Diese Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen der Degradation, der in der LED eingesetzten Packagematerialien auf die Gesamtalterung von LED-Bauteilen. Dazu werden die im Bauteil vorkommenden Fehlermechanismen anhand der Alterung der verwendeten Packagematerialien beschrieben, vorhergesagt und miteinander in Verbindung gesetzt. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden Ansätze zur Verbesserung der Langzeitstabilität von LED-Baugruppen abgeleitet. This work deals with the material degradation of LED package materials and their contribution to degradation of the whole LED device. The occurring failure modes within the LED package are described and predicted by the degradation of the used package materials. Based on these findings approaches for long lifetime LEDs are derived.
Aktualisiert: 2022-09-29
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Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Validierung eines ereignisbasierten Lebensdauermodells für Lithiumionenzellen mittels linearer Schadensakkumulation am Beispiel von Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid-Zellen mit Graphitanode. Es wird der Unterschied zwischen Alterungsuntersuchungen und Lebensdauerprognose thematisiert. Als Kriterium für das Lebensdauerende der Zellen wird eine Kapazitätsabnahme um 30 % bzw. Innenwiderstandszunahme um 200 % verwendet. Versuche mit unterschiedlichen Entladeströmen und Zyklentiefen haben gezeigt, dass das Lebensdauerende unter der Annahme der Additivität des Lebensdauerverlusts pro Ereignis bzw. Zyklus bestimmt werden kann. Das Lebensdauerprognosemodell kann genutzt werden, um mit Hilfe synthetischer Lastprofile einen beschleunigten Lebensdauertest zu definieren und die Restlebensdauer bei Second-Life-Konzepten abzuschätzen.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Den Fokus dieses Forschungsvorhabens bildete der Erkenntnisgewinn über die Klebeignung und die Klebstoffauswahl für Klebungen an additiv gefertigten Kunststoffbauteilen. Es wurden erstmals Wissensdefizite über die Materialsubstitution von z. B. spritzgegossenen zu additiv gefertigten Kunststoffbauteilen im Hinblick auf die resultierende Verbindungsqualität geschlossen. Zudem wurden Design- und Fertigungskriterien für bestehende und zukünftige Anwendungen erschlossen.
Hierfür wurden Klebungen an lasergesinterten (LS) Kunststoffbauteilen aus PA12- sowie an TPU-Bauteilen aus dem Strangablageverfahren betrachtet. Der Schwerpunkt lag dabei auf den lasergesinterten Proben, da sie die größte industrielle Relevanz aufweisen. Es wurde daran der Einfluss von Glättungsverfahren zur Oberflächennachbehandlung, als auch von geeigneten Vorbehandlungsmethoden auf die Verbundfestigkeit untersucht. Weiterhin wurden Strukturierungen der Fügefläche und die hydrothermale Alterung der Klebungen untersucht.
Die Klebversuche erzielten vielversprechende Ergebnisse für eine branchenübergreifende Anwendung verklebter und additiv gefertigter Kunststoffbauteile. So lässt sich festhalten, dass LS-Bauteile aus PA12 bereits ohne spezielle Behandlung mit den richtigen Klebstoffen eine gute Klebeignung aufweisen. Es konnte auch gezeigt werden, dass diese sich auch durch gezielte Vorbehandlung steigern lässt. An TPU-Bauteilen aus dem Strangablageverfahren zeigte sich dagegen, dass eine Vorbehandlung für höhere Klebfestigkeiten notwendig ist. Des Weiteren konnten auch Handlungsempfehlungen z.B. in Bezug auf die Klebstoffauswahl gegeben werden.
Aktualisiert: 2020-11-12
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Mehrfachsolarzellen versorgen seit Jahrzehnten Satelliten. Bei diesem Solarzellentyp werden verschiedene Halbleiter aus III-V-Materialien, z. B. auch in Kombination mit Germanium, monolithisch übereinander gewachsen. Einen neuen, spannenden Anwendungsbereich bietet die Konzentrator-Photovoltaik (CPV). Das teure Halbleitermaterial wird hier durch günstige Linsen minimiert. Rekordwirkungsgrade von Konzentratorsolarzellen liegen heutzutage bei >46 Prozent.
Die besonderen Belastungen in der CPV sowie die rasanten Entwicklungen bei den Konzentratorsolarzellen machen Aussagen über die Zuverlässigkeit schwierig. Dieses Buch beschäftigt sich daher im Kern mit Methoden das Alterungsverhalten von Konzentratorsolarzellen zu bestimmen. Eine Schlüsselfrage ist, inwieweit Laborergebnisse über Lebensdauermodelle auf den realen Betrieb übertragen werden können. Als Basis dazu dienen GaInP/GaInAs/Ge Solarzellen. Diese wurden sowohl gitterangepasst als auch gitterfehlangepasst (metamorph) gefertigt. Die metamorphe Pufferstruktur stellt ein Kernelement für neue Technologien dar. Im Detail wurde untersucht, inwieweit dieses Verbindungskonzept eine potenzielle Schwachstelle darstellt.
Die Prüfgruppen sind im Labor sowie im Feld intensiv getestet worden. Es hat sich herausgestellt, dass Betriebszeiträume von deutlich mehr als 30 Jahren keine Herausforderung darstellen, wenn die Solarzellen richtig im CPV-Modul integriert sind. Aus den Ergebnissen wurden konkrete Optimierungen für die Prüfmethodik (inkl. der komplexen Charakterisierung) abgeleitet, um die Aussagen in Zukunft präzisieren zu können.
Das Buch ist somit ein Leitfaden für Alterungsexperimente an Konzentrator- und Mehrfachsolarzellen, der auch gut für Mikrosysteme mit optisch-elektrischen Bauelementen dienen kann.
Aktualisiert: 2020-01-15
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