LED alkalmazásfejlesztés – áttörés a tervezési módszertanban

Sikeresen lezárult az EU H2020-as programja keretén belül az EU ECSEL ECSEL Joint Undertaking 692465 számú támogatási szerződése és a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alap NEMZ_16-1-2017-0002 sz. támogatási szerződése társfinanszírozásával, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kara Elektronikus Eszközök Tanszéke részvételével végrehajtott Delphi4LED kutatás-fejlesztési és innovációs projekt. A Delphi4LED projektet megvalósítására létrejött konzorcium 7 európai ország 15 intézményét öleli fel: lámpatest gyártókat, egyetemi kutató csoportokat, karakterizáló hardver és szimulációs szoftver gyártókat.

A LED-es fényforrás és lámpatest gyártók közötti erős piaci verseny mindenki számára ismert tény. A LED gyártók, ezen belül is a kínai gyártók száma impresszív. Ezen körülmények között a cégek keresik annak a módját, hogy miként tudnának jobb minőségű és olcsóbb, innovatív világítástechnikai megoldásokat kínálni. Ezen belül külön vizsgálják azt, hogy hogyan lehetne a termékfejlesztési és a gyártási költségeket csökkenteni.

Ebben a dinamikusan változó környezetben jött létre az Európai Unióban a Delphi4LEDkonzorcium, hogy a korábbi termékfejlesztői gyakorlattól eltérő, új módszertant hozzon létre, dolgozzon ki a hatékony LED-es világítási megoldások fejlesztésére, különös tekintettel az autóipari és általános világítási megoldásokra. Ennek a jelentőségét az is aláhúzza, hogy a Yole Development adatai szerint az autóipari világítási megoldások piaca 2023-ra várhatóan 37,3 milliárd dollárosra bővül.

A 2016-ban létrehozott Delphi4LED konzorcium egybegyűjtötte a fenti célok eléréséhez szükséges, a LED-es alkalmazásfejlesztéssel kapcsolatos kompetenciákkal rendelkező szervezeteket. Ezek: a Signify (ex Philips Lighting) (NL, FR), a TU/e (NL), BME (HU), a Mentor, a Siemens business (ex Mentor Graphics) (HU, UK), VTT (FI), LDC (FI), a Flexbright (FI), a Magillem (FR), az Ingelux (FR), a Piseo (FR), az Ecce’lectro (FR), a Feilo-Sylvania (ex Havells) (B) és a PI-Lighting (CH).

A Delphi4LED projekt az ECSEL Joint Undertkaing – az elektronikus alkatrész és berendezésgyártók és az európai közszféra partnerségi kezdeményezése, az EU egyik K+F+I finanszírozási sémája és a Delphi4LED projektben érintett ECSEL partnerországok nemzeti kutatás-fejlesztési forrásainak közös támogatásával, így a BME tekintetében a Nemzeti Kutatás-Fejlesztési Hivatal NEMZ_16 programja (NEMZ_16-1-2017-0002 sz. támogatási szerződés) támogatásával valósult meg. A projekt alapvető célja az volt, hogy olyan szabványos multi-domain (kombinált elektromos, termikus és fénytani mérés, modellezés, szimuláció) LED mérő, modellező és szimulációs eljárásokat dolgozzon ki, amelyek révén a szilárdtest világítástechnika területén is meghonosíthatóak az „Ipar 4.0”szerű tervezési módszertanok.

Ezek lényege az, hogy a LED tokok multi-domain modelljeit, mint a LED-ek ún. digitális ikreit felhasználva a LED-es világítótest tervezése, optimalizálása teljesen számítógépes modellezéssel és szimulációval történhessen, szükségtelenné téve a világítótestek különböző változatai prototípusainak fizikai elkészítését és tesztelését.

A cél elérése érdekében a Delphi4LED projekt keretében 7 európai ország 15 intézményének – lámpatest gyártók, világítástervező cégek, egyetemi kutató csoportok, karakterizáló hardver- és szimulációs szoftvereszközöket gyártó cégek és LED karakterizáló laboratóriumok – együttműködésével, egymás tudását okosan ötvözve kezdték meg a munkát 2016 júniusában. A projekt eltelt három éve alatt új multi-domain LED mérési eljárások, lapkaszintű multi-domain LED modellek, lámpatest modellezési eljárások és az ezeket ötvöző új munkafolyamatok születtek. Ezek létrehozásában a BME Elektronikus Eszközök Tanszékén dr. Poppe András vezetésével működő szilárdtest világítástechnikai kutató csoport, az ugyancsak budapesti Mentor Graphics MicReD részlegével szorosan együttműködve vezető szerepet játszott.

„Valós tény, hogy napjainkig nem létezett olyan szabványos módszer, amellyel multi-domain LED modellek paramétereit meghatározhatnánk, és azokat egy gyártófüggetlen formátumú, elektronikus adatlapon közzé tehetnénk” – jelentette ki Joël Thomé, a lyoni székhelyű PISEO cég (független LED mérő laboratórium), a Delphi4LED konzorcium egyik francia partner cégének vezetője. „Ez volt az egyik fő motivációs az EU-s Delphi4LED konzorcium létre hozására, amelyben a területtel kapcsolatos különféle kompetenciák egyesítése révén áttörést értünk el a LED-es alkalmazástervezés terén.”

A Delphi4LED projekt által kifejlesztetett új LED mérési eljárásokkal, modellezési, szimulációs és tervezési módszertanokkal, valamint az elektronikus LED adatlapokra tett javaslatokkal a LED-es világítástechnikai ipar mai terméktervezési folyamatainak a hatékonysága jelentősen javítható. Ezt több, a hagyományos módon kifejlesztett LED-es lámpatest újratervezésével a projekt sikeresen demonstrálta. Mind kis- és közepes vállalkozások, mind nemzetközi nagyvállalatok munkafolyamatait elemezte és mindkét vállalattípus esetében – az adott terméktől és a vállalatra jellemző üzemgazdasági paraméterektől függően – 30–40%-os nyereség érhető el, a fejlesztési költségek és a piacra jutási idő csökkentése révén.

Az elvégzett munka hatása a projekt keretein messze túlmutat, mivel a megszületett eredmények alapján az érintett nemzetközi szakmai szervezetek – CIE (az elektronikai gyártók nemzetközi szabványosítási szervezete), JEDEC 5 (Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság) – műszaki bizottságaiban (CIE TC2-84, JEDEC JC15) a LED tokokkal kapcsolatos új szabványok, ajánlások kidolgozásával foglalkoznak.