Pendahuluan: Chen Shuming dan lainnya dari Universitas Sains dan Teknologi Selatan telah mengembangkan rangkaian dioda pemancar cahaya titik kuantum yang terhubung dengan menggunakan indium seng oksida konduktif transparan sebagai elektroda perantara. Dioda dapat beroperasi pada siklus arus bolak-balik positif dan negatif, dengan efisiensi kuantum eksternal masing-masing sebesar 20,09% dan 21,15%. Selain itu, dengan menghubungkan beberapa perangkat yang terhubung secara seri, panel dapat langsung digerakkan oleh daya AC rumah tangga tanpa memerlukan sirkuit backend yang rumit. Di bawah penggerak 220 V/50 Hz, efisiensi daya panel plug and play merah adalah 15,70 lm W-1, dan kecerahan yang dapat disesuaikan dapat mencapai hingga 25834 cd m-2.
Dioda pemancar cahaya (LED) telah menjadi teknologi penerangan utama karena efisiensinya yang tinggi, masa pakai yang lama, keunggulan solid-state dan keamanan lingkungan, memenuhi permintaan global akan efisiensi energi dan kelestarian lingkungan. Sebagai dioda pn semikonduktor, LED hanya dapat beroperasi di bawah penggerak sumber arus searah (DC) tegangan rendah. Karena injeksi muatan searah dan terus menerus, muatan dan pemanasan Joule terakumulasi di dalam perangkat, sehingga mengurangi stabilitas operasional LED. Selain itu, pasokan listrik global sebagian besar didasarkan pada arus bolak-balik bertegangan tinggi, dan banyak peralatan rumah tangga seperti lampu LED tidak dapat langsung menggunakan arus bolak-balik bertegangan tinggi. Oleh karena itu, ketika LED digerakkan oleh listrik rumah tangga, diperlukan tambahan konverter AC-DC sebagai perantara untuk mengubah daya AC tegangan tinggi menjadi daya DC tegangan rendah. Konverter AC-DC tipikal mencakup transformator untuk mengurangi tegangan listrik dan rangkaian penyearah untuk menyearahkan input AC (lihat Gambar 1a). Meskipun efisiensi konversi sebagian besar konverter AC-DC dapat mencapai lebih dari 90%, masih terdapat kehilangan energi selama proses konversi. Selain itu, untuk mengatur kecerahan LED, sirkuit penggerak khusus harus digunakan untuk mengatur catu daya DC dan menyediakan arus ideal untuk LED (lihat Gambar Tambahan 1b).
Keandalan rangkaian driver akan mempengaruhi keawetan lampu LED. Oleh karena itu, memperkenalkan konverter AC-DC dan driver DC tidak hanya menimbulkan biaya tambahan (menyumbang sekitar 17% dari total biaya lampu LED), namun juga meningkatkan konsumsi daya dan mengurangi daya tahan lampu LED. Oleh karena itu, pengembangan perangkat LED atau electroluminescent (EL) yang dapat digerakkan langsung oleh tegangan 110 V/220 V rumah tangga sebesar 50 Hz/60 Hz tanpa memerlukan perangkat elektronik backend yang rumit sangatlah diinginkan.
Dalam beberapa dekade terakhir, beberapa perangkat electroluminescent (AC-EL) yang digerakkan oleh AC telah dibuktikan. Ballast elektronik AC yang khas terdiri dari lapisan pemancar bubuk fluoresen yang diapit di antara dua lapisan isolasi (Gambar 2a). Penggunaan lapisan isolasi mencegah injeksi pembawa muatan eksternal, sehingga tidak ada arus searah yang mengalir melalui perangkat. Perangkat ini memiliki fungsi sebagai kapasitor, dan di bawah penggerak medan listrik AC yang tinggi, elektron yang dihasilkan secara internal dapat melakukan terowongan dari titik penangkapan ke lapisan emisi. Setelah memperoleh energi kinetik yang cukup, elektron bertabrakan dengan pusat luminescent, menghasilkan rangsangan dan memancarkan cahaya. Karena ketidakmampuan untuk menyuntikkan elektron dari luar elektroda, kecerahan dan efisiensi perangkat ini jauh lebih rendah, sehingga membatasi penerapannya di bidang pencahayaan dan tampilan.
