Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Teljesítmény LED-ek alkalmazástechnikája

    A tantárgy angol neve: Application of Power LEDs

    Adatlap utolsó módosítása: 2015. április 8.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Villamosmérnöki Szak
    Mérnökinformatikus Szak
    Szabadon választható tárgy
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIEEAV09   2/0/0/f 2  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Poppe András, Elektronikus Eszközök Tanszéke
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Poppe András

    Egyetemi docens

    Elektronikus Eszközök Tsz.

    Dr. Tóth Zoltán

    Termékfejlesztési mgr

    GE Hungary Kft.

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Mikroelektronika (a pn-átmenet működése), Fizika.

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEM357" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIEEM357", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:

    Mikroelektronika (VIEEA306/VIEEAB00)

    7. A tantárgy célkitűzése

    A tantárgy célkitűzése, hogy mélyebb ismereteket adjon a mai legmodernebb fényforrások, a teljesítmény LED-ek, mint speciális félvezető eszközök vonatkozásában. Olyan, a működés főbb jellemzőire, a gyártás, a konstrukció, a megbízhatóság és az élettartam alapvető vonatkozásaival, valamint az alkalmazások termikus, elektromos és optikai környezetének a kialakításával kapcsolatos ismeretek kerülnek átadásra, amelyek elengedhetetlenek a LED-es fényforrásokkal kialakított világítástechnikai megoldások rendszerszintű tervezéséhez, üzemeltetéséhez. Ismertetésre kerülnek a LED-ekkel kapcsolatos legfontosabb szabványok (termék szabványok, minősítéssel kapcsolatos szabványok). A tárgy hasznos kiegészítője a BME-n oktatott egyéb, világítástechnikai vonatkozású tantárgyak által átadott ismereteknek.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    A tárgy a különbözőképpen szerelt LED-ekre, mint alapvető alkatrészekre tekint. A tantárgy keretén belül ismertetésre kerülő tananyag négy részre osztható. Az első rész a fény és a különböző fényforrások jellemzőivel foglalkozik azon a szinten, hogy segítse a LED-ek, mint fényforrások legfontosabb tulajdonságainak megértését. Legnagyobb hangsúlyt a LED-ek és LED-es alkalmazások kialakításának fizikai és konstrukciós kérdései kapják. Az egyes részterületekhez kapcsolódóan ismertetjük a legfontosabb ipari szabványokat. A következő anyagrész az egyes alkalmazási területeket ismerteti a LED-ekkel szemben támasztott követelmények hangsúlyozásával. Különös hangsúlyt fektet a tárgy a LED-ek működését leginkább befolyásoló termikus problémák területére.

    Heti bontásban:

    1. hét:           A fény és az emberi látás alaptulajdonságai. Fénytechnikai alapfogalmak (optikai teljesítmény, fényáram, fényerősség, térszög, megvilágítás, fénysűrűség). A fényforrások fajtái, fejlődéstörténete: hőmérsékleti sugárzók (izzólámpák), gázkisülő lámpák, fénycsövek, szilárd-test fényforrások (LED-ek, OLED-ek) áttekintése.

    2. hét:           A LED, mint pn-átmenet működésének áttekintése. Rekombinációs folyamatok, feszültség-áram karakterisztika: ideális dióda modell LED-ekre, a soros ellenállás. Különböző LED-ek spektrális teljesítményeloszlása: kvázi monkormatikus LED-ek, fényporos fehér LED-ek.

    3. hét:           LED-ekben alkalmazott különböző vegyület félvezető anyagrendszerek. LED-ek hatásfoka. Nagy hatásfokot biztosító LED konstrukciók.

    4. hét:           LED-ek laboratóriumi minősítő mérsei (fénytechnikai tulajdonságok mérése, termikus tulajdonságok mérése). A vonatkozó legfrisebb ajánlások, szabványok áttekintése (CIE, JEDEC). A LED-ek működésének hőmérsékletfüggése, LED-ek multi-domain modellezése mérések alapján.

