Lens scherpt LED-licht aan

Onderzoekers ontwikkelen krachtige nieuwe optische componenten

Een nieuw optiekonderdeel (linksonder) leidt het licht van lichtgevende diodes (rechts) naar waar het nodig is. © Fraunhofer IPT
voorlezen

Lichtgevende diodes stralen extreem energiezuinig uit. Ze kunnen echter niet concurreren met gloeilampen - tot nu toe. Omdat een nieuwe plastic lens dat nu moet veranderen: het bundelt het LED-licht en stuurt het specifiek waar het nodig is.

Een LED van één watt geeft ongeveer dezelfde optische prestaties als een lamp van honderd watt. Als echter een hoge lichtopbrengst vereist is, zijn de kleine lichtbronnen nog niet de gewenste verlichting.

Maar de nieuwe optische component die is ontwikkeld door onderzoekers van Fraunhofer bundelt het licht nu bijvoorbeeld in een bureaulamp, zodat alleen een groot deel van de A4-ruimte in het midden van de tafel helder schijnt. De LED verlicht het gewenste gebied gelijkmatig, alles buiten blijft in het donker.

"Een lichtgevende diode is een puntlichtbron die licht uitzendt in een groot, ongecontroleerd gebied", zegt Christian Wenzel van het Fraunhofer Institute for Production Technology IPT in Aken. "Met speciale lenzen gebruiken we het licht honderd procent waar het nodig is, en dus verhogen we de efficiëntie van de LED's. De door de lichtbron gegooide lichtvlek loopt niet naar buiten, maar heeft een scherpe rand. "

Goed en goedkoop

De basis voor deze lichtgeleider is een optiek in vrije vorm - een plastic lens waarvan de geometrie vrij kan worden ontworpen. "De lenzen worden gegoten met behulp van een spuitgietproces. De twee gereedschapshelften, die als mal dienen, moeten eenmaal zeer nauwkeurig worden uitgelijnd - de nauwkeurigheid is een paar micrometer en dus minder dan een tiende van een haardiameter. Als het gereedschap eenmaal is getarreerd, kan de lens goedkoop in grote hoeveelheden worden geproduceerd, "zegt Wenzel. tonen

De onderzoekers van IPT hebben de hele procesketen geoptimaliseerd, van de planning van de optiek via de fabricage tot de inspectie. "Dit is tot nu toe uniek in Europa", zegt de expert.

Plastic krimpt bij koeling

Een uitdaging hier: het plastic, dat heet in de mal wordt gegeven, krimpt bij afkoeling - de afgewerkte lenzen zijn daarom iets kleiner dan de vorm beweert. De onderzoekers houden rekening met dit effect door ze herhaaldelijk stapsgewijs te verbeteren - tot enkele micrometers.

Wanneer de lenzen klaar zijn, controleren de wetenschappers ze: om dit te doen, projecteren de onderzoekers een gestreept patroon op de lens. Vanwege de vervorming van de strepen kan worden geconcludeerd dat de kromming, de helling en de vorm van de lens.

(idw - Fraunhofer-Gesellschaft, 05.05.2008 - DLO)