Mikrostrukturierte, lokal-funktionale Oberflächen für hocheffiziente Beleuchtungssysteme

Neue Lichtquellen wie Hochleistungs-LEDs erfordern in vielen Anwendungen angepasste Sekundär-Optiken, weil sich ihre Strahlcharakteristik deutlich von der traditioneller Leuchtmittel unterscheidet. Durch die Auslegung von Freiformoptiken kann das Licht bestmöglich genutzt werden. Zugleich wird oft eine Verkleinerung der Optik gegenüber klassischen Systemen erreicht. Derartige Optiken werden auf Grund der hohen Stückzahlen durch Spritzgießen hergestellt. Die geringe Größe moderner Vorsatzoptiken mit Freiformgeometrie führt zu hohen Anforderungen an die Formgenauigkeit. Dies wiederum erfordert beim konventionellen Spritzgießen hohe Zykluszeiten und steigert damit zugleich die Kosten- und Energieaufwände für die Herstellung. Daher ist eine Reduktion der Zykluszeit angestrebt, die allerdings häufig zu unerwünschten optischen Nebeneffekten führt, beispielsweise durch gesteigerte Doppelbrechung im Material oder höhere Formabweichungen. Das Ziel des Projekts OPTILIGHT war es daher, hocheffiziente Beleuchtungssysteme für technische Anwendungen, bestehend aus Freiformlinsen und -reflektoren, unter Verwendung von komplexen Freiformoptiken zu entwickeln und für die Anwendung nutzbar zu machen. Die erreichten Ergebnisse wurden am Beispiel der Straßenbeleuchtung demonstriert. Neben der Auslegung dieser Optiken ist die ressourcenbewusste Herstellung ein Kernpunkt der Entwicklungen im Projekt. Auf diese Weise werden zwei Potenziale zur Steigerung der Ressourceneffizienz genutzt: Erstens durch die Auslegung und Gestaltung der Optiken, zweitens durch die Produktion dieser Optiken mittels angepasster Spritzprägeverfahren. Die im Projekt entwickelten Straßenleuchten mit speziell gestalteten Optiken erfüllen die geltenden Normen bei einer um bis zu 50 % gesenkten Gesamtleistungsaufnahme im Vergleich zum verfügbaren Stand der Technik. Dies ermöglicht den Einsatz von weniger Leuchten durch größere Mastabstände und spart somit erheblichen Wartungs- und Instandhaltungsaufwand. Eine Übertragung der Ergebnisse auf andere Einsatzbereiche technischer Leuchten ist uneingeschränkt möglich, sofern die quantitative Modellierung des gewünschten Beleuchtungsverhaltens möglich ist. Effizient ausgeleuchteten Industriehallen, Flughäfen oder Büros steht somit nichts mehr im Weg.

Autorentext
Prof.Dr.-Ing.C.Brecher ist seit Januar 2004, in Nachfolge von Prof.Dr.-Ing.Dr.-Ing.E.h.M.Weck, Inhaber des Lehrstuhles für Werkzeugmaschinen, Direktor des Laboratoriums für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre (WZL) der RWTH Aachen und Direktoriumsmitglied des Fraunhofer-Institutes für Produktionstechnologie (IPT) in Aachen, in welchem er die Abteilung Produktionsmaschinen leitet.