5916 research outputs found
Sort by
FPGA-based implementation of an underwater quantum key distribution system with BB84 protocol
No full textAs threats in the maritime domain diversify, securing data transmission becomes critical for underwater wireless networks designed for the surveillance of critical infrastructure and maritime border protection. This has sparked interest in underwater Quantum Key Distribution (QKD). In this paper, we present an FPGA-based real-time implementation of an underwater QKD system based on the BB84 protocol. The QKD unit is built on a hybrid computation system consisting of an FPGA and an on-board computer (OBC) interfaced with optical front-ends. A real-time photon counting module is implemented on FPGA. The transmitter and receiver units are powered with external UPS and all system parameters can be monitored from the connected computers. The system is equipped with a visible laser and an alignment indicator to validate successful manual alignment. Secure key distribution at a rate of 100 qubits per second was successfully tested over a link distance of 7 meters.Publisher versio
Veritabanı yazılımları için otomatikleştirilmiş bakım desteği
No full textData-tier software includes the data model and business logic of enterprise systems, and it is subject to long-term maintenance. Even though the user interface of these systems can be completely replaced, data-tier software usually evolves for decades. The number of domain experts with extensive knowledge about the overall software diminishes in time and applying extensions or changes becomes increasingly effort-consuming and error-prone for new developers. In this thesis, we introduce techniques and tools to provide automated maintenance support for data-tier software. These techniques and tools aim at reducing effort and the number of errors specifically for three challenging maintenance tasks: i) correct placement of a new object like a stored procedure in data-tier software, ii) evaluating the impact of changing database tables on software modules, and iii) evaluating the impact of table extensions on other tables of the same database. The first task is important because introducing a new object to data-tier software should not hamper its modular structure. This structure is defined by the allocation of objects among a set of schemas. Therefore, we introduce an approach and a tool to automatically predict the correct placement of new objects. We extract dependencies among various types of objects (database types, sequences, tables, procedures, functions, packages, and views) that are already placed in schemas. These dependencies are used for training an artificial neural network model, which is then used for prediction. Our industrial case studies show that our approach can reach an accuracy of 89%, whereas the baseline approach using coupling and cohesion metrics can reach 57.4% accuracy at most. There are already several techniques and tools for supporting the second task of analyzing the impact of changes in the data model on the source code. However, they fall short to analyze dynamically created SQL statements, queries on multiple tables, and other types of statements that allow data manipulation in PL/SQL, which is a commonly used language for developing data-tier software. We introduce techniques and a tool to parse both the data model and the source code (i.e., PL/SQL functions and procedures) taking part in all the schemas of a given database. Then, a dependency model is created based on queries and manipulation of database tables. Unlike prior studies, our tool can analyze queries that are created dynamically and that involve multiple tables as well as PL/SQL-specific features. We use the derived dependency model to estimate effort for two different common refactoring types on real systems. We observe high consistency between the automated estimations and manual estimations. The third task is concerned with the impact of changing tables on other tables of the same database. There are only a few studies that focus on this concern. Moreover, these studies consider the impact of deletion and modification of columns in database tables only. To address this limitation, we introduce an approach and a tool for automatically detecting the impact of data model extensions on the data model itself. We employ Siamese networks to detect similarities among