Een aan Purdue gelieerd bedrijf ontwikkelt een nieuwe tijd- en kosteneffectieve softwaretechnologie die een efficiëntere en realistischere manier zou kunnen bieden om light emitting diodes (LED's) te modelleren en te simuleren om krachtigere en efficiëntere LED-lichtbronnen te verkrijgen die vaak in het algemeen worden gebruikt verlichting, autoverlichting en consumentenelektronica.

Tillmann Kubis, een onderzoeksassistent-professor, en Gerhard Klimeck, een professor, zowel in Purdue's School of Electrical and Computer Engineering, in Purdue's Network for Computational Nanotechnology en Purdue's Centre for Predictive Materials and Devices, samen met Junzhe Geng, een afgestudeerde student in de nano-elektronische modelleringsgroep van Klimeck, mede-oprichter van het bedrijf LEDcentral LLC om de technologie te commercialiseren.

Het doel van LEDcentral is om de efficiëntie en het uitgangsvermogen van LED's te verbeteren.

"De meest efficiënte LED-lamp die momenteel op de markt is, heeft een nogal gedimde output, dus wat we proberen te doen, is een manier ontwikkelen om een ​​hoog uitgangsvermogen te hebben en toch een hoog rendement te behalen. Op dit moment is dat niet mogelijk vanwege de zogenaamde efficiency droop. Het is niet helemaal duidelijk waar de droop vandaan komt of hoe het op te lossen, dus dat is waar ons softwaremodel in het spel komt, " zei Kubis. "Momenteel, we zijn specifiek geïnteresseerd in blauwe LED-verlichting, die de basis vormen voor witte gloeilampen. We streven ernaar dat onze modellen de industrie helpen om krachtigere en efficiëntere LED-technologie te ontwikkelen."

De modelleringssoftware van LEDcentral kan zowel tijd als geld besparen in het ontwikkelingsproces.

"In plaats van honderden apparaten te fabriceren, je kunt er duizenden simuleren, en kies dan de beste 10 waar je echt om geeft, " zei Kubis. "Bovendien, als u experimentele gegevens heeft die u niet volledig begrijpt, we kunnen verklaren waarom het gedrag wordt waargenomen. We zijn in staat experimenten te verklaren die hebben plaatsgevonden en experimenten te voorspellen die niet zijn gebeurd. Gebruikers kunnen onze technologie op een lokale computer gebruiken en we hebben ook gebruikersinterfaces, zodat het gemakkelijk te gebruiken is voor iemand die niet getraind is in de software."

Kubis zei dat conventionele modellen mogelijk onvoldoende en duur zijn.

"De modellen die in de industrie en de academische wereld bestaan, zijn gebaseerd op klassieke benaderingen waarbij elektronen als deeltjes worden beschouwd; hun gedrag moet worden bestudeerd op een meerschalig paradigma, d.w.z. atomistische resolutie op een micrometer-lengteschaal, " zei hij. "Modellen op nanometerschaal doen het redelijk goed, maar belangrijke LED-eigenschappen ontbreken. Aanvullend, de pogingen om de fysica op kwantumniveau te modelleren zijn meestal erg duur. De kwantummechanica wordt vastgelegd en de kleine schaal is volledig bedekt, maar deze pogingen zijn niet erg efficiënt."

Het is erg moeilijk voor ontwerpers in de academische wereld en de industrie om een ​​dieper inzicht te krijgen in LED-processen om ontwerpverbeteringen te begeleiden, voegde Kubis toe.

"LED-apparaten zijn klein en duur om te maken. Het is niet haalbaar om honderden van deze apparaten te maken zonder te controleren op verbeteringen, omdat de betrokken fysica erg niet-lineair en erg ingewikkeld is, " zei hij. "Als een verandering in de structuur van het apparaat het mogelijk maakt om beter te presteren, je kunt die verandering niet gewoon blijven doorvoeren en verwachten dat het het apparaat blijft verbeteren. Dit inzicht in de natuurkundige component kan echt helpen bij het begeleiden en adviseren van ontwerpverbeteringen."

Technologie die door LEDcentral wordt gebruikt, is in licentie gegeven via het Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization. Het bedrijf is lid van de Purdue Startup Class van 2017. De software van LEDcentral wordt gebruikt in bestaande code.

"Onze technologie is geïmplementeerd in bestaande software en wordt momenteel gebruikt. Onze methode is echt efficiënt en onze resultaten hebben aangetoond dat we heel dicht bij de experimentele gegevens zitten, dichterbij dan enige andere tot dusver ontwikkelde methode, "Zei Kubis. "We hebben tot nu toe zeer positieve feedback ontvangen en ontdekten dat na ontvangst van echte apparaatgegevens onze modelgegevens bijna perfect overeenkwamen."

Algemeen, de software kan grote invloed hebben op de milieu-impact die LED-verlichting heeft, voegde Kubis toe.

"Als we kunnen, met weinig moeite, vervang al deze inefficiënte gloeilampen, de energieverspilling kan enorm worden teruggedrongen, " zei hij. "Er is een enorm milieuaspect aan wat onze technologie zou kunnen doen."

LEDcentral is van plan om zijn product in de nabije toekomst uit te brengen.

"Op dit moment is onze technologie alleen beschikbaar voor diegenen die een specifiek platform gebruiken dat door een ander bedrijf op de markt is gebracht. Voor openbare release hebben we nanoHUB vrij uitgebreid gebruikt omdat het online training biedt, seminaries, papieren, studieboeken, presentaties en online tools, " zei Kubis. "Onze technologie zal deel uitmaken van een tool in een vereenvoudigde versie. Dit zou ons bedrijf ondersteunen, maar ook studenten en klassen ervan laten profiteren. Binnen een jaar moet het beschikbaar zijn."