Effiziente Beleuchtung reduziert CO2-Emissionen

Jeder, der in der Nähe einer größeren Stadt wohnt, kennt das Phänomen: selbst mitten in der Nacht leuchten niedrige Wolken. Die vielen künstlichen Lichtquellen erhellen, entweder durch Reflexion oder direkte Abstrahlung, die Wolkenunterseite. Lichtquellen, deren Licht konzentriert dort ankommt, wo es benötigt wird, haben geringe diffuse Verluste und können daher energieeffizienter eingesetzt werden. Mikroprismenfolien, Lentikularfolien und Diffusorfolien von Coloprint tech-films helfen daher beim Energiesparen.

Frühere Straßenlampen waren Lichtquellen, die häufig auch noch außerhalb der Straßenfläche einen großen Bereich ausleuchteten. Ihr Abstrahlwinkel wurde nur durch das Gehäuse nach oben hin beschränkt. Eine effiziente Beleuchtung nur im Bereich der Straße waren mit dieser Lampenart daher nicht möglich. Grund für das Fehlen entsprechender lichttechnischer Maßnahmen war unter anderem die hohe Betriebstemperatur solcher Metalldampflampen. Leuchtstoffröhren gehören zu den noch stärker ungerichtet leuchtenden Quellen. Sie sind jedoch gut mit Reflektoren zusammen einsetzbar.

Moderne Beleuchtung erfolgt sehr häufig mit energiesparenden LED's oder OLED's. Beide Lichtquellen haben spezifische Vorteile, stellen aber auch Herausforderungen an den Lampenbauer. LED`s sind immer punktförmige Quellen. Selbst bei sehr großen Arrays von LED`S auf einer engen Fläche, wie es bei starken LED-Strahlern üblich ist, bleibt dieser Effekt bestehen. Durch eine Primäroptik aus Kunststofflinsen direkt an der Strahlungsquelle kann man diesen Effekt bereits beeinflussen. Doch wenn es darum geht, bestimmte Beleuchtungseffekte zu erzielen, bedarf es in vielen Fällen einer Sekundäroptik. Im einfachsten Fall kann das ein starker Diffusor sein, der vor die Lichtquelle gesetzt wird. Er gleicht die bei OLED Lampen vorkommenden Leuchtdichteunterschiede wegen der Kontaktierungsstreifen der Leuchtflächen aus. Bei LED'S homogenisiert er die punktförmigen Leuchtpunkte der einzelnen Lichtquellen. Allerdings reduziert ein starker Diffusor die absolute Leuchtdichte erheblich.

 Zielkonflikt: Bautiefe, Leuchtdichte und Beleuchtungsziel

Nachdem heutige OLED's noch nicht in ausreichender Größe und Leuchtstärke kostengünstig und langlebig genug hergestellt werden können, setzen viele Lampenbauer auf LED-Technik. Einer der Vorteile dieser Lichtquelle ist die vergleichsweise geringe Wärmeentwicklung und benötigte Bauhöhe. So sind leistungsstarke LED's in COB-Bauform (Chip-on-Borad) mit wenigen Millimetern Höhe üblich. Um diesen Vorteil der kompakten Bauweise nicht zu verlieren, benötigt man für eine gleichmäßige Beleuchtung eine Möglichkeit, dies ohne große Verluste an Leuchtdichte zu erreichen. 

Diffusorsfolien für eine hohe Homogenisierung der Leuchtdichte

Wir liefern Formteile (Stanzteile, Frästeile) aus hocheffizienten Diffusionsfolien (Streulichtfolien). Diese teilen sich in zwei Klassen auf: Diffusionsfolien, die weitgehend klar sind und einseitig eine unregelmäßige Oberfläche aufweisen. Licht wird beim Durchgang durch die Folie vor allem an der Oberfläche gestreut. Die Dämpfung des Lichtstroms im transparenten Material dagegen ist minimal. 

Die zweite Klasse Diffusionsfolien wird auch als Volumendiffusor bezeichnet. In diesem Fall wird das Licht beim Durchgang an winzigen intrinsischen Reflexionsflächen gestreut. Das Material erscheint milchig. Durch die hocheffiziente Streuung erreicht man einen geringen Leuchtdichteverlust bei gleichzeitig starker Homogenisierung der einzelnen Leuchtquellen.

