दक्षिणी विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने घरेलू एसी पावर के लिए एक प्लग एंड प्ले क्वांटम डॉट विकसित किया है

परिचय: चेन शमिंग और दक्षिणी विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के अन्य लोगों ने मध्यवर्ती इलेक्ट्रोड के रूप में पारदर्शी प्रवाहकीय इंडियम जस्ता ऑक्साइड का उपयोग करके एक श्रृंखला कनेक्टेड क्वांटम डॉट लाइट-एमिटिंग डायोड विकसित किया है। डायोड क्रमशः 20.09% और 21.15% की बाहरी क्वांटम क्षमता के साथ सकारात्मक और नकारात्मक वैकल्पिक वर्तमान चक्रों के तहत काम कर सकता है। इसके अलावा, कई श्रृंखला कनेक्टेड उपकरणों को जोड़कर, पैनल को सीधे घरेलू एसी पावर द्वारा जटिल बैकएंड सर्किट की आवश्यकता के बिना संचालित किया जा सकता है। 220 V/50 हर्ट्ज की ड्राइव के तहत, लाल प्लग और प्ले पैनल की बिजली दक्षता 15.70 LM W-1 है, और समायोज्य चमक 25834 CD M-2 तक पहुंच सकती है।

ऊर्जा दक्षता और पर्यावरणीय स्थिरता के लिए वैश्विक मांग को पूरा करते हुए, उनकी उच्च दक्षता, लंबे जीवनकाल, ठोस-राज्य और पर्यावरणीय सुरक्षा लाभों के कारण लाइट एमिटिंग डायोड (एलईडी) मुख्यधारा की प्रकाश प्रौद्योगिकी बन गए हैं। एक अर्धचालक पीएन डायोड के रूप में, एलईडी केवल एक कम-वोल्टेज डायरेक्ट करंट (डीसी) स्रोत के ड्राइव के तहत काम कर सकता है। यूनिडायरेक्शनल और निरंतर चार्ज इंजेक्शन के कारण, चार्ज और जूल हीटिंग डिवाइस के भीतर जमा हो जाते हैं, जिससे एलईडी की परिचालन स्थिरता कम हो जाती है। इसके अलावा, वैश्विक बिजली की आपूर्ति मुख्य रूप से उच्च-वोल्टेज वैकल्पिक वर्तमान पर आधारित है, और कई घरेलू उपकरण जैसे कि एलईडी लाइट सीधे उच्च-वोल्टेज वैकल्पिक वर्तमान का उपयोग नहीं कर सकते हैं। इसलिए, जब एलईडी घरेलू बिजली द्वारा संचालित होती है, तो उच्च-वोल्टेज एसी पावर को कम-वोल्टेज डीसी पावर में बदलने के लिए एक अतिरिक्त एसी-डीसी कनवर्टर को एक मध्यस्थ के रूप में आवश्यक होता है। एक विशिष्ट एसी-डीसी कनवर्टर में मुख्य वोल्टेज को कम करने के लिए एक ट्रांसफार्मर शामिल है और एसी इनपुट को सुधारने के लिए एक रेक्टिफायर सर्किट (चित्र 1 ए देखें)। यद्यपि अधिकांश एसी-डीसी कन्वर्टर्स की रूपांतरण दक्षता 90%से अधिक तक पहुंच सकती है, फिर भी रूपांतरण प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा हानि है। इसके अलावा, एलईडी की चमक को समायोजित करने के लिए, डीसी बिजली की आपूर्ति को विनियमित करने और एलईडी के लिए आदर्श वर्तमान प्रदान करने के लिए एक समर्पित ड्राइविंग सर्किट का उपयोग किया जाना चाहिए (पूरक चित्रा 1 बी देखें)।
ड्राइवर सर्किट की विश्वसनीयता एलईडी रोशनी के स्थायित्व को प्रभावित करेगी। इसलिए, एसी-डीसी कन्वर्टर्स और डीसी ड्राइवरों का परिचय न केवल अतिरिक्त लागत (कुल एलईडी दीपक लागत का लगभग 17% के लिए लेखांकन) को बढ़ाता है, बल्कि बिजली की खपत को भी बढ़ाता है और एलईडी लैंप के स्थायित्व को कम करता है। इसलिए, एलईडी या इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट (ईएल) उपकरणों को विकसित करना जो सीधे घरेलू 110 वी/220 वी वोल्टेज द्वारा 50 हर्ट्ज/60 हर्ट्ज द्वारा संचालित किया जा सकता है, बिना जटिल बैकएंड इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आवश्यकता के बिना अत्यधिक वांछनीय है।

पिछले कुछ दशकों में, कई एसी संचालित इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट (एसी-ईएल) उपकरणों का प्रदर्शन किया गया है। एक विशिष्ट एसी इलेक्ट्रॉनिक गिट्टी में दो इन्सुलेट परतों (चित्रा 2 ए) के बीच एक फ्लोरोसेंट पाउडर उत्सर्जक परत सैंडविच होता है। इन्सुलेशन परत का उपयोग बाहरी चार्ज वाहक के इंजेक्शन को रोकता है, इसलिए डिवाइस के माध्यम से कोई प्रत्यक्ष प्रवाह प्रवाह नहीं होता है। डिवाइस में एक संधारित्र का कार्य होता है, और एक उच्च एसी विद्युत क्षेत्र के ड्राइव के तहत, आंतरिक रूप से उत्पन्न इलेक्ट्रॉन कैप्चर पॉइंट से उत्सर्जन परत तक सुरंग कर सकते हैं। पर्याप्त गतिज ऊर्जा प्राप्त करने के बाद, इलेक्ट्रॉन ल्यूमिनसेंट सेंटर से टकराते हैं, एक्साइटन का उत्पादन करते हैं और प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। इलेक्ट्रोड के बाहर से इलेक्ट्रॉनों को इंजेक्ट करने में असमर्थता के कारण, इन उपकरणों की चमक और दक्षता काफी कम होती है, जो प्रकाश और प्रदर्शन के क्षेत्रों में उनके अनुप्रयोगों को सीमित करती है।

