પરિચય: ચેન શુમિંગ અને સધર્ન યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજીના અન્ય લોકોએ મધ્યવર્તી ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે પારદર્શક વાહક ઇન્ડિયમ ઝીંક ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને શ્રેણીબદ્ધ કનેક્ટેડ ક્વોન્ટમ ડોટ લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ વિકસાવ્યા છે. ડાયોડ અનુક્રમે 20.09% અને 21.15% ની બાહ્ય ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા સાથે હકારાત્મક અને નકારાત્મક વૈકલ્પિક વર્તમાન ચક્ર હેઠળ કાર્ય કરી શકે છે. વધુમાં, બહુવિધ શ્રેણી સાથે જોડાયેલા ઉપકરણોને કનેક્ટ કરીને, પેનલને જટિલ બેકએન્ડ સર્કિટની જરૂર વગર ઘરની એસી પાવર દ્વારા સીધી રીતે ચલાવી શકાય છે. 220 V/50 Hz ની ડ્રાઇવ હેઠળ, રેડ પ્લગ અને પ્લે પેનલની પાવર કાર્યક્ષમતા 15.70 lm W-1 છે, અને એડજસ્ટેબલ તેજ 25834 cd m-2 સુધી પહોંચી શકે છે.
પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ્સ (LEDs) તેમની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, લાંબુ આયુષ્ય, ઘન-સ્થિતિ અને પર્યાવરણીય સલામતીના ફાયદાઓને કારણે, ઊર્જા કાર્યક્ષમતા અને પર્યાવરણીય સ્થિરતા માટેની વૈશ્વિક માંગને પહોંચી વળવાને કારણે મુખ્ય પ્રવાહની લાઇટિંગ તકનીક બની ગયા છે. સેમિકન્ડક્ટર pn ડાયોડ તરીકે, LED માત્ર લો-વોલ્ટેજ ડાયરેક્ટ કરંટ (DC) સ્ત્રોતની ડ્રાઇવ હેઠળ જ કાર્ય કરી શકે છે. યુનિડાયરેક્શનલ અને સતત ચાર્જ ઇન્જેક્શનને લીધે, ચાર્જ અને જૉલ હીટિંગ ઉપકરણની અંદર એકઠા થાય છે, જેનાથી LED ની કાર્યકારી સ્થિરતા ઘટાડે છે. વધુમાં, વૈશ્વિક વીજ પુરવઠો મુખ્યત્વે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વૈકલ્પિક પ્રવાહ પર આધારિત છે, અને ઘણા ઘરગથ્થુ ઉપકરણો જેમ કે LED લાઇટ્સ સીધા ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વૈકલ્પિક પ્રવાહનો ઉપયોગ કરી શકતા નથી. તેથી, જ્યારે LED ઘરગથ્થુ વીજળી દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, ત્યારે હાઇ-વોલ્ટેજ AC પાવરને લો-વોલ્ટેજ DC પાવરમાં કન્વર્ટ કરવા માટે મધ્યસ્થી તરીકે વધારાના AC-DC કન્વર્ટરની જરૂર પડે છે. સામાન્ય AC-DC કન્વર્ટરમાં મુખ્ય વોલ્ટેજ ઘટાડવા માટે ટ્રાન્સફોર્મર અને AC ઇનપુટને સુધારવા માટે રેક્ટિફાયર સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે (આકૃતિ 1a જુઓ). જો કે મોટાભાગના AC-DC કન્વર્ટરની રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતા 90% થી વધુ સુધી પહોંચી શકે છે, તેમ છતાં રૂપાંતરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉર્જાની ખોટ રહે છે. વધુમાં, LED ની તેજસ્વીતાને સમાયોજિત કરવા માટે, DC પાવર સપ્લાયને નિયંત્રિત કરવા અને LED માટે આદર્શ પ્રવાહ પ્રદાન કરવા માટે સમર્પિત ડ્રાઇવિંગ સર્કિટનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ (જુઓ પૂરક આકૃતિ 1b).
