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www designelektronik de DESIGN&ELEKTRONIK 11 2020 17 dustrie-4 0-Konzept und für den Einsatz in kleinen und mittleren Unternehmen KMU sowie in Konzernen Als Beispiel diente dabei ein 10-W-LED-Strahler Zu diesem Beispiel erstellten Leuchtendesigner ein technisches Datenblatt basierend auf Kriterien die sie bei ihren Projekten anwenden und die die besten Leistungswerte von Leuchten erzielen 3 Vorausgesetzt wurde dass die LEDPrüflabore aktuelle Prüfmethoden wie die JEDEC-Standards für die thermische Prüfung von Leistungshalbleitern 4 und Power-LEDs 5 6 sowie die CIE-Empfehlungen für die optische Prüfung von High-Power-LEDs 7 anwenden Dementsprechend verwendeten die Projektbeteiligten die Empfehlungen gemäß diesen Standards bei der Messung der isothermen Strom-Spannungs-Fluss-Charakteristiken in Kombination mit der Messung der thermischen Impedanz Bei der thermischen Modellierung nutze man Strukturfunktionen statt thermischer Impedanzkurven 8 Da die Temperatur den Betrieb von LEDs stark beeinflusst wurde die thermische Modellierung von LED-Gehäusen -Modulen und -Leuchten als Eckpfeiler für die elektrischthermischoptischen Integrationsebenen verwendet Die Multi-DomainModellierung beginnt auf der Chipbeziehungsweise Gehäuseebene der LED Dieser Konstruktionsansatz basiert darauf dass LED-Hersteller die erforderlichen Daten zu den gehäusten Chips oder Gehäusen in einem elektronischen Format bereitstellen die ein Software-Tool die die richtigen Modelle extrahieren weiterverarbeiten kann Um das Multi-Domain-Merkmal des LEDBetriebs beschreiben zu können müssen die LED-Herstellern die optischen thermischen und elektrischen Eigenschaften die auf konsistente Weise gemessen wurden standardmäßig bereitstellen Derzeit arbeitet der technische Ausschuss TC2-84 der Abteilung 2 der CIE Empfehlungen für Prüfdatenberichte zu LED-Packages aus 9 Ein bereits entwickeltes und eingeführtes domänenübergreifendes LEDModell 10 11 wurde aktualisiert um einen spicekonformen digitalen Zwilling des LED-Chips zu erhalten 12 13 14 Der richtige Satz von Gleichungen und ein Makromodell der Schaltung mit an die gemessenen Werte angepassten Modellparametern stellen den digitalen Zwilling des LED-Chips dar Es ist davon auszugehen dass die LED-Hersteller in Zukunft die erforderlichen Messwerte und die ermittelten Bild 1 Der Delphi4LED-Ansatz für die digitalisierte Entwicklung von LED-Anwendungen Dabei werden digitale Zwillinge von physischen Mustern von LED-Packages erstellt Modellparameter in standardisierter Form bereitstellen werden ■ Untersuchung einiger Workflow-Szenarien Bevor man einen thermischen digitalen Zwilling erstellen kann sind erst kalibrierte detaillierte 3D-Modelle der LED-Gehäuse mithilfe von Strukturfunktionen 12 zu entwerfen Diese umfassen detaillierte Informationen zu Geometrie und Materialeigenschaften Da diese Daten oft Betriebsgeheimnis sind werden LED-Anbieter diese Informationen aber nicht ohne Weiteres zur Verfügung stellen LED-Anbieter geben solche Modelle tatsächlich nicht weiter Allerdings können Endanwender sie auch anhand der Messergebnisse ihrer eigenen LED-Packages erstellen Entsprechend der ursprünglichen DELPHI-Methode 15 und auch bei dem neuen Ansatz werden die kompakten thermischen Modelle mittels eines Optimierungsprozesses aus den kalibrierten detaillierten thermischen Modellen ermittelt 15 16 Im Rahmen des Delphi4LED-Projekts wurden dynamische kompakte thermische Modelle Dynamic Compact Thermal Models DCTMs der LED-Gehäuse Bild 2