Introducción: Chen Shuming y otros de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur han desarrollado un diodo emisor de luz de punto cuántico conectado utilizando óxido de zinc de indio conductivo transparente como electrodo intermedio. El diodo puede funcionar bajo ciclos de corriente alternos positivos y negativos, con eficiencias cuánticas externas de 20.09% y 21.15%, respectivamente. Además, al conectar múltiples dispositivos conectados en serie, el panel puede ser impulsado directamente por la potencia de CA doméstica sin la necesidad de circuitos de backend complejos. Bajo la unidad de 220 V/50 Hz, la eficiencia energética del panel de enchufe rojo y reproducción es de 15.70 lm W-1, y el brillo ajustable puede alcanzar hasta 25834 CD M-2.
Los diodos emisores de luz (LED) se han convertido en la tecnología de iluminación convencional debido a su alta eficiencia, larga vida útil, ventajas de seguridad ambiental y de estado ambiental, satisfaciendo la demanda global de eficiencia energética y sostenibilidad ambiental. Como un diodo PN semiconductor, LED solo puede funcionar bajo la unidad de una fuente de corriente continua (CC) de bajo voltaje. Debido a la inyección de carga unidireccional y continua, se acumulan cargos y calefacción de julio dentro del dispositivo, reduciendo así la estabilidad operativa del LED. Además, la fuente de alimentación global se basa principalmente en la corriente alterna de alto voltaje, y muchos electrodomésticos como las luces LED no pueden usar directamente la corriente alterna de alto voltaje. Por lo tanto, cuando el LED es impulsado por la electricidad del hogar, se requiere un convertidor AC-DC adicional como intermediario para convertir la potencia de CA de alto voltaje en potencia de CC de bajo voltaje. Un convertidor AC-DC típico incluye un transformador para reducir el voltaje de la red y un circuito rectificador para rectificar la entrada de CA (ver Figura 1A). Aunque la eficiencia de conversión de la mayoría de los convertidores AC-DC puede alcanzar más del 90%, todavía hay pérdida de energía durante el proceso de conversión. Además, para ajustar el brillo del LED, se debe utilizar un circuito de conducción dedicado para regular la fuente de alimentación de CC y proporcionar la corriente ideal para el LED (ver Figura 1B complementaria).
La confiabilidad del circuito del controlador afectará la durabilidad de las luces LED. Por lo tanto, la introducción de convertidores AC-DC y controladores de DC no solo incurre en costos adicionales (que representa aproximadamente el 17% del costo total de la lámpara LED), sino que también aumenta el consumo de energía y reduce la durabilidad de las lámparas LED. Por lo tanto, el desarrollo de dispositivos LED o electroluminiscentes (EL) que pueden ser impulsados directamente por voltajes domésticos de 110 V/220 V de 50 Hz/60 Hz sin la necesidad de dispositivos electrónicos de backend complejos es altamente deseable.
En las últimas décadas, se han demostrado varios dispositivos electroluminiscentes de CA (AC-EL). Un balasto electrónico típico de CA consiste en una capa de emisor fluorescente de polvo intercalada entre dos capas aislantes (Figura 2A). El uso de la capa de aislamiento evita la inyección de portadores de carga externos, por lo que no hay corriente continua que fluya a través del dispositivo. El dispositivo tiene la función de un condensador, y debajo de la unidad de un campo eléctrico de CA alto, los electrones generados internamente pueden túnel desde el punto de captura hasta la capa de emisión. Después de obtener suficiente energía cinética, los electrones chocan con el centro luminiscente, produciendo excitones y emitiendo luz. Debido a la incapacidad de inyectar electrones desde fuera de los electrodos, el brillo y la eficiencia de estos dispositivos son significativamente más bajos, lo que limita sus aplicaciones en los campos de iluminación y visualización.
Para mejorar su rendimiento, las personas han diseñado balastos electrónicos de CA con una sola capa de aislamiento (ver Figura 2B complementaria). En esta estructura, durante el medio ciclo positivo de la unidad de CA, un portador de carga se inyecta directamente en la capa de emisión desde el electrodo externo; Se puede observar una emisión de luz eficiente por recombinación con otro tipo de portador de carga generado internamente. Sin embargo, durante el medio ciclo negativo de la unidad de CA, los portadores de carga inyectados se liberarán del dispositivo y, por lo tanto, no emitirán luz. Además, debido a las características de capacitancia de los dispositivos, el rendimiento de la electroluminiscencia de ambos dispositivos de CA depende de la frecuencia, y el rendimiento óptimo generalmente se logra a altas frecuencias de varios kilohertz, lo que hace que sean difíciles de ser compatibles con la potencia de CA doméstica estándar a bajas frecuencias (50 hertz/60 hertz).
Recientemente, alguien propuso un dispositivo electrónico de CA que puede operar a frecuencias de 50 Hz/60 Hz. Este dispositivo consta de dos dispositivos CC paralelos (ver Figura 2C). Al cortocircuito eléctricamente, los electrodos superiores de los dos dispositivos y conectando los electrodos coplanar inferiores a una fuente de alimentación de CA, los dos dispositivos se pueden activar alternativamente. Desde una perspectiva de circuito, este dispositivo AC-DC se obtiene conectando un dispositivo directo y un dispositivo inverso en serie. Cuando se enciende el dispositivo hacia adelante, el dispositivo inverso se apaga, actuando como una resistencia. Debido a la presencia de resistencia, la eficiencia de la electroluminiscencia es relativamente baja. Además, los dispositivos emisores de luz de CA solo pueden funcionar a bajo voltaje y no pueden combinarse directamente con electricidad doméstica estándar de 110 v/220 V. Como se muestra en la Figura 3 complementaria y la Tabla complementaria 1, el rendimiento (brillo y eficiencia energética) de los dispositivos de potencia AC-DC informados impulsados por un alto voltaje de CA es menor que el de los dispositivos DC. Hasta ahora, no hay un dispositivo de energía AC-DC que pueda ser impulsado directamente por la electricidad del hogar a 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz y tiene una alta eficiencia y una larga vida útil.
Chen Shuming y su equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur han desarrollado un diodo emisor de luz de punto cuántico conectado utilizando óxido de zinc de indio conductivo transparente como electrodo intermedio. El diodo puede funcionar bajo ciclos de corriente alternos positivos y negativos, con eficiencias cuánticas externas de 20.09% y 21.15%, respectivamente. Además, al conectar múltiples dispositivos conectados en serie, el panel puede ser impulsado directamente por la potencia de CA doméstica sin la necesidad de circuitos de backend complejos. Bajo el accionamiento de 220 V/50 Hz, la eficiencia de energía del panel de enchufe y reproducción rojo es de 15.70 lm W-1, y el brillo ajustable puede alcanzar hasta 25834 CD M-2. El panel LED de punto cuántico de plug-tour y Play desarrollado puede producir fuentes de luz de estado sólido económico, compacta, eficiente y estable que pueden ser alimentadas directamente por la electricidad de CA doméstica.
Tomado de LightingChina.com
Tiempo de publicación: enero-14-2025