अपने प्रदर्शन में सुधार करने के लिए, लोगों ने एक एकल इन्सुलेशन परत के साथ एसी इलेक्ट्रॉनिक बैलेस्ट डिज़ाइन किया है (पूरक चित्रा 2 बी देखें)। इस संरचना में, एसी ड्राइव के सकारात्मक आधे चक्र के दौरान, एक चार्ज वाहक को सीधे बाहरी इलेक्ट्रोड से उत्सर्जन परत में इंजेक्ट किया जाता है; आंतरिक रूप से उत्पन्न एक अन्य प्रकार के चार्ज वाहक के साथ पुनर्संयोजन द्वारा कुशल प्रकाश उत्सर्जन देखा जा सकता है। हालांकि, एसी ड्राइव के नकारात्मक आधे चक्र के दौरान, इंजेक्टेड चार्ज वाहक डिवाइस से जारी किए जाएंगे और इसलिए प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करेंगे। इस तथ्य के लिए कि प्रकाश उत्सर्जन केवल ड्राइविंग के आधे चक्र के दौरान होता है, इस एसी डिवाइस की दक्षता डीसी उपकरणों की तुलना में कम है। इसके अलावा, उपकरणों की समाई विशेषताओं के कारण, दोनों एसी उपकरणों का इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस प्रदर्शन आवृत्ति पर निर्भर है, और इष्टतम प्रदर्शन आमतौर पर कई किलोहर्ट्ज़ की उच्च आवृत्तियों पर प्राप्त किया जाता है, जो उन्हें कम आवृत्तियों (50 हर्ट्ज/60 हेर्ट्ज) में मानक घरेलू एसी शक्ति के साथ संगत होना मुश्किल बनाता है।

हाल ही में, किसी ने एक एसी इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस का प्रस्ताव दिया जो 50 हर्ट्ज/60 हर्ट्ज की आवृत्तियों पर काम कर सकता है। इस डिवाइस में दो समानांतर डीसी डिवाइस होते हैं (चित्र 2C देखें)। दो उपकरणों के शीर्ष इलेक्ट्रोड को विद्युत रूप से शॉर्ट सर्किट करके और नीचे कोपलानार इलेक्ट्रोड को एक एसी पावर स्रोत से जोड़ने से, दोनों उपकरणों को वैकल्पिक रूप से चालू किया जा सकता है। सर्किट के नजरिए से, यह एसी-डीसी डिवाइस एक फॉरवर्ड डिवाइस और श्रृंखला में एक रिवर्स डिवाइस को कनेक्ट करके प्राप्त किया जाता है। जब फॉरवर्ड डिवाइस को चालू किया जाता है, तो रिवर्स डिवाइस को बंद कर दिया जाता है, एक अवरोधक के रूप में कार्य करता है। प्रतिरोध की उपस्थिति के कारण, इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस दक्षता अपेक्षाकृत कम है। इसके अलावा, एसी लाइट-एमिटिंग डिवाइस केवल कम वोल्टेज पर काम कर सकते हैं और इसे सीधे 110 वी/220 वी मानक घरेलू बिजली के साथ जोड़ा नहीं जा सकता है। जैसा कि पूरक चित्रा 3 और पूरक तालिका 1 में दिखाया गया है, उच्च एसी वोल्टेज द्वारा संचालित रिपोर्ट एसी-डीसी बिजली उपकरणों का प्रदर्शन (चमक और शक्ति दक्षता) डीसी उपकरणों की तुलना में कम है। अब तक, कोई एसी-डीसी पावर डिवाइस नहीं है जो सीधे घरेलू बिजली द्वारा 110 वी/220 वी, 50 हर्ट्ज/60 हर्ट्ज पर संचालित किया जा सकता है, और उच्च दक्षता और लंबी उम्र का जीवनकाल है।

चेन शमिंग और दक्षिणी विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय से उनकी टीम ने मध्यवर्ती इलेक्ट्रोड के रूप में पारदर्शी प्रवाहकीय इंडियम जस्ता ऑक्साइड का उपयोग करके एक श्रृंखला कनेक्टेड क्वांटम डॉट लाइट-एमिटिंग डायोड विकसित किया है। डायोड क्रमशः 20.09% और 21.15% की बाहरी क्वांटम क्षमता के साथ सकारात्मक और नकारात्मक वैकल्पिक वर्तमान चक्रों के तहत काम कर सकता है। इसके अलावा, कई श्रृंखला कनेक्टेड उपकरणों को जोड़कर, पैनल को सीधे घरेलू एसी पावर द्वारा जटिल बैकएंड सर्किट की आवश्यकता के बिना संचालित किया जा सकता है। 220 वी/50 हर्ट्ज की ड्राइव के साथ, रेड प्लग और प्ले पैनल की बिजली दक्षता 15.70 एलएम डब्ल्यू -1 है, और समायोज्य चमक 25834 सीडी एम -2 तक पहुंच सकती है। विकसित प्लग और प्ले क्वांटम डॉट एलईडी पैनल किफायती, कॉम्पैक्ट, कुशल और स्थिर ठोस-राज्य प्रकाश स्रोतों का उत्पादन कर सकता है जो सीधे घरेलू एसी बिजली द्वारा संचालित हो सकते हैं।

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