database tables and such, to learn implicit relations among them. Table similarities are used as the basis for identifying potential impact. We develop another tool as the baseline, which employs the cosine similarity metric to measure similarity among database tables. Results obtained with Siamese networks turned out to be better than the baseline, achieving the mean F1 score of 96.1%.Yazılımların veri katmanları, kurumsal sistemlerin veri modeli ile iş mantığını içermekte olup, bu katmanlar uzun süreli bakıma ihtiyaç duymaktadır. Sistemlerin kullanıcı arayüzü tamamen değiştirilse de, veri katmanı yazılımı genellikle uzun yıllar boyunca geliştirilmeye devam etmektedir. Yazılım hakkında kapsamlı bilgiye sahip olan alan uzmanlarının sayısı zamanla azalmaktadır. Bu durum yazılıma yeni özellikler eklemeyi veya mevcutta olan yazılımı değiştirmeyi özellikle yeterli tecrübeye sahip olmayan geliştiriciler için zorlaştırmakta ve daha fazla efor gerektiren bir çalışma haline gerektirmektedir. Bu durum aynı zamanda hata eğilimini de arttırmaktadır. Bu tezde, veri katmanı yazılımı için otomatik bakım desteği sağlamak üzere teknikler ve araçlar tanıtılmaktadır. Bu teknikler ve araçlar, özellikle üç zorlu bakım ihtiyacı için eforu ve hata sayısını azaltmayı amaçlamaktadır: i) veri katmanı yazılımında prosedür gibi yeni bir nesnenin doğru modül ile ilişkili olarak konumlandırılması, ii) veritabanı tablolarının değiştirilmesinin yazılım modülleri üzerindeki etkisinin belirlenmesi, ve iii) veritabanı tablolarının genişletilmesinin aynı veritabanındaki diğer tablolar üzerindeki etkisinin belirlenmesi. Yukarıda listelenen ilk bakım ihtiyacı önemlidir, çünkü veri katmanı yazılımına yeni bir nesne eklemek modüler yapıyı bozmamalıdır. Bu yapı, nesnelerin veritabanı şemaları arasında doğru konumlandırılmasıyla sağlanmakta-dır. Bu bakım ihtiyacı ile ilgili olarak, yeni nesnelerin doğru yerleşimini otomatik olarak tahmin etmeyi amaçlayan bir yaklaşım ve araç sunmaktayız. Şemalar üzerinde yer alan çeşitli nesne türleri (veri tipleri, sekans, tablolar, prosedürler, fonksiyonlar, paketler ve görünümler) arasındaki bağımlılıkları çıkarıp, bu bağımlı-lıkları daha sonra doğru modülün tahmini için kullanılan bir yapay sinir ağı modelinin eğitimi için kullanmaktayız. Endüstriyel örnek vaka çalışmalarımız, yaklaşımımızın 89% düzeyine kadar bir doğruluğa ulaşabileceğini, buna karşın birleştirme ve uyum metriklerini temel alan yaklaşımın en fazla 57.4% düzeyinde bir doğruluğa ulaşabildiğini göstermektedir. Veri modelindeki değişikliklerin kaynak kodu üzerindeki etkisini analiz etmeye yönelik ikinci bakım ihtiyacını desteklemek için halihazırda birkaç teknik ve araç bulunmaktadır. Ancak, bu teknik ve araçlar dinamik olarak oluşturulmuş SQL deyimlerini, birden çok tablo ile bağlantılı sorguları ve veri katmanı yazılımı geliştirmek için yaygın olarak kullanılan bir dil olan PL/SQL'de veri işlemeye izin veren diğer deyim türlerini analiz etmekte yetersiz kalmaktadırlar. Bu nedenle belirli bir veritabanının tüm şemalarında yer alan hem veri modelini hem de kaynak kodunu (PL/SQL fonksiyonları ve prosedürleri vb.) elde edip, ardından sorgulara ve veritabanı tablolarını güncelleyen komutlara dayalı bir bağımlılık modeli oluşturan bir araç sunmaktayız. Önceki çalışmalardan farklı olarak, aracımız dinamik olarak oluşturulan ve birden çok tablonun yanı sıra PL/SQL'e özgü özellikleri içeren sorguları analiz edebilmektedir. Gerçek bir sistem üzerinde iki farklı yeniden yapılandırma çalışması ile ilgili gerekli olan eforu tahmin etmek için araç tarafından oluşturulan bağımlılık modelini kullanmaktayız. Bağımlılık modeli kullanılarak hesaplanan otomatik tahminler ile alan uzmanları tarafından yapılan manuel tahminler arasında yüksek tutarlılık gözlemlenmektedir. Üçüncü bakım ihtiyacı, genişletilen tabloların aynı veritabanındaki diğer tablolar üzerindeki etkisiyle ilgilidir. Bu ihtiyaca odaklanan sadece birkaç çalışma bulunmaktadır. Ayrıca, bu çalışmalar yalnızca veritabanı tablolarındaki sütunların silinmesi ve değiştirilmesinin etkisini dikkate almaktadır. Bu çalışmada, veri tabanı tablolarının genişletilmesinin veri modelinde hali hazırda mevcut olan diğer tablolar üzerindeki olası etkisini otomatik olarak tespit eden bir yaklaşım ve araç sunulmaktadır. Veritabanı tablolarının benzerliklerini tespit etmek, aralarındaki örtük ilişkileri öğrenmek için Siyam ağlarını kullanmaktayız. Temel bir yöntem olarak, veritabanı tabloları arasındaki benzerliği ölçmek için kosinüs benzerlik metriğini kullanan başka bir araç daha sağlıyoruz. Siyam ağlarıyla 96.1% F1 skoruna ulaşılarak, temel yönteme göre daha iyi sonuç elde edildiği görülmektedir