ડ્રાઇવર સર્કિટની વિશ્વસનીયતા એલઇડી લાઇટની ટકાઉપણાને અસર કરશે. તેથી, AC-DC કન્વર્ટર્સ અને DC ડ્રાઇવર્સને રજૂ કરવાથી માત્ર વધારાના ખર્ચ જ નહીં (કુલ LED લેમ્પના ખર્ચના લગભગ 17% હિસાબ) પણ પાવર વપરાશમાં વધારો કરે છે અને LED લેમ્પની ટકાઉપણું ઘટાડે છે. તેથી, જટિલ બેકએન્ડ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોની જરૂરિયાત વિના 50 Hz/60 Hz ના ઘરગથ્થુ 110 V/220 V વોલ્ટેજ દ્વારા સીધા સંચાલિત કરી શકાય તેવા LED અથવા ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસન્ટ (EL) ઉપકરણો વિકસાવવા અત્યંત ઇચ્છનીય છે.
છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, ઘણા AC સંચાલિત ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસન્ટ (AC-EL) ઉપકરણોનું નિદર્શન કરવામાં આવ્યું છે. સામાન્ય AC ઇલેક્ટ્રોનિક બેલાસ્ટમાં બે ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તરો (આકૃતિ 2a) વચ્ચે સેન્ડવીચ કરેલ ફ્લોરોસન્ટ પાવડર ઉત્સર્જિત સ્તર હોય છે. ઇન્સ્યુલેશન લેયરનો ઉપયોગ બાહ્ય ચાર્જ કેરિયર્સના ઇન્જેક્શનને અટકાવે છે, તેથી ઉપકરણમાંથી કોઈ સીધો પ્રવાહ વહેતો નથી. ઉપકરણમાં કેપેસિટરનું કાર્ય હોય છે, અને ઉચ્ચ એસી ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ડ્રાઇવ હેઠળ, આંતરિક રીતે ઉત્પન્ન થતા ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર પોઇન્ટથી ઉત્સર્જન સ્તર સુધી ટનલ કરી શકે છે. પર્યાપ્ત ગતિ ઊર્જા પ્રાપ્ત કર્યા પછી, ઇલેક્ટ્રોન લ્યુમિનેસેન્ટ કેન્દ્ર સાથે અથડાય છે, ઉત્તેજિત થાય છે અને પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સની બહારથી ઇલેક્ટ્રોન ઇન્જેક્ટ કરવામાં અસમર્થતાને લીધે, આ ઉપકરણોની તેજસ્વીતા અને કાર્યક્ષમતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે, જે લાઇટિંગ અને ડિસ્પ્લેના ક્ષેત્રોમાં તેમની એપ્લિકેશનને મર્યાદિત કરે છે.
તેની કામગીરી બહેતર બનાવવા માટે, લોકોએ એક જ ઇન્સ્યુલેશન સ્તર સાથે AC ઇલેક્ટ્રોનિક બેલાસ્ટ્સ ડિઝાઇન કર્યા છે (જુઓ પૂરક આકૃતિ 2b). આ રચનામાં, એસી ડ્રાઇવના હકારાત્મક અડધા ચક્ર દરમિયાન, ચાર્જ કેરિયરને બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોડમાંથી ઉત્સર્જન સ્તરમાં સીધું ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે; કાર્યક્ષમ પ્રકાશ ઉત્સર્જન આંતરિક રીતે ઉત્પન્ન થતા અન્ય પ્રકારના ચાર્જ કેરિયર સાથે પુનઃસંયોજન દ્વારા અવલોકન કરી શકાય છે. જો કે, એસી ડ્રાઇવના નકારાત્મક હાફ સાયકલ દરમિયાન, ઇન્જેક્ટેડ ચાર્જ કેરિયર્સને ઉપકરણમાંથી મુક્ત કરવામાં આવશે અને તેથી તે પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરશે નહીં. એ હકીકતને કારણે કે પ્રકાશનું ઉત્સર્જન માત્ર ડ્રાઇવિંગના અડધા ચક્ર દરમિયાન થાય છે, આ એસી ઉપકરણની કાર્યક્ષમતા ડીસી ઉપકરણો કરતા ઓછું છે. વધુમાં, ઉપકરણોની કેપેસિટેન્સ લાક્ષણિકતાઓને લીધે, બંને એસી ઉપકરણોનું ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્સ પ્રદર્શન આવર્તન આધારિત છે, અને શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન સામાન્ય રીતે કેટલાક કિલોહર્ટ્ઝની ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર પ્રાપ્ત થાય છે, જે તેમને નીચા સ્તરે પ્રમાણભૂત ઘરગથ્થુ એસી પાવર સાથે સુસંગત રહેવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે. ફ્રીક્વન્સીઝ (50 હર્ટ્ઝ/60 હર્ટ્ઝ).