Mikroprimenfolien und Diffusorfolien – ein starke Kombination

Soll der Effekt der Homogenisierung besonders hoch oder die erforderliche Bautiefe für den gewünschten Effekt nicht vorhanden sein, können Leuchtenbauer auf weitere Folien zurückgreifen. Sogenannte Mikroprismen-Folien (microstructure replication) nutzen die materialinterne Reflexion und die Streuung des Lichtes durch entsprechende Kantenflächen. Sie spreizen LED-Licht recht effizient und erzeugen einen größeren Halbwertswinkel als reine Diffusorfolien. Allerdings ist der Leuchteindruck nicht sehr homogen. Verbessern kann man dies durch eine leichte Diffusionsfolie (Streufolie), die in verschiedenen Abstufungen geliefert werden kann. Diese Kombination an Sekundäroptik erreicht bereits bei geringen Einbautiefen eine starke Leuchtdichte-Homogenisierung. 

Licht formen und lenken mit Lentikularfolien

Licht formen und lenken mit Lentikularfolien

Lentikularfolien sind eher als sekundäre Kollimationsoptik geeignet. Diese klaren Folien tragen einseitig regelmäßig sich wiederholende Muster, die ähnlich einer Fresnel-Linse wirkt. Mit diesen Folien wird Licht auf charakteristische Weise geformt. Durch die aufgeprägte Struktur wird das punktförmige Licht einer LED zu einem Streifen auseinander-gezogen: auf einem nahe an die Kombination LED-Lentikularfolie gebrachten Fläche entsteht ein Zebramuster. 

Bei geschickter Anordnung von Lichtquelle und Lentikularfolie kann man ungerichtetes Licht in eine gewünschte Richtung lenken. Als Beispiel sei hier die Möglichkeit genannt, energiesparsame Lampen an Gehwegen so konstruieren, dass durch die Lentikularfolie vor allem der Geh-Bereich beleuchtet wird. Durch die linienförmige Kolliminations (Lichtbündelung) wird das Licht der Straßenlampe nur entlang des Weges gespreizt. Licht- und damit Energieverluste durch Streustrahlung werden auf diese Weise sehr günstig und effizient vermieden.

Durch laterale Verschiebung von Lentikularfolie (ggf. in Kombination mit einer leichten Diffusorfolie) oder bei Verwendung gekreuzter Mikroprismenfolien kann eine bewusste Ablenkung des Lichtes an den Ort erzielt werden, wo das Licht hauptsächlich benötigt wird. Das gilt zum Beispiel auch bei der Beleuchtung von Arbeitsplätzen oder bei der Ambientebeleuchtung in Gebäuden und Fahrzeugen.

Materialvielfalt und Fertigungstiefe bei Coloprint tech-films

Über 30 verschiedene Diffusor-, Lentikular- und Mikroprimenvarianten stehen Lampenherstellern und Designer als Folien und Platten zur Verfügung. Das verwendete Material Polycarbonat ist hochtransparent, schlagzäh auch bei kalten Temperaturen, bei Bedarf langfristig UV-stabil, farbneutral, dimensionsstabil und alterungsbeständig. 

Durch die geringstmögliche Schwächung des Lichtstroms bei gleichzeitig bestmöglicher Streuung und/oder Lichtformung tragen diese Folien erheblich zu einem reduzierten Energiebedarf der Leuchtmittel bei.

Der Service der Coloprint tech-films GmbH deckt Beschaffung, schneiden, stanzen und auch Konfektionieren ein. Die meisten Lösungen sind Kundenspezifisch und werden auf vielfältigen Schneidanlagen, Stanzmaschinen oder Schneid- und Fräsplottern gefertigt. Auch die Lamination mit hoch-transparenten Klebern für eine einfach Montage ist möglich.

Lassen Sie sich bei Ihrem nächsten Lichtprojekt beraten – treffen Sie Fachleute für Diffusorfolien und Lentikularfolien auf der Light + Building 2020 in Frankfurt - Halle 8.0 Stand K41