What is the ‘alternative’? Insights from Istanbul’s food networks
No full textOutside of the Global North, where agri-food systems have not yet consolidated into a ‘funnel shape,’ what makes an urban provisioning actor ‘alternative’ is not always clear. In this paper, I use members’ own definitions, emphases, and arguments to differentiate ‘alternative’ networks from other provisioning actors. Using data from semi-structured interviews, I show that while community-building and an affiliation with the food movement (broadly defined) are the most critical features identified by people who participate in these networks, more informal, ad hoc, familial or village networks that are utilized as a response to urban food insecurity are excluded. While such exclusions may not be unique, in this case, they reflect more fundamental divisions regarding what ‘alternative’ implies and how to challenge the throttling hold of conventional provisioning agents on the contemporary agri-food system
Reception
No full textIn this Chapter, we describe the strategic temporality embedded in the Turkish reception system for Syrian refugees. First, we focus on the effect of laws and how they lead to nuances in multilevel governance on the ground where a local turn is observable, and a politics of subsidiarity is created. We discuss the discursive dimension of reception governance, which centres on cultural intimacy and guesthood rhetorics. These narratives reflect the strategic approach of policymakers who consistently underline that migrants’ reception is a temporal phenomenon. The chapter provides a multi-layered emphasis on discourses and practices that show how the reception is a policy field where strategic temporality is a dominant mode
Single photon detection with silicon-based avalanche photodiode
No full textThanks to the significant advances in quantum technologies, the use of single photon detectors (SPDs) is becoming increasingly common. As a result of the excellent photodetection performance of these detectors, they have been utilized in a wide range of fields such as quantum cryptography, astronomy, spectroscopy, and medical applications. There is no doubt that improvements in the performance of these detectors will open new paths to their multidisciplinary applications. Over the years, several different types of SPDs have been developed, such as photomultiplier tubes based on vacuum tubes, avalanche photodiodes (APDs) based on semiconductors, or nanowires based on superconducting technology. Any of these technologies, which are also commercially offered by many companies, has been used according to their advantages and disadvantages for intended applications by making a trade-off. At that point, SPDs based on Silicon APD technology have many advantages including low voltage operation, high reliability, simple electronic requirements, and high detection efficiency. In this study, the TO-8 SAP500 series Silicon APD provided by Laser Component was preferred, and the driving circuit was designed for visible-range sensing applications. The quenching and thermoelectric cooling circuit designs were presented, and the performance of the detector was analyzed according to some important parameters. Our motivation is to investigate the CubeSat compatibility of the detector for space applications.TÜBİTA
Multi-objective control of nine-level anpc converters: a robust and gain-free mpc method
No full textModel predictive control (MPC) is a powerful control method for addressing multi-objective control problems, however, one of its main challenges is the cumbersome tuning process of the weighting factors. This paper presents a weighting factorless advanced MPC method for a recently developed nine-level active neutral point clamped (ANPC) converter, which has several advantages over conventional and recent nine-level topologies, such as low number of used switches and flying capacitors (FCs), reduced voltage rating of FCs and high efficiency. The developed MPC method avoids the use of weighting factors while addressing three control objectives: current control, FCs balancing and neutral point (NP) control. Similar to conventional finite-set MPC (FS-MPC), the presented method has high performance in terms of all control objectives. Moreover, this method exhibits enhanced robustness to parameter mismatch compared to the conventional scheme. The effectiveness of this method is validated through experimental testing under various operating conditions. The research demonstrates the potential for this technique to address control problems in ANPC-based converters and highlights its potential for further applications.Agencia Nacional de Investigación y Desarroll
