი 2a). საიზოლაციო ფენის გამოყენება ხელს უშლის გარე მუხტის მატარებლების ინექციას, ამიტომ მოწყობილობაში პირდაპირი დენი არ გადის. მოწყობილობას აქვს კონდენსატორის ფუნქცია და მაღალი ცვლადი ელექტრული ველის მოქმედების ქვეშ, შიგნიდან წარმოქმნილ ელექტრონებს შეუძლიათ გვირაბი დაჭერის წერტილიდან ემისიის ფენამდე. საკმარისი კინეტიკური ენერგიის მიღების შემდეგ, ელექტრონები ეჯახებიან ლუმინესცენტურ ცენტრს, წარმოქმნიან ეგციტონებს და ასხივებენ სინათლეს. ელექტროდების გარედან ელექტრონების შეყვანის შეუძლებლობის გამო, ამ მოწყობილობების სიკაშკაშე და ეფექტურობა მნიშვნელოვნად დაბალია, რაც ზღუდავს მათ გამოყენებას განათების და ჩვენების სფეროებში.
მისი მუშაობის გაუმჯობესების მიზნით, ადამიანებმა შეიმუშავეს AC ელექტრონული ბალასტები ერთი საიზოლაციო ფენით (იხ. დამატებითი სურათი 2b). ამ სტრუქტურაში, AC დრაივის დადებითი ნახევარ ციკლის დროს, მუხტის გადამზიდავი პირდაპირ შეჰყავთ ემისიის ფენაში გარე ელექტროდიდან; სინათლის ეფექტიანი გამოსხივება შეიძლება შეინიშნოს შიდა გენერირებული სხვა ტიპის მუხტის მატარებელთან რეკომბინაციით. თუმცა, AC დრაივის უარყოფითი ნახევარ ციკლის დროს, ინექციური მუხტის მატარებლები განთავისუფლდებიან მოწყობილობიდან და, შესაბამისად, არ გამოყოფენ სინათლეს. იმის გამო, რომ სინათლის გამოსხივება ხდება მხოლოდ მართვის ნახევარ ციკლში, ამ AC მოწყობილობის ეფექტურობა უფრო დაბალია ვიდრე DC მოწყობილობები. გარდა ამისა, მოწყობილობების ტევადობის მახასიათებლების გამო, ორივე AC მოწყობილობის ელექტროლუმინესცენციის მოქმედება დამოკიდებულია სიხშირეზე და ოპტიმალური შესრულება ჩვეულებრივ მიიღწევა რამდენიმე კილოჰერცის მაღალ სიხშირეზე, რაც ართულებს მათ თავსებადობას სტანდარტული საყოფაცხოვრებო ცვლადი სიმძლავრით დაბალ დონეზე. სიხშირეები (50 ჰერცი/60 ჰერცი).
ცოტა ხნის წინ, ვიღაცამ შემოგვთავაზა AC ელექტრონული მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია იმუშაოს 50 Hz/60 Hz სიხშირეზე. ეს მოწყობილობა შედგება ორი პარალელური DC მოწყობილობისგან (იხ. სურათი 2c). ორი მოწყობილობის ზედა ელექტროდების ელექტრული მოკლე ჩართვით და ქვედა თანაპლენარული ელექტროდების ცვლადი დენის წყაროსთან შეერთებით, ორი მოწყობილობის მონაცვლეობით ჩართვა შესაძლებელია. მიკროსქემის პერსპექტივიდან, ეს AC-DC მოწყობილობა მიიღება წინა და საპირისპირო მოწყობილობის სერიებში შეერთებით. როდესაც წინა მოწყობილობა ჩართულია, საპირისპირო მოწყობილობა გამორთულია, რომელიც მოქმედებს როგორც რეზისტორი. წინააღმდეგობის არსებობის გამო, ელექტროლუმინესცენციის ეფექტურობა შედარებით დაბალია. გარდა ამისა, AC შუქის გამოსხივების მოწყობილობებს შეუძლიათ იმუშაონ მხოლოდ დაბალ ძაბვაზე და არ შეიძლება პირდაპირ კომბინირებული იყოს 110 V/220 V სტანდარტული საყოფაცხოვრებო ელექტროენერგიით. როგორც ნაჩვენებია დამატებით სურათზე 3 და დამატებით ცხრილში 1, მაღალი ცვლადი ძაბვის მიერ მოწოდებული AC-DC დენის მოწყობილობების შესრულება (სიკაშკაშე და ენერგოეფექტურობა) უფრო დაბალია, ვიდრე DC მოწყობილობების. ჯერჯერობით, არ არსებობს AC-DC დენის მოწყობილობა, რომელიც შეიძლება პირდაპირ მართოს საყოფაცხოვრებო ელექტროენერგიით 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz და აქვს მაღალი ეფექტურობა და ხანგრძლივი სიცოცხლის ხანგრძლივობა.
ჩენ შუმინგმა და მისმა გუნდმა სამხრეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტიდან შეიმუშავეს სერიით დაკავშირებული კვანტური წერტილოვანი სინათლის დიოდი, რომელიც იყენებს გამჭვირვალე გამტარ ინდიუმის თუთიის ოქსიდს, როგორც შუალედურ ელექტროდს. დიოდს შეუძლია იმუშაოს დადებითი და უარყოფითი ალტერნატიული დენის ციკლის პირობებში, გარე კვანტური ეფექტურობით, შესაბამისად, 20.09% და 21.15%. გარდა ამისა, მრავალი სერიით დაკავშირებული მოწყობილობების შეერთებით, პანელის მართვა შეიძლება უშუალოდ საყოფაცხოვრებო AC დენის საშუალებით, რთული უკანა სქემების საჭიროების გარეშე. 220 V/50 Hz დისკის ქვეშ, წითელი დანამატის და დაკვრის პანელის ენერგიის ეფექტურობა არის 15,70 lm W-1 და რეგულირებადი სიკაშკაშე შეიძლება მიაღწიოს 25834 cd m-2-მდე. განვითარებული plug and play კვანტური წერტილის LED პანელს შეუძლია აწარმოოს ეკონომიური, კომპაქტური, ეფექტური და სტაბილური მყარი მდგომარეობის სინათლის წყაროები, რომლებიც შეიძლება პირდაპირ იკვებებოდეს საყოფაცხოვრებო AC ელექტროენერგიით.
აღებულია Lightingchina.com-დან
გამოქვეყნების დრო: იან-14-2025