તાજેતરમાં, કોઈએ AC ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે જે 50 Hz/60 Hz ની ફ્રીક્વન્સી પર કામ કરી શકે છે. આ ઉપકરણમાં બે સમાંતર ડીસી ઉપકરણો છે (આકૃતિ 2c જુઓ). બે ઉપકરણોના ટોચના ઇલેક્ટ્રોડને ઇલેક્ટ્રિકલી શોર્ટ સર્કિટ કરીને અને નીચેના કોપ્લાનર ઇલેક્ટ્રોડ્સને AC પાવર સ્ત્રોત સાથે કનેક્ટ કરીને, બંને ઉપકરણોને વૈકલ્પિક રીતે ચાલુ કરી શકાય છે. સર્કિટના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, આ AC-DC ઉપકરણ આગળના ઉપકરણ અને શ્રેણીમાં વિપરીત ઉપકરણને કનેક્ટ કરીને મેળવવામાં આવે છે. જ્યારે ફોરવર્ડ ડિવાઇસ ચાલુ હોય, ત્યારે રિવર્સ ડિવાઇસ બંધ થઈ જાય છે, જે રેઝિસ્ટર તરીકે કામ કરે છે. પ્રતિકારની હાજરીને કારણે, ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્સ કાર્યક્ષમતા પ્રમાણમાં ઓછી છે. વધુમાં, એસી લાઇટ-એમિટિંગ ડિવાઇસ માત્ર ઓછા વોલ્ટેજ પર કામ કરી શકે છે અને તેને 110 V/220 V માનક ઘરગથ્થુ વીજળી સાથે સીધા જોડી શકાતા નથી. પૂરક આકૃતિ 3 અને પૂરક કોષ્ટક 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઉચ્ચ AC વોલ્ટેજ દ્વારા સંચાલિત AC-DC પાવર ઉપકરણોની કામગીરી (તેજ અને શક્તિ કાર્યક્ષમતા) DC ઉપકરણો કરતા ઓછી છે. અત્યાર સુધી, 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz પર ઘરગથ્થુ વીજળી દ્વારા સીધું ચલાવી શકાય તેવું કોઈ AC-DC પાવર ઉપકરણ નથી અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને લાંબુ આયુષ્ય ધરાવે છે.
ચેન શુમિંગ અને સધર્ન યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજીની તેમની ટીમે મધ્યવર્તી ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે પારદર્શક વાહક ઇન્ડિયમ ઝીંક ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને શ્રેણીબદ્ધ કનેક્ટેડ ક્વોન્ટમ ડોટ લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ વિકસાવ્યા છે. ડાયોડ અનુક્રમે 20.09% અને 21.15% ની બાહ્ય ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા સાથે હકારાત્મક અને નકારાત્મક વૈકલ્પિક વર્તમાન ચક્ર હેઠળ કાર્ય કરી શકે છે. વધુમાં, બહુવિધ શ્રેણીના કનેક્ટેડ ઉપકરણોને કનેક્ટ કરીને, પેનલને જટિલ બેકએન્ડ સર્કિટની જરૂર વિના ઘરની એસી પાવર દ્વારા સીધી રીતે ચલાવી શકાય છે. 220 V/50 Hz ની ડ્રાઇવ હેઠળ, રેડ પ્લગ અને પ્લે પેનલની પાવર કાર્યક્ષમતા 15.70 છે. lm W-1, અને એડજસ્ટેબલ તેજ 25834 cd m-2 સુધી પહોંચી શકે છે. વિકસિત પ્લગ એન્ડ પ્લે ક્વોન્ટમ ડોટ LED પેનલ આર્થિક, કોમ્પેક્ટ, કાર્યક્ષમ અને સ્થિર સોલિડ-સ્ટેટ લાઇટ સ્ત્રોતો ઉત્પન્ન કરી શકે છે જે ઘરની એસી વીજળી દ્વારા સીધી સંચાલિત થઈ શકે છે.
Lightingchina.com પરથી લીધેલ
પોસ્ટ સમય: જાન્યુઆરી-14-2025