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

परिचय: दक्षिणी विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के चेन शुमिंग और अन्य ने मध्यवर्ती इलेक्ट्रोड के रूप में पारदर्शी प्रवाहकीय इंडियम जिंक ऑक्साइड का उपयोग करके क्वांटम डॉट प्रकाश उत्सर्जक डायोड की एक श्रृंखला विकसित की है। डायोड क्रमशः 20.09% और 21.15% की बाहरी क्वांटम क्षमता के साथ सकारात्मक और नकारात्मक प्रत्यावर्ती धारा चक्रों के तहत काम कर सकता है। इसके अलावा, कई श्रृंखला से जुड़े उपकरणों को जोड़कर, जटिल बैकएंड सर्किट की आवश्यकता के बिना पैनल को सीधे घरेलू एसी बिजली द्वारा संचालित किया जा सकता है। 220 वी/50 हर्ट्ज की ड्राइव के तहत, लाल प्लग और प्ले पैनल की पावर दक्षता 15.70 एलएम डब्ल्यू-1 है, और समायोज्य चमक 25834 सीडी एम-2 तक पहुंच सकती है।

प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) अपनी उच्च दक्षता, लंबे जीवनकाल, ठोस-अवस्था और पर्यावरणीय सुरक्षा लाभों के कारण ऊर्जा दक्षता और पर्यावरणीय स्थिरता की वैश्विक मांग को पूरा करने वाली मुख्यधारा की प्रकाश तकनीक बन गए हैं। सेमीकंडक्टर पीएन डायोड के रूप में, एलईडी केवल लो-वोल्टेज डायरेक्ट करंट (डीसी) स्रोत के ड्राइव के तहत काम कर सकता है। यूनिडायरेक्शनल और निरंतर चार्ज इंजेक्शन के कारण, डिवाइस के भीतर चार्ज और जूल हीटिंग जमा हो जाते हैं, जिससे एलईडी की परिचालन स्थिरता कम हो जाती है। इसके अलावा, वैश्विक बिजली आपूर्ति मुख्य रूप से उच्च-वोल्टेज प्रत्यावर्ती धारा पर आधारित है, और कई घरेलू उपकरण जैसे एलईडी लाइटें सीधे उच्च-वोल्टेज प्रत्यावर्ती धारा 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 परिवर्तित करने के लिए मध्यस्थ के रूप में एक अतिरिक्त एसी-डीसी कनवर्टर की आवश्यकता होती है। एक विशिष्ट एसी-डीसी कनवर्टर में मुख्य वोल्टेज को कम करने के लिए एक ट्रांसफार्मर और एसी इनपुट को सुधारने के लिए एक रेक्टिफायर सर्किट शामिल होता है (चित्र 1 ए देखें)। यद्यपि अधिकांश एसी-डीसी कनवर्टर्स की रूपांतरण दक्षता 90% से अधिक तक पहुंच सकती है, फिर भी रूपांतरण प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा हानि होती है। इसके अलावा, एलईडी की चमक को समायोजित करने के लिए, डीसी बिजली आपूर्ति को विनियमित करने और एलईडी के लिए आदर्श वर्तमान प्रदान करने के लिए एक समर्पित ड्राइविंग सर्किट का उपयोग किया जाना चाहिए (पूरक चित्र 1 बी देखें)।
ड्राइवर सर्किट की विश्वसनीयता एलईडी लाइटों के स्थायित्व को प्रभावित करेगी। इसलिए, एसी-डीसी कन्वर्टर्स और डीसी ड्राइवरों को पेश करने से न केवल अतिरिक्त लागत आती है (कुल एलईडी लैंप लागत का लगभग 17%), बल्कि बिजली की खपत भी बढ़ जाती है और एलईडी लैंप का स्थायित्व कम हो जाता है। इसलिए, जटिल बैकएंड इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आवश्यकता के बिना 50 हर्ट्ज/60 हर्ट्ज के घरेलू 110 वी/220 वी वोल्टेज द्वारा सीधे संचालित किए जा सकने वाले एलईडी या इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट (ईएल) उपकरणों को विकसित करना बेहद वांछनीय है।