Elektrikli araç bataryalarının titreşim karakterizasyonu ve ömür testleri
No full textAlthough the electrical system is important in the development of electric vehicles, the durability of the battery against mechanical loads and the performance of the battery against shock reactions are just as important. The objective of this study is to investigate the structural life of the battery of the C-platform sports utility vehicle (SUV). For this purpose, a power spectral density (PSD) durability test profile is generated and compared to battery test standards such as ISO 6469:2019, AK-LH 5.21 and SAE J2380. Analytical Virtual Proving Ground (VPG), a multibody dynamics simulation model, is also developed and correlated to test data. The results show that fatigue damage spectrum (FDS) values for AK-LH is higher than the fatigue damage of the collected vehicle data, while the FDS results for ISO standard are lower compared to the vehicle data. The results also indicate that the loads in the longitudinal (x-direction) and lateral (y-direction) directions are different, and therefore loads with different amplitudes should be used for these directions. Finally, it is concluded that the VPG model can be used for determining the fatigue life when there is no test data, thanks to its high accuracy.Elektrikli araçların geliştirilmesinde elektrik sistemi çok önemli olsa da bataryanın mekanik yüklere karşı dayanıklılığı ve şok tepkilerine karşı performansı da bir o kadar önemlidir. Bu çalışmanın amacı, C-platformlu bir aracın (SUV) bataryasının yapısal ömrünü araştırmaktır. Bu amaçla, bir spectral güç yoğunluğu (PSD) dayanıklılık test profili oluşturulup, ISO 6469:2019, AK-LH 5.21 ve SAE J2380 gibi pil test standartlarıyla karşılaştırılmıştır. Çoklu cisim dinamiği simülasyon modeli olan Sanal Test Pisti (VPG) de geliştirilmiş ve test verileriyle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, AK-LH için spectral yorulma hasar (FDS) değerlerinin toplanan araç verilerinin yorulma hasarından daha yüksek olduğunu, ISO standardı için FDS sonuçlarının ise araç verilerine göre daha düşük olduğunu göstermektedir. Sonuçlar ayrıca boyuna (x-yönü) ve yanal (yyönü) yönlerdeki yüklerin farklı olduğunu ve dolayısıyla bu yönler için farklı genliklere sahip yüklerin kullanılması gerektiğini göstermektedir. Son olarak, VPG modelinin yüksek doğruluğu sayesinde test verilerinin olmadığı durumlarda yorulma ömür verilerini belirlemek için kullanılabileceği sonucuna varılmıştır
Analysis of behavioural processes in cultural centres through concepts of configuration and time: A three building comparison in Istanbul
No full textCultural centres have changed throughout history in terms of their configuration and usage. Changing design approaches, socio-cultural patterns, technical improvements, and user demands have also changed the usage, content, and function added resulting in changing the spatial configuration and architectural program. In Istanbul, some cultural centres still have some hard-programmed characteristics or strict rules in terms of architectural programming relating to the defined functions in everyday life and social interactions. Other cultural centres maintain flexibility in their architectural program to include various social activities. This study aims to syntactically demonstrate how the social interaction spaces of cultural centres tended to change from the period of 1938 to 2005 by the correlation between syntactic values of configuration and the frequencies of usage. As a result, it can be seen that the spatial configurations have determinants on spatial behaviour. In one centre that is examined, circulation space is more integrated and connective. Therefore, it is used as a social interaction area that supports random encounters. Hence, weak programming rarely has coherence between usage frequency and syntactical values. On the contrary, in the other centres that are examined, the users strictly follow the rules of spatial configurations. Strong programming also has more significant correlations between syntactic values and usage frequency. The crucial role of spatial morphology and user behaviour are highlighted to support social interaction in strong-weak programming. How the architectural program in cultural centres tends to change is argued.Publisher versio
