സതേൺ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജിയിലെ ഒരു ഗവേഷക സംഘം ഗാർഹിക എസി പവർക്കായി ഒരു പ്ലഗ് ആൻഡ് പ്ലേ ക്വാണ്ടം ഡോട്ട് എൽഇഡി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.

ആമുഖം: സതേൺ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്‌നോളജിയിലെ ചെൻ ഷുമിംഗും മറ്റുള്ളവരും സുതാര്യമായ ചാലക ഇൻഡിയം സിങ്ക് ഓക്‌സൈഡ് ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് ഇലക്‌ട്രോഡായി ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സീരീസ് കണക്റ്റഡ് ക്വാണ്ടം ഡോട്ട് ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. ഡയോഡിന് യഥാക്രമം 20.09%, 21.15% എന്നിങ്ങനെയുള്ള ബാഹ്യ ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമതയോടെ പോസിറ്റീവ്, നെഗറ്റീവ് ആൾട്ടർനേറ്റിംഗ് കറൻ്റ് സൈക്കിളുകളിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും. കൂടാതെ, ഒന്നിലധികം സീരീസ് കണക്റ്റുചെയ്‌ത ഉപകരണങ്ങളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, സങ്കീർണ്ണമായ ബാക്കെൻഡ് സർക്യൂട്ടുകളുടെ ആവശ്യമില്ലാതെ തന്നെ ഗാർഹിക എസി പവർ ഉപയോഗിച്ച് പാനൽ നേരിട്ട് പ്രവർത്തിപ്പിക്കാനാകും. 220 V/50 Hz ഡ്രൈവിന് കീഴിൽ, റെഡ് പ്ലഗിൻ്റെയും പ്ലേ പാനലിൻ്റെയും പവർ കാര്യക്ഷമത 15.70 lm W-1 ആണ്, കൂടാതെ ക്രമീകരിക്കാവുന്ന തെളിച്ചം 25834 cd m-2 വരെ എത്താം.

ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകൾ (എൽഇഡി) ഉയർന്ന ദക്ഷത, ദീർഘായുസ്സ്, സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ്, പാരിസ്ഥിതിക സുരക്ഷാ നേട്ടങ്ങൾ, ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമതയ്ക്കും പരിസ്ഥിതി സുസ്ഥിരതയ്ക്കും വേണ്ടിയുള്ള ആഗോള ആവശ്യം നിറവേറ്റുന്നതിനാൽ മുഖ്യധാരാ ലൈറ്റിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ഒരു അർദ്ധചാലക പിഎൻ ഡയോഡ് എന്ന നിലയിൽ, എൽഇഡിക്ക് ലോ-വോൾട്ടേജ് ഡയറക്റ്റ് കറൻ്റ് (ഡിസി) സ്രോതസ്സിൻ്റെ ഡ്രൈവിൽ മാത്രമേ പ്രവർത്തിക്കാനാകൂ. ഏകദിശയിലുള്ളതും തുടർച്ചയായതുമായ ചാർജ് ഇഞ്ചക്ഷൻ കാരണം, ചാർജുകളും ജൂൾ തപീകരണവും ഉപകരണത്തിനുള്ളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്നു, അതുവഴി LED- യുടെ പ്രവർത്തന സ്ഥിരത കുറയുന്നു. കൂടാതെ, ആഗോള പവർ സപ്ലൈ പ്രധാനമായും ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ആൾട്ടർനേറ്റിംഗ് കറൻ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, കൂടാതെ LED ലൈറ്റുകൾ പോലെയുള്ള പല വീട്ടുപകരണങ്ങൾക്കും ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ആൾട്ടർനേറ്റിംഗ് കറൻ്റ് നേരിട്ട് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല. അതിനാൽ, എൽഇഡി ഗാർഹിക വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് എസി പവർ ലോ വോൾട്ടേജ് ഡിസി പവറായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിന് ഒരു ഇടനിലക്കാരനായി ഒരു അധിക എസി-ഡിസി കൺവെർട്ടർ ആവശ്യമാണ്. ഒരു സാധാരണ എസി-ഡിസി കൺവെർട്ടറിൽ മെയിൻ വോൾട്ടേജ് കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ട്രാൻസ്ഫോർമറും എസി ഇൻപുട്ട് ശരിയാക്കുന്നതിനുള്ള റക്റ്റിഫയർ സർക്യൂട്ടും ഉൾപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 1 എ കാണുക). മിക്ക AC-DC കൺവെർട്ടറുകളുടെയും പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത 90% വരെ എത്താമെങ്കിലും, പരിവർത്തന പ്രക്രിയയിൽ ഇപ്പോഴും ഊർജ്ജ നഷ്ടം സംഭവിക്കുന്നു. കൂടാതെ, എൽഇഡിയുടെ തെളിച്ചം ക്രമീകരിക്കുന്നതിന്, ഡിസി പവർ സപ്ലൈ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനും എൽഇഡിക്ക് അനുയോജ്യമായ കറൻ്റ് നൽകുന്നതിനും ഒരു സമർപ്പിത ഡ്രൈവിംഗ് സർക്യൂട്ട് ഉപയോഗിക്കണം (സപ്ലിമെൻ്ററി ചിത്രം 1 ബി കാണുക).
ഡ്രൈവർ സർക്യൂട്ടിൻ്റെ വിശ്വാസ്യത LED വിളക്കുകളുടെ ദൈർഘ്യത്തെ ബാധിക്കും. അതിനാൽ, എസി-ഡിസി കൺവെർട്ടറുകളും ഡിസി ഡ്രൈവറുകളും അവതരിപ്പിക്കുന്നത് അധിക ചിലവുകൾ മാത്രമല്ല (മൊത്തം എൽഇഡി വിളക്കിൻ്റെ വിലയുടെ ഏകദേശം 17% കണക്കാക്കുന്നു), മാത്രമല്ല വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും എൽഇഡി വിളക്കുകളുടെ ഈട് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, സങ്കീർണ്ണമായ ബാക്കെൻഡ് ഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ ആവശ്യമില്ലാതെ 50 Hz/60 Hz ഗാർഹിക 110 V/220 V വോൾട്ടേജുകൾ ഉപയോഗിച്ച് നേരിട്ട് പ്രവർത്തിപ്പിക്കാവുന്ന LED അല്ലെങ്കിൽ ഇലക്‌ട്രോലൂമിനസെൻ്റ് (EL) ഉപകരണങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുന്നത് വളരെ അഭികാമ്യമാണ്.

കഴിഞ്ഞ ഏതാനും ദശാബ്ദങ്ങളിൽ, നിരവധി എസി ഡ്രൈവ് ഇലക്ട്രോലൂമിനസെൻ്റ് (എസി-ഇഎൽ) ഉപകരണങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഒരു സാധാരണ എസി ഇലക്ട്രോണിക് ബാലസ്‌റ്റിൽ രണ്ട് ഇൻസുലേറ്റിംഗ് പാളികൾക്കിടയിൽ ഒരു ഫ്ലൂറസെൻ്റ് പൊടി എമിറ്റിംഗ് പാളി അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു (ചിത്രം 2a). ഇൻസുലേഷൻ പാളിയുടെ ഉപയോഗം ബാഹ്യ ചാർജ് കാരിയറുകളുടെ കുത്തിവയ്പ്പ് തടയുന്നു, അതിനാൽ ഉപകരണത്തിലൂടെ നേരിട്ട് ഒഴുകുന്ന വൈദ്യുതധാര ഇല്ല. ഉപകരണത്തിന് ഒരു കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ പ്രവർത്തനമുണ്ട്, ഉയർന്ന എസി വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൻ്റെ ഡ്രൈവിന് കീഴിൽ, ആന്തരികമായി സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ക്യാപ്‌ചർ പോയിൻ്റിൽ നിന്ന് എമിഷൻ ലെയറിലേക്ക് ടണൽ ചെയ്യാൻ കഴിയും. മതിയായ ഗതികോർജ്ജം ലഭിച്ചതിനുശേഷം, ഇലക്ട്രോണുകൾ പ്രകാശമാന കേന്ദ്രവുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുകയും എക്സൈറ്റോണുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുകയും പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇലക്ട്രോഡുകൾക്ക് പുറത്ത് നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ കുത്തിവയ്ക്കാനുള്ള കഴിവില്ലായ്മ കാരണം, ഈ ഉപകരണങ്ങളുടെ തെളിച്ചവും കാര്യക്ഷമതയും വളരെ കുറവാണ്, ഇത് ലൈറ്റിംഗ്, ഡിസ്പ്ലേ മേഖലകളിൽ അവയുടെ പ്രയോഗങ്ങളെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.

