Optika a elektronika v automobilovém průmyslu (FSI-HOE)

Akademický rok 2022/2023
Garant: Ing. Josef Vochyán, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚST všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Rozšíření znalostí optiky a elektroniky při praktické aplikaci na výkonové LED systémy světlometů automobilů. Součástí je upřesnění procesu schvalování produktu, průmyslové vlastnictví a jeho zákonitosti, rozlišování světelných zdrojů a fungování jednotlivých typů optických systémů a nejnovějších trendů ve světlometech automobilů. V praktické části se student naučí, jak vytvořit optickou simulaci a jak hodnotit výsledky dané simulace. Student se seznámí s nejnovějšími trendy ve vnějším automobilovém osvětlení. Na optickou část přímo navazuje oblast elektroniky, kde dojde k představení využití moderních technologií LED včetně technických zajímavostí z budoucího směřování oboru. Student získá přehled o principu a vlastnostech LED diod, způsobech jejich napájení, teplotních parametrech a poměrech u LED modulů i o pokročilých systémech řízení osvětlení v automobilu. Seznámí se také s problematikou výroby LED modulů představujících komplexní skupinu LED čipů a optických členů.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti získají praktické znalosti z fungování světlometů automobilů, optických simulací světelného toku, homologace, průmyslového vlastnictví, elektronických systémů spojených s výkonovými LED zdroji světla, a budou schopni prakticky řešit související technologii výroby zahrnující manipulace a sestavování optických dílů a LED zdrojů.
Prerekvizity:
Fyzika: základní znalosti z optiky (paprsková optika, interference a difrakce světla, princip laseru, vlny v látkovém prostředí) a fyziky polovodičů (energiové pásy, přechod p-n).
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je nadstavbou povinného předmětu Optoelektronika o praktickou část. Předmět rozšiřuje znalosti týkající se optické části světlometů automobilů a zahrnuje proces od legislativního pozadí návrhu světlometů až po praktické ukázky simulací optických ploch. Dále se budeme zabývat technickým řešením silnostěnných atypicky tvarovaných optických čoček z plastových materiálů. Další část je věnována LED technologiím využívaných ve světlometech, řeší praktické návrhy aplikace výkonových LED čipů a jejich aplikace v sestavách tvořených třemi směry (reflektivní, projekční a matrix systémy). Elektronická část je spojena s praktickými ukázkami vzorků, systémů řízení a kontroly systémů, a zabývá se i možnostmi aplikace laserových LED diod. Součástí je pohled na technologičnost montážních linek pro LED systémy a pro optické systémy, jejich specifika a rizika spojená se sériovou výrobou, a zabývá se i výrobními náklady sestav a pracovišť.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zakončení předmětu: klasifikovaný zápočet
Požadavky na studenta: docházka + seminární práce vypracovaná samostatně nebo v týmu (podle počtu přihlášených studentů)
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Všechna cvičení jsou povinná. Prezence ve všech cvičeních. Hospitace jinými učiteli (nepravidelná). Nahrazeni v jiných cvičeních, nebo samostatná práce na zpracovávané téma.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

1. Optické systémy a funkce automobilového osvětlení. Rozdělení trhu z hlediska technických požadavků a dle procesu schválení, průběh.
2. Osnova homologace dle ECE. Fotometrie pro homologaci dle ECE, světelné zdroje a fotometrické veličiny. Standardy CIE a GTB
3. Optické počítačové simulace a moderní trendy ve vnějším automobilovém osvětlení
4. Průmyslové vlastnictví (ochranné vzory, patenty)
5. Průmyslové vlastnictví v podnikové praxi
6. Průmyslové inženýrství – digitální továrna (simulace)
7. Toleranční analýzy (simulace)
8. Časové náročnosti jednotlivých plánovaných pracovních úkonů MTM Analýza času, normování
9. Finanční studie, kalkulace, Life-Cycle-Costing (LCC)
10. MUDA, MURI, MURA, optimalizace procesu a zvyšování efektivity
11. Základy elektroniky v oblasti LED diod, LED modulů a technologii předních světlometů
12. Lepení a polohování LED
13. Adaptivní a Full LED světlomet
    Cvičení 1. Optické systémy a funkce automobilového osvětlení. Rozdělení trhu z hlediska technických požadavků a dle procesu schválení, průběh.