Assessment of synchronous online architecture education from students’ perspective
No full textThis research aims to identify and investigate different dimensions and underlying factors influencing the successful implementation of e-Learning, from participants' viewpoint, i.e. architecture students. To examine the constituents ofan effective e-Learning experience in education, evaluation themes were formulated as overall substitutability level, cognitive performance, social interaction and engagement, student comprehension and comfort, personal preference, and learners' satisfaction. Through literature survey and review of mostly referred factors affecting e-Learning efficiency, four dimensions were designated for further elaboration in this study: (i) course characteristics, (ii) participant characteristics, (iii) e-Learning environment, and (iv) prior acquaintance, with each category including several sub-measures. Survey method was employed and a questionnaire was administered to 122 architecture students at both undergraduate and graduate levels to investigate participant perspectives in reference to particular synchronous lectures delivered online. Out of ten potential influencing factors hypothesized, seven were verified to be critical determinants of e-Learning effectiveness in architectural education.Publisher versio
Termal, elektriksel ve optik performans için yag:ce fosfor ile birleştirilmiş sıvı soğutmalı mavi led'in deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
No full textAt the new age of illumination, light emitting diodes (LEDs) have been proven to be the most efficient alternative to conventional light sources. Yet, in comparison to the other lighting systems, LEDs can withstand a lower maximum operating temperature while junction temperature (Tj) is among the main factors dictating their lifespan, reliability, and luminance performance. Thermal concerns in high power LEDs are important not only because of the dramatic failure of the chip, but also lowered performance in terms of light characteristics. Generated heat and increased device temperatures are direct indicators of poor performance. In fact, heat generation in LED packages occurs mainly on the chip and phosphor layers, both of which lead to a decrease in light output due to the reduction in internal and external quantum efficiencies. In addition to the heat losses over an LED die due to the losses in combination of carrier charges, optical losses are also significant. Moreover, with the increase in Tj during the operation of an LED, the transparency of optical components in the package is disrupted and leads to absorption losses. This eventually results in degradation of components in the package and performance losses. However, the highest absorption losses are observed in the LED die due to internal reflections of a portion of emitted light over the chip surface and eventually loss as heat. Although phosphor coating over LED die is a common practice, absorption losses and increased temperature of a phosphor coated layer over the die negatively affect the optical performance. Therefore, removing the phosphor layer from the die and coming up with a novel thermal package design will enhance the optical efficiency of an emission process. In addition to absorptive and reflective losses, certain losses are related to down conversion or Stokes loss of the phosphor layer in the package. During the conversion from blue to white light, a part of light emission is lost as heat, and it affects the amount of light emission and light characteristics. Since the optical performance of LEDs is thermally limited, novel cooling techniques that also favor optical behavior are continuously investigated. Air cooling is very effective in cooling low power LEDs due to availability, low cost, and reliability, although its performance is very limited due to the low thermal capacity of air. On the other hand, the