Gemeinsame Forschung zur Optimierung von LED-Systemen
Hochschulen kooperieren im Rahmen des IJRL Solid State Lighting Technology
14.05.2025 von FG ALSVV
Im Rahmen des International Joint Research Lab (IJRL) „Solid State Lighting Technology – Components to Systems“ arbeiten führende Europäische Hochschulen eng zusammen, um die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von halbleiter-basierten Beleuchtungs- und Bestrahlungssystemen zu verbessern.
Das IJRL ist aus der erfolgreichen Zusammenarbeit der Partner TU Darmstadt, hier aus dem Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik (etit) Wissenschaftler:innen der Fachgebiete Adaptive Lichttechnische Systeme und Visuelle Verarbeitung (Prof. Tran Quoc Khanh), Integrierte Elektronische Systeme (Prof. Klaus Hofmann) und Computersimulation Elektromagnetischer Felder (Prof. Sebastian Schöps), Delft University of Technology (Niederlande), University Padova (Italien), Budapest University of Technology (Ungarn) im europäischen Forschungsprojekt ECSEL JU „AI-Twilight“ hervorgegangen. In diesem Projekt wurde bereits intensiv zu KI-basierten Methoden zur Zustandsüberwachung von LED-Systemen geforscht. Die Partner haben ihre Ergebnisse gemeinsam veröffentlicht und mit dem IJRL eine Plattform geschaffen, um diese Kooperation gezielt zu vertiefen und weiter auszubauen.
Ziel der aktuellen Forschungsarbeiten im IJRL ist es, durch eine multidimensionale Analyse der verwendeten Halbleiterbauelemente physikalische Alterungsmechanismen und mögliche Schwachstellen zu identifizieren. Auf dieser Basis können Optimierungen auf Bauteil- bis hin zur Systemebene umgesetzt werden.
Kernstück der Forschung sind beschleunigte Lebensdauertests, durch die kritische Ausfallmechanismen unterschiedlicher Halbleiter-Emitter und deren Packagedesigns ermittelt werden. Die gewonnenen Daten fließen in komplexe Modelle ein, die das elektrische, optische und thermische Verhalten der Bauelemente über den Alterungsverlauf hinweg präzise beschreiben.
Schnellere Entwicklungszeit für LED-Systeme
Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Entwicklung digitaler Zwillinge: Durch das Übertragen der Analysedaten in domänenübergreifende Modelle lassen sich Beleuchtungs- und Bestrahlungssysteme realitätsnah simulieren. Auch die Netzteile und andere optische Komponenten werden durch analoge Alterungsmodelle erfasst, um die gesamte Systemleistung virtuell abbilden zu können.
Laborerprobte statische und zyklische Tests erhöhen zusätzlich die Aussagekraft der Modelle. So können Wartungsintervalle und die zu erwartende Lebensdauer von Systemen unter realen Einsatzbedingungen präzise prognostiziert werden. Darüber hinaus verspricht der Ansatz eine signifikante Verkürzung von Entwicklungszyklen zukünftiger LED-Systeme.
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