അതിൻ്റെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി, ആളുകൾ ഒറ്റ ഇൻസുലേഷൻ പാളി ഉപയോഗിച്ച് എസി ഇലക്ട്രോണിക് ബാലസ്റ്റുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുണ്ട് (അനുബന്ധ ചിത്രം 2 ബി കാണുക). ഈ ഘടനയിൽ, എസി ഡ്രൈവിൻ്റെ പോസിറ്റീവ് ഹാഫ് സൈക്കിളിൽ, ബാഹ്യ ഇലക്ട്രോഡിൽ നിന്നുള്ള എമിഷൻ ലെയറിലേക്ക് ഒരു ചാർജ് കാരിയർ നേരിട്ട് കുത്തിവയ്ക്കപ്പെടുന്നു; ആന്തരികമായി സൃഷ്ടിക്കുന്ന മറ്റൊരു തരം ചാർജ് കാരിയറുമായി വീണ്ടും സംയോജിപ്പിച്ച് കാര്യക്ഷമമായ പ്രകാശം പുറന്തള്ളുന്നത് നിരീക്ഷിക്കാനാകും. എന്നിരുന്നാലും, എസി ഡ്രൈവിൻ്റെ നെഗറ്റീവ് ഹാഫ് സൈക്കിളിൽ, ഇൻജക്‌റ്റ് ചെയ്‌ത ചാർജ് കാരിയറുകൾ ഉപകരണത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരും, അതിനാൽ പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കില്ല. ഡ്രൈവിംഗിൻ്റെ പകുതി സൈക്കിളിൽ മാത്രമേ ലൈറ്റ് എമിഷൻ സംഭവിക്കൂ എന്ന വസ്തുത കാരണം, ഈ എസി ഉപകരണത്തിൻ്റെ കാര്യക്ഷമത DC ഉപകരണങ്ങളേക്കാൾ കുറവാണ്. കൂടാതെ, ഉപകരണങ്ങളുടെ കപ്പാസിറ്റൻസ് സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ കാരണം, രണ്ട് എസി ഉപകരണങ്ങളുടെയും ഇലക്ട്രോലുമിനെസെൻസ് പ്രകടനം ഫ്രീക്വൻസിയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഒപ്റ്റിമൽ പ്രകടനം സാധാരണയായി നിരവധി കിലോഹെർട്സ് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസികളിൽ കൈവരിക്കുന്നു, ഇത് സാധാരണ ഗാർഹിക എസി പവറുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു. ആവൃത്തികൾ (50 ഹെർട്സ്/60 ഹെർട്സ്).