efficiency of indirect liquid cooling is an order of magnitude higher compared to air cooling; however, the cooling performance is negatively affected by additional interfaces between LED to heat sink and heat sink to air. Direct immersion cooling of an LED chip with natural convection is found to be a promising and cost-effective solution for high power LEDs subjected to high heat fluxes. In addition, temperature uniformity of package components is achieved especially at higher driving currents that cause local temperature gradients. Moreover, in recent years, the interaction of unrestricted particles with the dispersed multi-phase flow has been linked to a number of important engineering applications. Among these applications, the novel idea of immersion cooled phosphor particles, which has the potential of significantly increasing the thermal limits of phosphor converted white LEDs (Pc-LEDs), has yet to be thoroughly investigated. Thus, considering the above-mentioned thermal, optical, and electrical concerns with current LED devices, this thesis focused on the accurate thermal characterization of LEDs through experimental and computational measurements and proposed a novel immersion cooling technique combined with YAG:Ce to improve the performance of Pc-LED while light systems. With this objective, first, an extensive literature review was conducted on experimental junction temperature (Tj) measurement of LEDs. For the purpose of attempting to address the governing phenomena, benefits, drawbacks, possibilities, and applications, a wide range of measurement techniques and systems are covered. The literature review section included a large number of published measurement approaches such as Temperature Sensitive Optical Parameters (TSOPs), Optical Temperature Probing, Temperature Sensitive Electrical Parameters (TSEPs), and a few other methods. Some of the corrections noted in non-ideal thermal calibration processes are discussed and presented. In addition, a summary of the experimental parameters employed in the literature is given as a reference. Secondly, based on the outcomes of the literature review, a more accurate and time efficient forward voltage method (FVM) was studied for experimental characterization of transient and opto-thermal behavior of bare and coated LED chips under operation. For pulse duration smaller than 50 ms, pulse currents ranging from 1 to 10 mA were found to be causing an acceptable temperature rise in all short pulse durations. On the contrary, pulse currents as high as 100 mA were suggested to be avoided unless they performed in the 1 ms range. Moreover, according to the bare chip thermal characterizations and reported interrelations between output and input powers, Tj and input currents, efficiency higher than 35% cannot be achieved in useful emission power losses due to the Auger losses that significantly reduce internal quantum efficiency and interfacial thermal resistance in thermal design. Correspondingly, an immersion cooling technique that directly targets heat generation zones was suggested to increase extraction efficiency and further reduce the junction temperature. In the experimental study, a preparation method for an immersion cooled LED package with dispersed phosphor particles was introduced. Details of the package design, step-by-step preparation, and material property specifications were explained in detail. Following that, an experimental setup that enables thermal characterization of immersion cooled LED package simultaneous to the particle velocity measurements was demonstrated. As a result, Tj and fluid temperature near the dome surface were measured to be 100 °C and 40 °C when LED has driven at 1 A current. The effectiveness of the immersion cooling technique was acknowledged by reaching lower junction temperature at higher driving currents. In addition, image processing of particle-based investigation of phosphor has revealed that in the presence of blue light, a 10-fold increase in particle velocity can be observed. This variation was mainly attributed to the photopheresis force acting on the particle when optical effects were incorporated. The origins of this force were discussed, and alterations in particle and fluid motion due to the intense photopheresis effect were reported. The findings presented in that part aim to shed light on future studies for particle trapping and the