2. Osnova homologace dle ECE. Fotometrie pro homologaci dle ECE, světelné zdroje a fotometrické veličiny. Standardy CIE a GTB
3. Optické počítačové simulace a moderní trendy ve vnějším automobilovém osvětlení
4. Průmyslové vlastnictví (ochranné vzory, patenty)
5. Průmyslové vlastnictví v podnikové praxi
6. Průmyslové inženýrství – digitální továrna (simulace)
7. Toleranční analýzy (simulace)
8. Časové náročnosti jednotlivých plánovaných pracovních úkonů MTM Analýza času, normování
9. Finanční studie, kalkulace, Life-Cycle-Costing (LCC)
10. MUDA, MURI, MURA, optimalizace procesu a zvyšování efektivity
11. Základy elektroniky v oblasti LED diod, LED modulů a technologii předních světlometů
12. Lepení a polohování LED
13. Adaptivní a Full LED světlomet
Literatura - základní:
1. Automotive Lighting. [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.al-lighting.com
2. HELLA. [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.hella.com
3. AFIMO. Seriál LED osvětlení [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.afimocz.cz/serial-led-osvetleni-1-dil-technologie-led
4. Melexis. Fact page; LED, Power supply/ LED drivers [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.melexis.com/Assets/Fact-page-LED-Power-supply-LED-drivers-5297.aspx
5. OSRAM. LED Information Base [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: https://apps.osram-os.com
6. Lumileds. Automotive Application Briefs. [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.lumileds.com/support/documentation/automotive-application-briefs
7. SEOUL SEMICONDUCTOR. LED Technology. [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.seoulsemicon.com/en/html/technical/ledtech01.asp
8. Luxeon Star LEDs. How do I determine what size of heat sink I need [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://support.luxeonstar.com/customer/portal/articles/179490-how-do-i-determine-what-size-of-heat-sink-i-need-includes-heat-sink-calculator-
9. MechaTronix. How to calculate your LED heat sink [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.mechatronix-asia.com/LED_heat_sink_calculation_simulation_thermal_design.html
10. MechaTronix. LED Cooling [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: https://www.youtube.com/user/mechatronixledcooler
Literatura - doporučená:
1. Automotive Lighting. [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.al-lighting.com
2. HELLA. [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.hella.com
3. AFIMO. Seriál LED osvětlení [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.afimocz.cz/serial-led-osvetleni-1-dil-technologie-led
4. Melexis. Fact page; LED, Power supply/ LED drivers [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.melexis.com/Assets/Fact-page-LED-Power-supply-LED-drivers-5297.aspx
5. OSRAM. LED Information Base [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: https://apps.osram-os.com
6. Lumileds. Automotive Application Briefs. [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.lumileds.com/support/documentation/automotive-application-briefs
7. SEOUL SEMICONDUCTOR. LED Technology. [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.seoulsemicon.com/en/html/technical/ledtech01.asp
8. Luxeon Star LEDs. How do I determine what size of heat sink I need [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://support.luxeonstar.com/customer/portal/articles/179490-how-do-i-determine-what-size-of-heat-sink-i-need-includes-heat-sink-calculator-
9. MechaTronix. How to calculate your LED heat sink [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: http://www.mechatronix-asia.com/LED_heat_sink_calculation_simulation_thermal_design.html
10. MechaTronix. LED Cooling [online]. [vid. 2015-08-03]. Dostupné z: https://www.youtube.com/user/mechatronixledcooler
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- kl 2 Povinný 1 1 Z
N-STG-P prezenční studium MTS Moderní technologie osvětlovacích soustav -- kl 2 Povinný 2 2 Z