അടുത്തിടെ, 50 Hz/60 Hz ആവൃത്തിയിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു എസി ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണം ആരോ നിർദ്ദേശിച്ചു. ഈ ഉപകരണത്തിൽ രണ്ട് സമാന്തര ഡിസി ഉപകരണങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു (ചിത്രം 2 സി കാണുക). രണ്ട് ഉപകരണങ്ങളുടെയും മുകളിലെ ഇലക്‌ട്രോഡുകൾ വൈദ്യുതപരമായി ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ചെയ്യുന്നതിലൂടെയും താഴെയുള്ള കോപ്ലനാർ ഇലക്‌ട്രോഡുകളെ ഒരു എസി പവർ സ്രോതസ്സുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെയും, രണ്ട് ഉപകരണങ്ങളും മാറിമാറി ഓണാക്കാനാകും. ഒരു സർക്യൂട്ട് വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, ഈ എസി-ഡിസി ഉപകരണം ഒരു ഫോർവേഡ് ഉപകരണവും ഒരു റിവേഴ്സ് ഡിവൈസും സീരീസിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചാണ് ലഭിക്കുന്നത്. ഫോർവേഡ് ഉപകരണം ഓണായിരിക്കുമ്പോൾ, റിവേഴ്സ് ഉപകരണം ഓഫായി, ഒരു റെസിസ്റ്ററായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. പ്രതിരോധത്തിൻ്റെ സാന്നിധ്യം കാരണം, ഇലക്ട്രോലുമിനെസെൻസ് കാര്യക്ഷമത താരതമ്യേന കുറവാണ്. കൂടാതെ, എസി ലൈറ്റ്-എമിറ്റിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജിൽ മാത്രമേ പ്രവർത്തിക്കൂ, 110 V/220 V സാധാരണ ഗാർഹിക വൈദ്യുതിയുമായി നേരിട്ട് സംയോജിപ്പിക്കാൻ കഴിയില്ല. സപ്ലിമെൻ്ററി ചിത്രം 3-ലും അനുബന്ധ പട്ടിക 1-ലും കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഉയർന്ന എസി വോൾട്ടേജിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ട AC-DC പവർ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനം (തെളിച്ചവും പവർ കാര്യക്ഷമതയും) DC ഉപകരണങ്ങളേക്കാൾ കുറവാണ്. ഇതുവരെ, 110 V/220 V, 50 Hz/60 Hz എന്നിവയിൽ ഗാർഹിക വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ച് നേരിട്ട് ഓടിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു AC-DC പവർ ഉപകരണം ഇല്ല, കൂടാതെ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയും ദീർഘായുസ്സും ഉണ്ട്.

സതേൺ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്‌നോളജിയിലെ ചെൻ ഷുമിംഗും അദ്ദേഹത്തിൻ്റെ സംഘവും സുതാര്യമായ ചാലക ഇൻഡിയം സിങ്ക് ഓക്‌സൈഡ് ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് ഇലക്‌ട്രോഡായി ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സീരീസ് കണക്റ്റഡ് ക്വാണ്ടം ഡോട്ട് ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. ഡയോഡിന് യഥാക്രമം 20.09%, 21.15% എന്നിങ്ങനെയുള്ള ബാഹ്യ ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമതയോടെ പോസിറ്റീവ്, നെഗറ്റീവ് ആൾട്ടർനേറ്റിംഗ് കറൻ്റ് സൈക്കിളുകളിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും. കൂടാതെ, ഒന്നിലധികം സീരീസ് കണക്റ്റുചെയ്‌ത ഉപകരണങ്ങളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, സങ്കീർണ്ണമായ ബാക്കെൻഡ് സർക്യൂട്ടുകളുടെ ആവശ്യമില്ലാതെ തന്നെ ഗാർഹിക എസി പവർ ഉപയോഗിച്ച് പാനൽ നേരിട്ട് പ്രവർത്തിപ്പിക്കാനാകും. 220 V/50 Hz ഡ്രൈവിന് കീഴിൽ, റെഡ് പ്ലഗിൻ്റെയും പ്ലേ പാനലിൻ്റെയും പവർ കാര്യക്ഷമത 15.70 ആണ്. lm W-1, ക്രമീകരിക്കാവുന്ന തെളിച്ചം 25834 cd m-2 വരെ എത്താം. വികസിപ്പിച്ച പ്ലഗ് ആൻഡ് പ്ലേ ക്വാണ്ടം ഡോട്ട് എൽഇഡി പാനലിന്, ഗാർഹിക എസി വൈദ്യുതി നേരിട്ട് പവർ ചെയ്യാവുന്ന സാമ്പത്തികവും ഒതുക്കമുള്ളതും കാര്യക്ഷമവും സ്ഥിരതയുള്ളതുമായ സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും.

Lightingchina.com-ൽ നിന്ന് എടുത്തത്