light attraction of photoluminescence particles. Thirdly, two-phase flow analyzes were conducted computationally by utilizing a discrete phase modeling approach in ANSYS Fluent environment. The impact of different heat generation rates of an LED package was investigated by considering natural convection currents and corresponding phosphor particle trajectories inside a fluid domain. Phosphor location and movement within a buoyancy-driven flow were further analyzed by including the self-heating effect. For that purpose, heat transfer, fluid flow, and energy paths of self-heating phosphor particles were extracted, and the influence of particle sizes was analyzed in detail. The results have shown that with immersion liquid cooling, the highest phosphor particle temperature was recorded to be under 147 °C, while larger size particles introduced higher heat transfer rates to the Pc-LED package for the same number of particles. Moreover, depending on the particle size and position, individual phosphor particles can follow a different trajectory that can affect the probability of obtaining white light emission.Aydınlatmanın yeni çağında, ışık yayan diyotların (LED) geleneksel ışık kaynaklarına en verimli alternatif olduğunu kanıtlamıştır. Bununla birlikte, diğer aydınlatma sistemleri ile karşılaştırıldığında, LED'ler daha düşük maksimum çalışma sıcaklığına dayanabilirken, jonksiyon sıcaklığı (Tj) LED'lerin ömrünü, güvenirliğini ve parlaklık performansını belirleyen ana faktörler arasında yer alır. Yüksek güçlü LED'lerdeki termal kaygılar, yalnızca çipin dramatik arızası nedeniyle değil, aynı zamanda ışık performansında yol açtığı düşüşler nedeniyle de kritik önem taşımaktadır. Üretilen ısı ve artan cihaz sıcaklıkları, LED'lerde düşük performansın doğrudan göstergesidir. Isı üretimi esas olarak çip ve fosfor tabakasında meydana gelir ve her iki sıcaklık üretim noktası da iç ve dış kuantum verimliliğindeki azalma nedeniyle ışık çıkışında azalmaya neden olur. Taşıyıcı yüklerin kombinasyonu sırasında oluşan çipteki ısı kayıplarına ek olarak, optik kayıplar da önemlidir. Bir LED'in çalışması sırasında Tj'lığındaki artış ile sistem içerisindeki optik bileşenlerin şeffaflığı bozulur ve ışık soğurma kayıplarına yol açar. Bu da paketteki bileşenlerin bozulmasına ve performans kayıplarına neden olur. Bununla birlikte, yayılan ışığın bir kısmının çip yüzeyinde tekrar yansıması ile oluşan ısı, en yüksek soğurma kayıplarının LED çipinde gözlemlenmesine neden olmaktadır. Dahası, beyaz ışık elde etmek için LED kalıbı üzerine fosfor kaplama yaygın bir uygulama olmasına rağmen, kalıp üzerindeki fosfor kaplı tabakanın soğurma kayıpları ve artan sıcaklığı optik performansı ayrıca olumsuz yönde etkiler. Bu nedenle, fosfor tabakasının kalıptan çıkarılmasının ve yeni bir termal paket tasarımının geliştirilmesinin, optik verimliliği arttıracağı ön görülmektedir. Soğurucu ve yansıtıcı kayıplara ek olarak, paketteki fosfor tabakasının aşağı dönüşümü (down conversion) ve Stokes kaybı da verimlilik düşürücü etkiye sahiptir. Maviden beyaz ışığa dönüşüm sırasında, ışık emisyonun bir kısmı ısı olarak kaybolur ve bu durum ışık emisyon miktarını ve ışık özelliklerini olumsuz etkiler. Yukarıda da özetlendiği gibi, LED'lerin optik performansı termal olarak sınırlı olduğundan, optik verimliliği arttıracak yeni soğutma teknikleri sürekli olarak araştırılmaktadır. Hava soğutma, düşük termal kapasitesi nedeniyle performansı sınırlı olmasına rağmen, kullanılabilirlik, düşük maliyet ve güvenilirlik nedeniyle düşük güçlü LED'lerin soğutulmasında sık tercih edilmektedir. Öte yandan, dolaylı sıvı soğutmanın verimliliği, hava soğutmasına kıyasla çok daha yüksektir; fakat, soğutma performansı, LED'den ısı emiciye ve ısı emiciden hava arasındaki ek arabirimlerden ve ısıl dirençlerden olumsuz etkilenir. Doğal konveksiyonlu bir LED çipinin doğrudan sıvı ile soğutulması, yüksek ısı akışlarına maruz kalan yüksek güçlü LED'ler için umut verici ve uygun maliyetli bir çözüm olarak bulunmuştur. Ek olarak, bu uygulama, bölgesel sıcaklık artışlarına sebep olan yüksek çalışma akımlarında bile termal homojenlik sağlanmasına olanak sağlamaktadır. Bunlara ek olarak, son yıllarda, parçacıkların akış içerisindeki dağınık etkileşimi, bir dizi önemli mühendislik uygulaması ile ilişkilendirilmiştir. Bu uygulamalar arasında, fosforla dönüştürülmüş beyaz LED'lerin (Pc-LED) termal sınırlarını önemli ölçüde artıma