Fotoniske komponenter finder flere og flere anvendelser indenfor
områderne energibesparelse og komponenter til vedvarende energi.
Specielt er det mangeårige aktive felt fotoelektricitet (solceller)
nu blevet forbundet med foto-termoeelektricitet og det hurtigt
voksende område diodebelysning (belysning baseret på lysemitterende
dioder – LEDs). Målet med kurset er at introducere studenten til
forståelse af energiomsætningen i fotoniske komponenter. Med dette
kursus ønsker vi at diskutere fysik, materialer, design og
virkningsprincipper specifikt gældende for energigenererende
komponenter og LEDs til diodebelysning.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Analysere lysabsorption/emissions processer i de væsentligste
typer af fotoniske materialer (uorganiske, organiske og
nanostrukturerede materialer)
Sammenligne ladningstransport i disse materialer
Beskrive virkningsprincipper for solceller: Komponentfysik,
maksimal opnåelig konversionseffektivitet, begrænsende faktorer for
indre virkningsgrad, strategier for lysindkobling
Beskrive avancerede koncepter for fremtidige solceller
Beskrive virkningsprincipper for LEDs til diodebelysning:
Designovervejelser specifikt for høj-effekts lysemittere, faktorer
bestemmende for indre virkningsgrad, strategier for
lysudkobling
Beskrive avancerede koncepter for fremtidige “high brightness”
LEDs
Beskrive strategier, der anvendes til generering af LED baseret
hvidt lys (farveblanding, fosforbaserede LEDs)
Karakterisere diodebelysning ved hjælp af fotometri,
spektroradiometri og kolorimetri
Kursusindhold:
Kurset består af 4 dele:
1.Fotoniske komponenter til energigenerering.
2.Lysemitterende dioder til diodebelysning (LED belysning).
3.Lysstyring for maksimal effektivitet.
4.Diodebelysning.
Vi starter med at præsentere virkningsprincippet for solceller
inklusiv en analyse af deres ideelle energikonversionseffektivitet.
Vi vil dernæst diskutere ydeevnen af virkelige komponenter og
analysere de faktorer, der begrænser deres effektivitet i forhold
til det ideelle tilfælde. Forskellige teknologier (nutidige og
fremtidige) og materialer vil blive inkluderet til sammenligning.
I kursets anden del vil vi diskutere specifikke forhold vedrørende
design og anvendelse af lysemitterende dioder til diodebelysning.
Materialer og strategier for at opnå høj effektivitet og høj
lysudsendelse ved de synlige bølgelængder vil blive analyseret.
Fremtidige såvel som nutidige tendenser indenfor dette område, der
p.t. er i voldsom forandring, vil blive præsenteret.
I begge typer af komponenter er lysstyring et væsentligt element
for at opnå høj effektivitet. For at opnå effektiv indkobling af
lys i solceller og effektiv udkobling af lys fra LEDs vil optik,
mikro-optik og strategier på chip niveau blive diskuteret.
Modellering af optiske komponenter i systemerne vil blive
inkluderet. Vi vil desuden præsentere strategier for generering af
hvidt lys til diodebelysning baseret på forståelse af både LEDs og
optik. De studerende vil have mulighed for at lære om farvemåling
og om fotometri, hvor lys analyseres, som det opfattes af det
menneskelige øje.
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller
forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om
bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på
http://www.groendyst.dtu.dk