पिछले कुछ दशकों में, कई एसी चालित इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट (एसी-ईएल) उपकरणों का प्रदर्शन किया गया है। एक विशिष्ट एसी इलेक्ट्रॉनिक गिट्टी में दो इन्सुलेटिंग परतों (चित्र 2 ए) के बीच एक फ्लोरोसेंट पाउडर उत्सर्जित परत होती है। इन्सुलेशन परत का उपयोग बाहरी चार्ज वाहक के इंजेक्शन को रोकता है, इसलिए डिवाइस के माध्यम से कोई प्रत्यक्ष प्रवाह प्रवाहित नहीं होता है। डिवाइस में एक संधारित्र का कार्य होता है, और एक उच्च एसी विद्युत क्षेत्र की ड्राइव के तहत, आंतरिक रूप से उत्पन्न इलेक्ट्रॉन कैप्चर बिंदु से उत्सर्जन परत तक सुरंग बना सकते हैं। पर्याप्त गतिज ऊर्जा प्राप्त करने के बाद, इलेक्ट्रॉन ल्यूमिनसेंट केंद्र से टकराते हैं, एक्साइटॉन उत्पन्न 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 है, जो प्रकाश और प्रदर्शन के क्षेत्र में उनके अनुप्रयोगों को सीमित करती है।

इसके प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए, लोगों ने एकल इन्सुलेशन परत के साथ एसी इलेक्ट्रॉनिक रोड़े डिजाइन किए हैं (पूरक चित्र 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 किसी अन्य प्रकार के चार्ज वाहक के साथ पुनर्संयोजन द्वारा कुशल प्रकाश उत्सर्जन देखा जा सकता है। हालाँकि, एसी ड्राइव के नकारात्मक आधे चक्र के दौरान, इंजेक्ट किए गए चार्ज वाहक डिवाइस से निकल जाएंगे और इसलिए प्रकाश उत्सर्जित नहीं करेंगे। इस तथ्य के कारण 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 कैपेसिटेंस विशेषताओं के कारण, दोनों एसी उपकरणों का इलेक्ट्रोल्यूमिनेशन प्रदर्शन आवृत्ति पर निर्भर है, और इष्टतम प्रदर्शन आमतौर पर कई किलोहर्ट्ज़ की उच्च आवृत्तियों पर प्राप्त किया जाता है, जिससे उन्हें कम पर मानक घरेलू एसी बिजली के साथ संगत होना मुश्किल हो जाता है। आवृत्तियाँ (50 हर्ट्ज़/60 हर्ट्ज़)।

हाल ही में, किसी ने एक एसी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण का प्रस्ताव रखा जो 50 हर्ट्ज/60 हर्ट्ज की आवृत्तियों पर काम कर सकता है। इस डिवाइस में दो समानांतर डीसी डिवाइस शामिल हैं (चित्र 2सी देखें)। दो उपकरणों के शीर्ष इलेक्ट्रोडों को विद्युतीय रूप से शॉर्ट सर्किट करके और निचले समतलीय इलेक्ट्रोडों को एक एसी पावर स्रोत से जोड़कर, दोनों उपकरणों को वैकल्पिक रूप से चालू किया जा सकता है। सर्किट के नजरिए से, यह एसी-डीसी डिवाइस एक फॉरवर्ड डिवाइस और एक रिवर्स डिवाइस को श्रृंखला में जोड़कर प्राप्त किया जाता है। जब फॉरवर्ड डिवाइस चालू होता है, तो रिवर्स डिवाइस बंद हो जाता है, जो एक अवरोधक के रूप में कार्य करता है। प्रतिरोध की उपस्थिति के कारण, इलेक्ट्रोल्यूमिनेशन दक्षता अपेक्षाकृत कम है। इसके अलावा, एसी प्रकाश उत्सर्जक उपकरण केवल कम वोल्टेज पर काम कर सकते हैं और इन्हें सीधे 110 वी/220 वी मानक घरेलू बिजली के साथ नहीं जोड़ा जा सकता है। जैसा कि पूरक चित्र 3 और अनुपूरक तालिका 1 में दिखाया गया है, उच्च एसी वोल्टेज द्वारा संचालित रिपोर्ट किए गए एसी-डीसी बिजली उपकरणों का प्रदर्शन (चमक और बिजली दक्षता) डीसी उपकरणों की तुलना में कम है। अब तक, कोई एसी-डीसी पावर उपकरण नहीं है जो सीधे घरेलू बिजली द्वारा 110 वी/220 वी, 50 हर्ट्ज/60 हर्ट्ज पर चलाया जा सके और उच्च दक्षता और लंबी उम्र हो।

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

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