potansiyeline sahip olan fosfor parçacıklarının doğrudan sıvı soğutulması fikri henüz tam olarak araştırılmamıştır. Bu nedenle, mevcut LED cihazlarıyla ilgili yukarıda bahsedilen termal, optik ve elektriksel kaygılar göz önüne alındığında, bu tez, deneysel ve hesaplamalı ölçümler yoluyla LED'lerin doğru termal karakterizasyonuna ve Pc-LED'lerin performansını artırmak için YAG:Ce ile birleştirilmiş yeni bir soğutma tekniğine odaklanmıştır. Bu amaçla, öncelikle LED'lerin jonksiyon sıcaklığı ölçümü hakkında kapsamlı bir literatür taraması yapılmıştır. Çalışma mekanizmaları, faydaları, negatif yanları, olasılıkları ve uygulama yöntemlerini ele almak amacıyla çeşitli ölçüm teknikleri ve sistemler incelenmiştir. Literatür taraması bölümü, bu alanda yayımlanmış birçok makaleyi içermekte ve Sıcaklığa Duyarlı Optik Parametreler (TSOP'ler), Optik Yöntemlerle Sıcaklık İzlenimi, Sıcaklığa Duyarlı Elektrik Parametreler (TSEP'ler), ve diğer birkaç yöntemi kapsamaktadır. İdeal olmayan termal kalibrasyon işlemlerinde not edilen bazı düzeltmeler bu bölümde tartışılan konular arasındadır. Ayrıca literatürde kullanılan deneysel parametrelerin özetleri referans olarak verilmiştir. İkinci olarak, literatür taraması çıkarımlarına dayanarak, çalışma altındaki kaplamasız ve kaplamalı LED çiplerinin zamana bağlı optik ve termal davranışlarının deneysel karakterizasyonu için daha doğru ve zaman açısından verimli bir ileri gerilim jonksiyon sıçaklık yöntemi geliştirilmiş ve sunulmuştur. 50 ms'den küçük sinyal süresi için, 1 ile 10 mA aralığındaki sinyal akımlarının, kabul edilebilir bir sıcaklık artışına neden olduğu bulunmuştur. Aksine, 100 mA kadar yükek sinyal akımlarından, 1 ms aralığında uygulanmadığı sürece, kaçınılması gerektiğini önerilmiştir. Ayrıca, kaplamasız LED çiplerin termal sonuçları ve giriş-çıkış güçleri, Tj ve giriş akımı arasındaki ilişkiler ele alındığında, Auger kayıplarının ve termal tasarımdaki ısıl dirençlerinin %35'ten daha yüksek verim elde edimini mümkün kılmadığı gözlemlenmiştir. Buna uygun olarak, optik verimliliği arttırmak ve jonksiyon sıcaklıklarını azaltmak için doğrudan ısı üretim bölgelerini hedef alan doğrudan sıvı soğutma tekniği önerilmiştir. Devamında yapılan deneysel çalışmada, dağılmış fosfor parçacıkları içeren doğrudan sıvı soğutmalı LED paketi hazırlama yöntemi tanıtılmıştır. Paket tasarımının detayları, hazırlanma adımları ve malzeme özellikleri detaylı olarak anlatılmıştır. Bunu takiben, doğrudan sıvı soğutmalı LED paketinin parçacık hızı ölçümleri ile eş zamanlı olarak termal ölçümlere imkân sağlayan bir deney düzeneği kurulmuştur. Sonuç olarak, LED'in 1 A akımda sürüldüğünde Tj ve lens yüzeyine yakın sıcaklıkları 100 °C ve 40 °C olarak ölçülmüştür. Doğrudan sıvı soğutma tekniğini ile daha yüksek sürüş akımlarında daha düşük jonksiyon sıcaklıklara ulaşılarak, yöntemin etkinliği kabul edilmiştir. Ek olarak, fosforun parçacık bazlı incelenmesi sonucunda, mavi ışık ile etkileşimi sonucu parçacıkların 10 kat daha yüksek hızlara ulaştığı gözlemlenmiştir. Bu değişim, optik etkiler dahil edildiğinde parçacık üzerinde etkili olan fotoferez kuvvetine bağlanmıştır. Bu kuvvetin ana sebepleri tartışılmış ve yoğun fotoferez etkisi nedeniyle parçacık ve sıvı hareketindeki değişiklikler not edilmiştir. Bu bölümde sunulan bulguların, parçacık takibi ve ışık yayan parçacıkların kontrolü için gelecekteki çalışmalara öncü olması amaçlanmıştır. Üçüncü olarak, ANSYS Fluent ortamında ayrık faz modelleme yaklaşımı kullanılarak hesaplamalı olarak iki fazlı akış analizleri yapılmıştır. LED paketinin farklı ısı üretim oranlarının etkisi, doğal konveksiyon akımları ve karşılık gelen fosfor parçacık hareketleri dikkate alınarak araştırılmıştır. Doğal konveksiyon akışı içindeki fosforun konumu ve hareketi, kendi kendine ısınma etkisi dahil edilerek ayrıca analiz edilmiştir. Bu amaçla, kendiliğinden ısınan fosfor parçacıklarının ısı transferi, sıvı akışı ve enerji yolları çıkarılmış ve parçacık boyutlarının etkisi ayrıntılı olarak analiz edilmiştir. Sonuçlar, doğrudan sıvı soğutması ile en yüksek fosfor partikül sıcaklığının 147 °C'nin altında kaydedildiğini, daha büyük çaplı parçacıkların aynı sayıda parçacık sayısı için Pc-LED paketine daha yüksek ısı aktarımı yaptığı gösterilmiştir. Ayrıca, parçacıkların boyut ve konuma bağlı olarak farklı yörüngelerde hareket edebildiği ve bunun beyaz ışık etkisi üzerinde etkisi olabileceği tartışılmıştır