Téma jellege: számítógépes szimuláció, fejlesztés, (LED mérés, prototípuskészítés, kutatás)

A teljesítmény LED-ek hatásfokának rohamos fejlődése lehetővé tette, hogy felhasználásuk egyre inkább elterjedjen a mesterséges növényvilágítási rendszerek között is. A korábbi fényforrásokkal ellentétben azonban a LED-ek hatásfokát a hőmérséklet emelkedése minden esetben rontja, amelynek mértéke a LED hullámhosszának (a lapka alapanyagának és adalékolásának) függvényében akár igen jelentős mértékű is lehet.

A hatásfokot leginkább meghatározó másik paraméter a LED nyitóárama, amely függvénynek jellemzően egy kezdeti, nagyon meredeken emelkedő szakasz után egy lankásabb csökkenés tapasztalható.

A hatásfok javítása minden esetben pozitív visszacsatolást jelent, hiszen a disszipált teljesítmény csökkentésével a LED lapka hőmérséklete is csökken, ezáltal az eszköz kedvezőbb munkapontban üzemelhet tovább. A nyitóáram optimális értékre történő csökkentése után a hatásfok további javításának lehetséges módja lehet a LED úgynevezett dimmelése, vagyis a kitöltési tényező csökkentése; ez a módszer a hatásfok szempontjából optimális nyitóáram értékek felett (vagyis a felhasználások túlnyomó többségében) a hatásfokot rontja, ellenkező esetben azonban a LED lapka hőmérséklete tovább csökkenthető a nyitóáram optimális értéken történő tartása mellett.

A leírt módszerek két fő hátránya, hogy a hatásfok javítását a LED-ek számának növelésével és pulzusszélesség moduláció (PWM) segítségével érik el. Előbbi a bekerülési költségeket növeli, utóbbi az eszköz megbízhatóságát és várható élettartamát csökkenti.

A munka során a hallgató feladatai:

• végezzen irodalomkutatást a mesterséges fény alatt történő növénynevelésről
• végezzen irodalomkutatást a jelenleg rendelkezésre álló LED-es növényvilágítási lehetőségekről
• végezzen irodalomkutatást a LED-ek működésének hőmérsékletfüggéséről, ennek mérési és modellezési lehetőségeiről
• határozza meg különböző színű növényvilágító LED-ek hatásfokát a nyitóáram és a hőmérséklet függvényében a gyártói adatlapok és/vagy saját LED mérések segítségével
• végezzen szimulációt a leírt hatásfok optimalizálási lehetőségekről
• végezzen becsléseket a bekerülési költségek és a várható élettartam tekintetében
• (tervezzen és készítsen saját növénynevelő LED lámpát a hatásfok optimalizálásával)
• (végezzen kutatást a PWM növények fejlődésére gyakorolt hatásairól).

A téma szakdolgozattá (diplomatervvé is) fejleszthető.

Konzulensek: dr. Hegedüs János és dr. Hantos Gusztáv