소개: Southern University of Science and Technology의 Chen Shuming 등은 투명 전도성 인듐 아연 산화물을 중간 전극으로 사용하여 직렬 연결된 양자점 발광 다이오드를 개발했습니다. 이 다이오드는 외부 양자 효율이 각각 20.09%와 21.15%로 양극 및 음극 교류 주기에서 작동할 수 있습니다. 또한 여러 직렬 연결된 장치를 연결하면 복잡한 백엔드 회로 없이 가정용 AC 전원으로 패널을 직접 구동할 수 있습니다. 220V/50Hz 구동 시 빨간색 플러그 앤 플레이 패널의 전력 효율은 15.70lm W-1이며 조정 가능한 밝기는 최대 25834cdm-2에 도달할 수 있습니다.
발광 다이오드(LED)는 고효율, 긴 수명, 고체 및 환경 안전 이점으로 인해 주류 조명 기술이 되었으며, 에너지 효율성과 환경 지속 가능성에 대한 전 세계적인 요구를 충족합니다. 반도체 pn 다이오드인 LED는 저전압 직류(DC) 소스의 구동에서만 작동할 수 있습니다. 단방향 및 지속적인 전하 주입으로 인해 전하와 줄(Joule) 가열이 장치 내에 축적되어 LED의 작동 안정성이 저하됩니다. 또한 전 세계 전원 공급 장치는 주로 고전압 교류를 기반으로 하며 LED 조명과 같은 많은 가전 제품은 고전압 교류를 직접 사용할 수 없습니다. 따라서 LED가 가정용 전기로 구동되는 경우 고전압 AC 전력을 저전압 DC 전력으로 변환하기 위한 매개체로 추가적인 AC-DC 컨버터가 필요하다. 일반적인 AC-DC 변환기에는 주전원 전압을 낮추기 위한 변압기와 AC 입력을 정류하기 위한 정류기 회로가 포함되어 있습니다(그림 1a 참조). 대부분의 AC-DC 변환기의 변환 효율은 90% 이상에 도달할 수 있지만 변환 과정에서 여전히 에너지 손실이 있습니다. 또한 LED의 밝기를 조정하려면 전용 구동 회로를 사용하여 DC 전원 공급 장치를 조절하고 LED에 이상적인 전류를 제공해야 합니다(보충 그림 1b 참조).
드라이버 회로의 신뢰성은 LED 조명의 내구성에 영향을 미칩니다. 따라서 AC-DC 컨버터와 DC 드라이버를 도입하면 추가 비용이 발생할 뿐만 아니라(전체 LED 램프 원가의 약 17% 차지), 전력 소모가 증가하고 LED 램프의 내구성이 저하된다. 따라서 복잡한 백엔드 전자 장치 없이도 가정용 110V/220V 전압(50Hz/60Hz)으로 직접 구동할 수 있는 LED 또는 전계발광(EL) 장치의 개발이 매우 바람직합니다.
지난 수십 년 동안 여러 AC 구동 전기발광(AC-EL) 장치가 시연되었습니다. 일반적인 AC 전자 안정기는 두 개의 절연층 사이에 끼워진 형광 분말 방출층으로 구성됩니다(그림 2a). 절연층을 사용하면 외부 전하 캐리어의 주입이 방지되므로 장치를 통해 직류 전류가 흐르지 않습니다. 이 장치는 커패시터의 기능을 갖고 있으며, 높은 AC 전기장의 구동 하에서 내부에서 생성된 전자는 포획 지점에서 방출층까지 터널링할 수 있습니다. 충분한 운동 에너지를 얻은 후 전자는 발광 중심과 충돌하여 여기자를 생성하고 빛을 방출합니다. 전극 외부에서 전자를 주입할 수 없기 때문에 이러한 장치의 밝기와 효율은 상당히 낮아 조명 및 디스플레이 분야에서의 적용이 제한됩니다.
성능을 향상시키기 위해 사람들은 단일 절연층을 갖춘 AC 전자 안정기를 설계했습니다(보조 그림 2b 참조). 이 구조에서는 AC 구동의 양의 반주기 동안 전하 캐리어가 외부 전극에서 방출층으로 직접 주입됩니다. 효율적인 발광은 내부에서 생성된 다른 유형의 전하 캐리어와 재결합하여 관찰할 수 있습니다. 그러나 AC 구동의 음의 반주기 동안 주입된 전하 캐리어는 장치에서 방출되므로 빛을 방출하지 않습니다. 빛 방출은 구동의 반주기 동안에만 발생하기 때문에 이 AC 장치의 효율성은 DC 장치보다 낮습니다. 또한 장치의 정전 용량 특성으로 인해 두 AC 장치의 전계발광 성능은 주파수에 따라 달라지며 일반적으로 수 킬로헤르츠의 고주파수에서 최적의 성능이 달성되므로 낮은 수준의 표준 가정용 AC 전력과 호환되기 어렵습니다. 주파수(50헤르츠/60헤르츠).
최근 누군가가 50Hz/60Hz의 주파수에서 작동할 수 있는 AC 전자 장치를 제안했습니다. 이 장치는 두 개의 병렬 DC 장치로 구성됩니다(그림 2c 참조). 두 장치의 상단 전극을 전기적으로 단락시키고 하단 동일 평면 전극을 AC 전원에 연결하면 두 장치를 교대로 켤 수 있습니다. 회로 관점에서 볼 때 이 AC-DC 장치는 순방향 장치와 역방향 장치를 직렬로 연결하여 얻습니다. 순방향 장치가 켜지면 역방향 장치는 꺼지며 저항 역할을 합니다. 저항이 있기 때문에 전기발광 효율은 상대적으로 낮습니다. 또한 AC 발광 장치는 저전압에서만 작동할 수 있으며 110V/220V 표준 가정용 전기와 직접 결합할 수 없습니다. 보충 그림 3 및 보충 표 1에서 볼 수 있듯이, 높은 AC 전압으로 구동되는 보고된 AC-DC 전력 장치의 성능(밝기 및 전력 효율)은 DC 장치보다 낮습니다. 현재까지 110V/220V, 50Hz/60Hz에서 가정용 전기로 직접 구동할 수 있고, 효율이 높고 수명이 긴 AC-DC 전원장치는 없습니다.
Southern University of Science and Technology의 Chen Shuming과 그의 팀은 투명 전도성 인듐 아연 산화물을 중간 전극으로 사용하여 직렬 연결된 양자점 발광 다이오드를 개발했습니다. 이 다이오드는 외부 양자 효율이 각각 20.09%와 21.15%로 양극 및 음극 교류 주기에서 작동할 수 있습니다. 또한 여러 직렬 연결된 장치를 연결하면 복잡한 백엔드 회로 없이 가정용 AC 전원으로 패널을 직접 구동할 수 있습니다. 220V/50Hz 구동 시 빨간색 플러그 앤 플레이 패널의 전력 효율은 15.70입니다. lm W-1이며 조정 가능한 밝기는 최대 25834cd m-2에 도달할 수 있습니다. 개발된 플러그 앤 플레이 퀀텀닷 LED 패널은 가정용 AC 전기로 직접 구동할 수 있는 경제적이고 컴팩트하며 효율적이고 안정적인 고체 광원을 생산할 수 있습니다.
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게시 시간: 2025년 1월 14일