Bachelorarbeit Entwicklung einer LED Matrix und eines LED Treibers für den ETIT Demonstrator
Bachelorarbeit
Für den ETIT-Demonstrator soll ein Solarkraftwerk entwickelt werden. Dafür wird eine künstliche Sonne benötigt, die aus mehreren Hochleistungs-LEDs besteht und auf eine Fläche von Solarzellen abstrahlt.Die Abschlussarbeit gliedert sich in zwei Hauptteile: Zum einen soll ein LED-Treiber in Form eines DC/DC-Wandlers auf einer Platine entwickelt werden, der eine Reihe von LEDs ansteuert. Diese Platine wird über einen AC/DC-Wandler direkt an das Stromnetz angeschlossen. Zum anderen soll eine zweite Platine entworfen werden, die aus mehreren Power-LEDs besteht und mit einem geeigneten Kühlkörper ausgestattet wird. Für die Ansteuerung von Hochleistungs-LEDs ist eine geregelte Stromversorgung erforderlich, die einen einstellbaren Konstantstrom bereitstellt. Da Dioden und LEDs eine charakteristische, temperaturabhängige Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kennlinie) besitzen, führt eine konstante Spannung zu einer Temperaturänderung in der LED. Über ihre Kennlinie nimmt die LED den entsprechenden Strom auf; mit steigender Temperatur erhöht sich dieser aufgrund des negativen Temperaturkoeffizienten. Daher müssen LEDs mit einer Konstantstromquelle betrieben werden.Da LEDs einen Wirkungsgrad von etwa 40% besitzen, wird ein erheblicher Teil der aufgenommenen Leistung in Wärme umgewandelt. Diese Wärme kann aufgrund der geringen Abmessungen der LEDs zu lokalen Temperatur-Hotspots führen. Eine erhöhte LED-Temperatur verringert zudem die Lichtausbeute und senkt den Wirkungsgrad weiter ab. Aus diesem Grund ist die Implementierung einer geeigneten Kühlung sowie die Durchführung einer thermischen Simulation notwendig. Das für den ETIT-Demonstrator vorgesehene Solarkraftwerk soll ein realistisches Sonnenlichtszenario abbilden. Dazu können farbige LEDs mit unterschiedlichen Wellenlängen eingesetzt werden. Über zusätzliche Treiberstufen und eine geeignete Regelung mittels Mikrocontroller lässt sich so die Farbtemperatur anpassen und verschiedene Tageslichtsitua-tionen simulieren.