บทนำ: Chen Shuming และคนอื่นๆ จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Southern University ได้พัฒนาชุดไดโอดเปล่งแสงควอนตัมดอทที่เชื่อมต่อกันโดยใช้อินเดียมซิงค์ออกไซด์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าโปร่งใสเป็นอิเล็กโทรดระดับกลาง ไดโอดสามารถทำงานได้ภายใต้วงจรกระแสสลับที่เป็นบวกและลบ โดยมีประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกที่ 20.09% และ 21.15% ตามลำดับ นอกจากนี้ ด้วยการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่เชื่อมต่อหลายซีรีส์ แผงควบคุมจึงสามารถขับเคลื่อนด้วยไฟ AC ในครัวเรือนได้โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องใช้วงจรแบ็กเอนด์ที่ซับซ้อน ภายใต้ไดรฟ์ 220 V/50 Hz ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของแผง Plug and Play สีแดงคือ 15.70 lm W-1 และความสว่างที่ปรับได้สามารถเข้าถึงได้สูงสุด 25834 cd m-2
ไดโอดเปล่งแสง (LED) ได้กลายเป็นเทคโนโลยีการให้แสงสว่างกระแสหลัก เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง อายุการใช้งานยาวนาน มีข้อได้เปรียบด้านโซลิดสเตตและความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม ตอบสนองความต้องการทั่วโลกในด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม เนื่องจากเป็นไดโอด pn ของสารกึ่งตัวนำ LED จึงสามารถทำงานได้ภายใต้การขับเคลื่อนของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง (DC) แรงดันต่ำเท่านั้น เนื่องจากการฉีดประจุแบบทิศทางเดียวและต่อเนื่อง ประจุและความร้อนของจูลจึงสะสมภายในอุปกรณ์ ดังนั้นจึงลดความเสถียรในการปฏิบัติงานของ LED นอกจากนี้ แหล่งจ่ายไฟทั่วโลกยังใช้ไฟฟ้ากระแสสลับไฟฟ้าแรงสูงเป็นหลัก และเครื่องใช้ในครัวเรือนจำนวนมาก เช่น ไฟ LED ไม่สามารถใช้ไฟฟ้ากระแสสลับไฟฟ้าแรงสูงได้โดยตรง ดังนั้น เมื่อ LED ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าในครัวเรือน จึงจำเป็นต้องมีตัวแปลง AC-DC เพิ่มเติมเป็นตัวกลางในการแปลงไฟ AC แรงดันสูงให้เป็นไฟ DC แรงดันต่ำ ตัวแปลงไฟ AC-DC ทั่วไปประกอบด้วยหม้อแปลงสำหรับลดแรงดันไฟหลักและวงจรเรียงกระแสสำหรับแก้ไขอินพุต AC (ดูรูปที่ 1a) แม้ว่าประสิทธิภาพการแปลงของตัวแปลง AC-DC ส่วนใหญ่สามารถเข้าถึงได้มากกว่า 90% แต่ก็ยังมีการสูญเสียพลังงานในระหว่างกระบวนการแปลง นอกจากนี้ ในการปรับความสว่างของ LED ควรใช้วงจรขับเคลื่อนเฉพาะเพื่อควบคุมแหล่งจ่ายไฟ DC และจัดเตรียมกระแสไฟที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ LED (ดูรูปที่ 1b เพิ่มเติม)
ความน่าเชื่อถือของวงจรขับจะส่งผลต่อความทนทานของไฟ LED ดังนั้น การแนะนำตัวแปลง AC-DC และไดรเวอร์ DC ไม่เพียงแต่ต้องเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม (คิดเป็นประมาณ 17% ของต้นทุนหลอดไฟ LED ทั้งหมด) แต่ยังเพิ่มการใช้พลังงานและลดความทนทานของหลอดไฟ LED อีกด้วย ดังนั้นการพัฒนาอุปกรณ์ LED หรืออิเล็กโทรลูมิเนสเซนท์ (EL) ที่สามารถขับเคลื่อนโดยตรงด้วยแรงดันไฟฟ้าในครัวเรือน 110 V/220 V ที่ 50 Hz/60 Hz โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบ็กเอนด์ที่ซับซ้อนจึงเป็นที่ต้องการอย่างมาก
ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา มีการสาธิตอุปกรณ์อิเล็กโทรลูมิเนสเซนท์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ (AC-EL) หลายชิ้น บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์กระแสสลับทั่วไปประกอบด้วยชั้นเปล่งแสงผงฟลูออเรสเซนต์ประกบอยู่ระหว่างชั้นฉนวนสองชั้น (รูปที่ 2ก) การใช้ชั้นฉนวนป้องกันการฉีดพาประจุภายนอก ดังนั้นจึงไม่มีกระแสตรงไหลผ่านอุปกรณ์ อุปกรณ์นี้มีหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุ และภายใต้การขับเคลื่อนของสนามไฟฟ้ากระแสสลับสูง อิเล็กตรอนที่สร้างขึ้นภายในสามารถขุดอุโมงค์จากจุดดักจับไปยังชั้นการปล่อยก๊าซได้ หลังจากได้รับพลังงานจลน์เพียงพอ อิเล็กตรอนจะชนกับศูนย์กลางของแสง ทำให้เกิดสารกระตุ้นและเปล่งแสงออกมา เนื่องจากไม่สามารถฉีดอิเล็กตรอนจากภายนอกอิเล็กโทรดได้ ความสว่างและประสิทธิภาพของอุปกรณ์เหล่านี้จึงลดลงอย่างมาก ซึ่งจำกัดการใช้งานในด้านแสงและการแสดงผล
เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ผู้คนได้ออกแบบบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์แบบ AC ที่มีชั้นฉนวนชั้นเดียว (ดูรูปที่ 2b เพิ่มเติม) ในโครงสร้างนี้ ในระหว่างครึ่งรอบเชิงบวกของไดรฟ์ AC ตัวพาประจุจะถูกฉีดโดยตรงจากอิเล็กโทรดภายนอกเข้าไปในชั้นปล่อยก๊าซ การปล่อยแสงที่มีประสิทธิภาพสามารถสังเกตได้โดยการรวมตัวกันอีกครั้งกับตัวพาประจุประเภทอื่นที่สร้างขึ้นภายใน อย่างไรก็ตาม ในระหว่างครึ่งรอบด้านลบของไดรฟ์ AC ตัวพาประจุที่ฉีดเข้าไปจะถูกปล่อยออกจากอุปกรณ์ ดังนั้นจึงจะไม่ปล่อยแสงออกมา เนื่องจากการปล่อยแสงจะเกิดขึ้นเฉพาะระหว่างครึ่งรอบของการขับขี่เท่านั้น ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ AC นี้ ต่ำกว่าอุปกรณ์ DC นอกจากนี้ เนื่องจากคุณลักษณะความจุของอุปกรณ์ ประสิทธิภาพการเรืองแสงด้วยไฟฟ้าของอุปกรณ์ AC ทั้งสองจึงขึ้นอยู่กับความถี่ และประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุดมักจะได้รับที่ความถี่สูงหลายกิโลเฮิรตซ์ ซึ่งทำให้ยากต่อการเข้ากันได้กับไฟ AC มาตรฐานในครัวเรือนที่ระดับต่ำ ความถี่ (50 เฮิรตซ์/60 เฮิรตซ์)
เมื่อเร็วๆ นี้ มีคนเสนออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ AC ที่สามารถทำงานที่ความถี่ 50 Hz/60 Hz อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ DC แบบขนานสองตัว (ดูรูปที่ 2c) ด้วยการลัดวงจรไฟฟ้าที่อิเล็กโทรดด้านบนของอุปกรณ์ทั้งสองและเชื่อมต่ออิเล็กโทรด coplanar ด้านล่างเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ AC อุปกรณ์ทั้งสองจึงสามารถเปิดสลับกันได้ จากมุมมองของวงจร อุปกรณ์ AC-DC นี้ได้มาจากการเชื่อมต่ออุปกรณ์ส่งต่อและอุปกรณ์ย้อนกลับเป็นอนุกรม เมื่อเปิดอุปกรณ์ส่งต่อ อุปกรณ์ย้อนกลับจะถูกปิดโดยทำหน้าที่เป็นตัวต้านทาน เนื่องจากมีความต้านทาน ประสิทธิภาพการเรืองแสงด้วยไฟฟ้าจึงค่อนข้างต่ำ นอกจากนี้ อุปกรณ์เปล่งแสง AC สามารถทำงานได้ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำเท่านั้น และไม่สามารถใช้ร่วมกับไฟบ้านมาตรฐาน 110 V/220 V ได้โดยตรง ดังที่แสดงในรูปที่ 3 เพิ่มเติมและตารางเสริม 1 ประสิทธิภาพ (ความสว่างและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน) ของอุปกรณ์ไฟฟ้า AC-DC ที่รายงานซึ่งขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงนั้นต่ำกว่าอุปกรณ์ DC จนถึงขณะนี้ยังไม่มีอุปกรณ์จ่ายไฟ AC-DC ที่สามารถขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าในครัวเรือนโดยตรงที่ 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz และมีประสิทธิภาพสูงและมีอายุการใช้งานยาวนาน
Chen Shuming และทีมงานของเขาจาก Southern University of Science and Technology ได้พัฒนาชุดไดโอดเปล่งแสงควอนตัมดอทที่เชื่อมต่อกันโดยใช้อินเดียมซิงค์ออกไซด์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าโปร่งใสเป็นอิเล็กโทรดตัวกลาง ไดโอดสามารถทำงานได้ภายใต้วงจรกระแสสลับที่เป็นบวกและลบ โดยมีประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกที่ 20.09% และ 21.15% ตามลำดับ นอกจากนี้ ด้วยการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่เชื่อมต่อหลายซีรีส์ แผงควบคุมจึงสามารถขับเคลื่อนด้วยไฟ AC ในครัวเรือนได้โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องใช้วงจรแบ็กเอนด์ที่ซับซ้อน ภายใต้ไดรฟ์ 220 V/50 Hz ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของแผงปลั๊กแอนด์เพลย์สีแดงคือ 15.70 lm W-1 และความสว่างที่ปรับได้สามารถเข้าถึงได้สูงสุด 25834 cd m-2 แผง LED ควอนตัมดอทแบบพลักแอนด์เพลย์ที่พัฒนาขึ้นสามารถผลิตแหล่งกำเนิดแสงโซลิดสเตตที่ประหยัด กะทัดรัด มีประสิทธิภาพ และเสถียร ซึ่งสามารถขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับในครัวเรือนโดยตรง
นำมาจาก Lightingchina.com
เวลาโพสต์: 14 ม.ค. 2025