LED\u2011Leuchtmittel haben in den vergangenen Jahren klassische Lichtquellen nahezu vollst\u00e4ndig abgel\u00f6st. Doch ihr Erfolg brachte neue technische Herausforderungen mit sich: LEDs strahlen Licht anders ab als herk\u00f6mmliche Lampen. Besonders sicherheitskritische Anwendungen \u2013 etwa Gefahrenfeuer an Windkraftanlagen, Flugzeugen oder Schiffen \u2013 erfordern eine exakt definierte Lichtverteilung, um gesetzlichen Vorgaben zu entsprechen. Um diese Herausforderungen zu meistern, hat die Hochschule Bremen (HSB) im Rahmen des BMBF\u2011Projekts \u201eeboLED \u2013 Enhancement of beamshaping optical elements for LED intensiv\u201c an neuen Mess\u2011 und Analyseverfahren geforscht. Aus dieser Arbeit ist ein neues Patent hervorgegangen: die \u201eVorrichtung und ein Verfahren zur optischen Analyse eines Pr\u00fcflings\u201c, angemeldet unter der Nummer 10 2016 209 090.9 beim Deutschen Patent\u2011 und Markenamt (DPMA).<\/b><\/p>\n
\u201eLED\u2011Optiken pr\u00e4zise zu vermessen, ist technisch anspruchsvoll \u2013 und f\u00fcr viele Anwendungen absolut sicherheitsrelevant\u201c, sagt Prof. Dr. Friedrich Fleischmann vom Institut f\u00fcr Mikroelektronik, Mikromechanik und Mikrooptik (I3m) der HSB. \u201eUnser Ziel war es, diese Messungen schneller, kompakter und zuverl\u00e4ssiger zu machen.\u201c<\/p>\n
Von der Grundlagenforschung zur industrietauglichen L\u00f6sung<\/b><\/p>\n
Im Projekt eboLED wurden drei eng miteinander verkn\u00fcpfte wissenschaftliche Themen bearbeitet, die die Forschenden der HSB in kooperativen Promotionen mit der Universit\u00e4t Bremen und der Jacobs University Bremen erfolgreich abgeschlossen haben. Ein zentraler Baustein war das vom Institut f\u00fcr Mikroelektronik, Mikromechanik und Mikrooptik (I3m) der HSB entwickelte Verfahren des Experimental Raytracing (ERT). Dabei wird ein extrem d\u00fcnner Lichtstrahl auf ein optisches Bauteil gerichtet und hinter dem Pr\u00fcfling an mehreren Positionen gemessen, um dessen Form oder optische Wirkung zu bestimmen.<\/p>\n
Doch genau diese mehrfachen Messungen machten das Verfahren bislang aufwendig: Es ben\u00f6tigte viel Platz, mechanische Verfahrenssysteme und lange Messzeiten \u2013 ein Hindernis f\u00fcr den industriellen Einsatz.<\/p>\n
\u201eWir machen ein hochpr\u00e4zises Forschungswerkzeug erstmals industriegerecht\u201c<\/b><\/p>\n
Das neue Patent l\u00f6st dieses Problem grundlegend. Die Erfindung nutzt eine spezielle Struktur, die den Lichtstrahl hinter dem Pr\u00fcfling einf\u00e4ngt und mehrfach reflektiert. Dadurch entsteht eine Reihe von Lichtpunkten, die mit einer Kamera aufgenommen werden. Aus deren Position und Abstand l\u00e4sst sich der Strahlverlauf rekonstruieren \u2013 in nur einer einzigen Messung.<\/p>\n
\u201eWir reduzieren den Messaufwand drastisch und machen ein hochpr\u00e4zises Forschungswerkzeug erstmals industriegerecht. Das er\u00f6ffnet v\u00f6llig neue Anwendungsm\u00f6glichkeiten\u201c, sagt der Ingenieur Fleischmann.<\/p>\n
HSB-Institut forscht aktuell auch zu\u00a0<\/b>optischer Wirkung von Gleitsichtbrillen<\/b><\/p>\n
Das Projekt eboLED ist am Institut f\u00fcr Mikroelektronik, Mikromechanik und Mikrooptik angesiedelt, das seit vielen Jahren im Forschungscluster \u201eRegion im Wandel\u201c der HSB aktiv ist. Ein Schwerpunkt des Instituts liegt auf optischer Messtechnik, insbesondere auf der Formmessung und Wellenfrontrekonstruktion komplexer optischer Elemente und Freiformen. Ziel ist es, durch pr\u00e4zise Messungen eine Art digitalen Zwilling optischer Bauteile zu erzeugen \u2013 also ein vollst\u00e4ndiges digitales Abbild ihrer Form und Funktion.<\/p>\n
Aktuell arbeitet das i3m unter anderem daran, die optische Wirkung von Gleitsichtbrillen so zu bestimmen, wie sie im Alltag tats\u00e4chlich genutzt werden \u2013 und nicht nur an normierten Messpunkten.<\/p>\n
\u201eWir wollen Optiken so charakterisieren, wie Menschen sie wirklich erleben. Das ist ein wichtiger Schritt hin zu personalisierten und besser angepassten optischen Systemen\u201c, so der Wissenschaftler.<\/p>\n
Dar\u00fcber hinaus bestehen enge Verbindungen zum HSB-Forschungscluster \u201eDigitale Transformation\u201c, da viele der entwickelten Messverfahren gro\u00dfes Potenzial f\u00fcr den Einsatz spezialisierter KI\u2011Methoden bieten.<\/p>\n
Weitere Informationen:<\/b><\/p>\n
Institut f\u00fcr Mikroelektronik, Mikromechanik und Mikrooptik (I3m) der HSB<\/a><\/p>\n