Seminar

Grundlagenwissen: Auslegung von Kunststoffoptiken

mit Teilnahmebescheinigung

Auslegung von Kunststoffoptiken – Grundlagenwissen

Kenntnisse der Optik und der Auslegung optischer Systeme werden für Entwickler und Anwender immer wichtiger. Ob in der Beleuchtungstechnik, Informations- und Kommunikationstechnik, der Displaytechnik, der Mess­technik, der Medizin, der Biophotonik oder der Fertigungstechnik – Licht findet vielfältigste praktische Anwendungen. Immer mehr ­Funktionen werden durch Optische Systeme realisiert. Zunehmend enthalten Produkte optische ­Komponenten als Schlüsselbausteine.

In diesem Seminar werden Sie schrittweise und systematisch an die Prinzipien der Auslegung von Kunststoffoptiken herangeführt, so dass Sie die Bedeutung und Anwendung verstehen und die Zusammenhänge zwischen den lichttechnischen Grundgrößen, Materialkennwerten und Lichtquellen überblicken. Sie lernen, optische Randbedingungen polymeroptischer Bauteile zu berücksichtigen, das für Ihren individuellen Anwendungszweck geeignete Material auszuwählen und die Vorgehensweise der Auslegung sinnvoll umzusetzen. Zahlreiche Übungsbeispiele, die von Ihnen selbst zu bearbeiten sind, dienen dazu, die Kenntnisse über die Auslegung von Kunststoffoptiken zu vertiefen. Spezielle Vorkenntnisse werden nicht vorausgesetzt.

Top Themen

  • Die systematische Auslegung von Polymeroptiken
  • Typische Geometrien polymeroptischer Bauteile aus der Praxis
  • Zusammenhänge zwischen lichttechnischen Grundgrößen, ­Stoffkenn­zahlen und Lichtquellen
  • Geeignete Materialauswahl für Ihre Anwendung
  • Besonderheiten bei der Verwendung von Halogenlampen und LEDs
  • Besonderheiten bei der Auslegung von Kunststoffoptiken: Reflektoren, Fresneloptiken, Kissen­optiken und Lichtleitern

Ablauf des Seminars "Grundlagenwissen: Auslegung von Kunststoffoptiken"

Erfahren Sie im Seminar "Grundlagenwissen: Auslegung von Kunststoffoptiken" mehr zu folgenden Themen:

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Programmablauf

Einführung in die lichttechnischen Grundgrößen

  • Definition und Erläuterung der lichttechnischen Grundgrößen:
  • Lichtstrom und seine Abhängigkeit von der ­Lichtquelle
  • Leuchtdichte und ihre Ableitung aus dem ­photo­metrischen Grundgesetz
  • Lichtstärke vs. Beleuchtungsstärke: Welche Größe ist wann sinnvoll?
  • Einflussfaktoren auf und Wechselwirkungen zwischen den Grundgrößen
  • Bedeutung der Grundgrößen für die Auslegung des polymeroptischen Systems

Stoffkennzahlen und ihr Einfluss auf die optische Performance

  • Einführung in die Wechselwirkung zwischen Licht und Medium
  • Definition und Ableitung der materialspezifischen Größen:
  • Brechungsindex
  • Reflexionsgrad
  • Leuchtdichtekoeffizient
  • Zusammenhänge zwischen den Stoffkennzahlen
  • Entstehung der Fresnelreflexion und ihre Auswirkung auf die Auslegung von Kfz-Scheinwerfern
  • Vergleich der Stoffkennzahlen transparenter Kunststoffe (PMMA, PC) und ihr Einfluss auf die optische Performance
  • Hilfestellungen zur richtigen Materialauswahl

Lichtquellen und ihre Bedeutung für die optische Auslegung

  • Von der Glühbirne zur LED: Historischer Überblick über
    Lichtquellen und ihre Bedeutung für technische Innovationen
  • Aufbau, Funktionsweisen und Eigenschaften von Glühlampen, Xenonlampen, Halogenlampen, LEDs
  • Spektralbereiche, Einsatzmöglichkeiten und Besonderheiten
  • Lichtquellen im wirtschaftlichen Vergleich: Übersicht von Kosten, Auswechselbarkeit, Lebensdauer und Effizienz
  • Die ECE Regelung R48: Einsatz von Lichtquellen in Leuchten und Scheinwerfern für Kraftfahrzeug