    5. hét:            LED-ek gyártósori mérése, osztályozása (binning). LED-ek tokozása, szereléstechnikai kérdései: level 1, 2, 3, 4 rendszerek: LED chip, tokozott LED chip, hordozóra szerelt tokozott LED chip, hűtőbordára szerelt hordozón lévő tokozott LED chip. LED adatlapok és egyéb alkalmazástervezést segítő gyártói információk.

    6. hét:           LED-ek megbízhatósági kérdései: öregedési vizsgálatok és élettartam predikció (LM80 és TM21 szabványok), főbb meghibásodási mechanizmusok.

    7. hét:           LED-es alkalmazások termikus környezetének kialakítása (hűtőbordák, termikus határfelületi anyagok), LED-es megoldások lámpatest szintű termikus vizsgálata, CFD modellezés és szimuláció.

    8. hét:           Klasszikus fényforrásokat helyettesítő LED lámpák (retrofit alkalmazások). LED-ek, mint fényforrások különböző alkalmazási területei: autoipari alkalmazások, beltéri világítás, kültéri világítás, TV backlight, speciális alkalmazások (pl. múzeumvilágítás), az alkalmazási területek által támasztott speciális követelmények a LED-ekkel szemben.

    9. hét:           LED modulok. A Zhaga szabvány. LED-es világítási rendszerek gyakorlati megismerése üzemlátogatás során (GE)

    10. hét:     LED-es fényforrások elektromos környezetének kialakítása (pl. a fényáram szabályozásának a kérdései, LED meghajtók). A közvetlen AC táplálású LED-ek.

    11. hét:     LED-es világítástechnikai megoldások vizuális komfortja (színvisszadás, színhűség, káprázás). LED-es világítástechnikai megoldások fotobiológiai hatásai (a kék fény hatásai).

    12. hét:     Organikus LED (OLED) fényforrások áttekintése: konstrukció, működés, modellezés, alkalmazás

    13. hét:     Laboratóriumi bemutató (integráló gömb, goniofotométer, termikus mérőállomás)

    14. hét:     Tartalék

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Heti 2 óra előadás. Az egyik előadás alkalmával laboratóriumi bemutatóra kerül sor. A LED-es világítási rendszerek gyakorlati alkalmazási kérdéseivel foglalkozó előadása gyárlátogatás keretén belül történik.

    10. Követelmények

    a.       Egy zárthelyi írása az utolsó héten.

    b.       A tárgy sikeres teljesítésének feltételei: zárthelyi legalább elégséges megoldása.

    c.       A félévközi jegy a zárthelyin elért pontszám alapján.

    11. Pótlási lehetőségek

    A tárgyból 1 pót ZH-t és 1 pót-pót ZH-t iratunk a pótlási időszakban.

    12. Konzultációs lehetőségek

    Az előadóval történt egyeztetést követően folyamatos.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    1)   E. Fred Schubert: Light-emitting diodes (2. kiadás), Cambridge University Press (2006).

    2)   Clemens Lasance - András Poppe: Thermal Management for LED Applications, Springer (2014) (Elérhető e-book formában is.)

    3)   Poppe Kornélné – Dr. Borsányi János: Világítástechnika I. BMF KVK 2024 Budapest (2003).

    4)   Világítástechnikai Kislexikon, Világítástechnikai Társaság (2001)

    5) A Világítástechnikai Társaság 2012/13-as és 2014/15-ös évkönyvének válogatott írásai

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

    Kontakt óra

    28

    Félévközi készülés órákra

    12

    Felkészülés zárthelyire

    20

    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

     

    Összesen

    60

    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Poppe András

    Egyetemi docens

    Elektronikus Eszközök Tsz.

    Dr. Tóth Zoltán

    Termékfejlesztési mgr

    GE Hungary Kft.