Untuk meningkatkan kinerjanya, orang telah merancang ballast elektronik AC dengan lapisan insulasi tunggal (lihat Gambar Tambahan 2b). Dalam struktur ini, selama setengah siklus positif penggerak AC, pembawa muatan disuntikkan langsung ke lapisan emisi dari elektroda eksternal; Emisi cahaya yang efisien dapat diamati melalui rekombinasi dengan jenis pembawa muatan lain yang dihasilkan secara internal. Namun, selama setengah siklus negatif penggerak AC, pembawa muatan yang disuntikkan akan dilepaskan dari perangkat dan oleh karena itu tidak akan memancarkan cahaya. Karena emisi cahaya hanya terjadi selama setengah siklus penggerak, maka efisiensi perangkat AC ini lebih rendah dibandingkan perangkat DC. Selain itu, karena karakteristik kapasitansi perangkat, kinerja elektroluminesensi kedua perangkat AC bergantung pada frekuensi, dan kinerja optimal biasanya dicapai pada frekuensi tinggi beberapa kilohertz, sehingga sulit untuk kompatibel dengan daya AC rumah tangga standar pada frekuensi rendah. frekuensi (50 hertz/60 hertz).
Baru-baru ini seseorang mengusulkan perangkat elektronik AC yang dapat beroperasi pada frekuensi 50 Hz/60 Hz. Perangkat ini terdiri dari dua perangkat DC paralel (lihat Gambar 2c). Dengan melakukan hubungan pendek secara elektrik pada elektroda atas kedua perangkat dan menghubungkan elektroda koplanar bawah ke sumber listrik AC, kedua perangkat dapat dihidupkan secara bergantian. Dari segi rangkaian, perangkat AC-DC ini diperoleh dengan menghubungkan perangkat maju dan perangkat mundur secara seri. Ketika perangkat maju dihidupkan, perangkat sebaliknya dimatikan, bertindak sebagai resistor. Karena adanya hambatan, efisiensi electroluminescence relatif rendah. Selain itu, alat pemancar cahaya AC hanya dapat beroperasi pada tegangan rendah dan tidak dapat langsung dipadukan dengan listrik rumah tangga standar 110 V/220 V. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar Tambahan 3 dan Tabel Tambahan 1, kinerja (kecerahan dan efisiensi daya) dari perangkat daya AC-DC yang dilaporkan yang digerakkan oleh tegangan AC tinggi lebih rendah dibandingkan perangkat DC. Sejauh ini belum ada perangkat listrik AC-DC yang dapat langsung digerakkan oleh listrik rumah tangga pada tegangan 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz, serta memiliki efisiensi tinggi dan umur yang panjang.
Chen Shuming dan timnya dari Universitas Sains dan Teknologi Selatan telah mengembangkan rangkaian dioda pemancar cahaya titik kuantum yang terhubung menggunakan indium seng oksida konduktif transparan sebagai elektroda perantara. Dioda dapat beroperasi pada siklus arus bolak-balik positif dan negatif, dengan efisiensi kuantum eksternal masing-masing sebesar 20,09% dan 21,15%. Selain itu, dengan menyambungkan beberapa perangkat yang terhubung secara seri, panel dapat langsung digerakkan oleh daya AC rumah tangga tanpa memerlukan rangkaian backend yang rumit. Di bawah penggerak 220 V/50 Hz, efisiensi daya panel plug and play merah adalah 15,70 lm W-1, dan kecerahan yang dapat disesuaikan dapat mencapai hingga 25834 cd m-2. Panel LED quantum dot plug and play yang dikembangkan dapat menghasilkan sumber cahaya solid-state yang ekonomis, kompak, efisien, dan stabil yang dapat langsung ditenagai oleh listrik AC rumah tangga.
Diambil dari Lightingchina.com
Waktu posting: 14 Januari 2025