Lichttechnische Grundgrößen: Übungsbeispiele

  • Wie groß muss bei einer gegebenen Lichtquelle ein optisches System mindestens werden, um die gewünschte Lichtstärke zu erreichen?
  • Wie viele LEDs benötige ich, um eine bestimmte Lichtfunktion erfolgreich umsetzen zu können?
  • Wieviel Lichtstrom wird typischerweise von ­ausgewählten Lichtquellen emittiert?

Stoffkennzahlen: Fragestellungen

  • Wie groß ist der reflektierte Lichtstrom einer beleuchteten lichtundurchlässigen Wand mit einem definierten Absorptionsgrad bei vorgegebener Beleuchtungsstärke?
  • Wann setzt man in der Kraftfahrzeugbeleuchtung für Außenlichtscheiben PMMA ein, wann PC?
  • Wie kann es in Scheinwerfern durch Fresnel­reflexion zu einer Eigenblendung des Fahrers, etwa bei Nebel, kommen?

Lichtquellen: Übungsbeispiele

  • Warum sind Halogenlampen nur begrenzt dimmbar?
  • Wie groß ist die Lichtstärke einer 55W Halogen­lampe, die bei einer definierten Lichtausbeute den gesamten Lichtstrom gleichmäßig in alle ­Richtungen verteilt?
  • Warum kann ich eine LED, die eine maximale Sperrschicht­temperatur von 150 °C hat, nicht ohne weiteres bei einer Umgebungstemperatur von 140 °C betreiben?

Auslegung von optischen Bauteilen mit besonderer Geometrie

  • Systematische Vorgehensweise der Auslegung
  • Übersicht über geeignete CAD-Software, deren ­Vorteilen und Grenzen
  • Aufbau, Funktionsweisen, Einsatzmöglichkeiten und Besonderheiten von Reflektortypen, Fresneloptiken, Kissenoptiken, TIR (Total Internal Reflection) Reflektoren, Lichtleitern

Übungsbeispiel: Prinzipien der optischen ­Systemauslegung am Beispiel LED mit Kunststoffoptik

1. Auswahl einer Lichtquelle

2. Berechnung von Gesamtlichtstrom und Primär­lichtstrom

3. Abschätzung der Wärmeübergangswiderstände

4. Berücksichtigung geometrischer Randbedingungen

5. Auswahl des optischen Konzeptes

6. Zusammenhang Brennweite und Wirkungsgrad der Optik

7. Auswahl der Segmentierung

8. Berechnung der Lichtlenkung pro Segment

9. Konstruktive Maßnahmen zur Optimierung der ­Lichtlenkung

10. Integration in das Gesamtsystem

Zielgruppe

Das Seminar "Grundlagenwissen: Auslegung von Kunststoffoptiken" richtet sich an:

  • Klassische Konstrukteure, die ein besseres Verständnis über die Funktionsweise von Kunststoffoptiken benötigen
  • Kunststoffprofis, die mehr über die besonderen Anforderungen ihrer Kunden aus der Optikindustrie erfahren möchten

Mehr über das Arbeiten mit Kunststoffen können Sie in folgenden Seminaren lernen:

Ihr Referent für das Seminar "Grundlagenwissen: Auslegung von Kunststoffoptiken":

Prof. Dr.-Ing. Alexander von Hoffmann, Professor für Konstruktion, Georg-Simon-Ohm Hochschule, Nürnberg

Prof. Dr.-Ing. Alexander von Hoffmann ist seit 2006 Professor für Konstruktion in der Feinwerktechnik an der Georg-Simon-Ohm Hochschule für angewandte Wissenschaften in Nürnberg. Zuvor war er 8 Jahre lang in der Lichtentwicklung der VOLKSWAGEN AG tätig, zuletzt als Unterabteilungsleiter. Er betreibt seit 2009 das Steinbeis Transferzentrum Angewandte Lichttechnik.

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Veranstaltungsnummer : 03SE102

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