Smart Luminaire

Trend:

Intelligente Beleuchtungskörper durch maßgeschneiderte Lichtverteilungen für Beleuchtungsanwendungen des 21. Jahrhunderts

Herausforderung:

Transparenz, Präzision und Formtreue gedruckter Optiken

Ziel:

Differenzierung und Effizienzsteigerung der Produktion mittels Einsatz von Druck- und Laserfahren zur Herstellung refraktiver und diffraktiver optischer Elemente am Beispiel eines Pkw-Scheinwerfers  

Ergebnisse Smart Luminaire#

Beim Demonstrator Smart Luminaire stellen die Fraunhofer-Institute mit Tintenstrahldruck hergestellte makroskopische 3D-Optiken vor, wobei die eingesetzten Polymere (ORMOCER®) glasähnliche optische Eigenschaften aufweisen. Die digitalen Fertigungstechnologien ermöglichen zusätzlich die Integration weiterer Funktionalitäten, wie Leiterbahnen, LEDs und Photodetektoren, direkt in die Optiken.

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Inkjet-gedruckte, optisch transparente Objekte

 

Technologieentwicklung für die Herstellung transparenter Objekte durch Inkjet-Druck

  • Material: ORMOCER® OC-D7 (im Inkjet-Druckverfahren druckbar, geringer Lösemittelgehalt)
  • Erreichte Formgenauigkeit:
    • Seitenwinkel 85° ± 1° (1s, min. 81°, max. 88°)
    • Längenänderung ≈ +190 ± 140 μm
    • Breitenänderung +10 ± 100 μm
    • P-V ≈ 20 µm (Deckfläche)
    • Rauheit ≈ 54 nm (Deckfläche)


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Die Transmission liegt bei über 93 %

 

Verbesserte Transmission durch Plasmaätzen von Inkjet-gedruckten polymer-basierten optischen Bauteilen

  • Transmission >93 ... 95 % (Verbesserung um 2 ... 3 % durch verminderte Reflektion)
  • Zusätzliche Breitband-Antireflex-Eigenschaft


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Integration von Reflektions- und Streuungselementen durch Laser

 

Integration von Funktionalitäten (Reflektion und Streuung von LED Licht) durch Drucktechnologien in Inkjet-gedruckten polymer-basierten optischen Bauteilen

  • Inkjet-Druck und Plasmasintern von Ag-Nanopartikel-basierten Tinten
  • Dicke der gedruckten Ag-Schicht: 0.5 - 1 µm, typische Reflektivität > 90 % (93 % bei 532 nm); [Reflektivität von Bulk-Silber = 95 %]

 


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Integration von Leuchtquellen in gedruckten, optisch transparenten Objekten

Integration von elektronischen Bauteilen (LEDs) durch hybride Monatge in Inkjet-gedruckten polymer-basierten optischen Bauteilen

  • Hybride Montage: Aerosol-Jet Technologie (jetting von Ag-Nanopartikel basierten Tinten, Sinter Temperatur 125 °C, ORMOCER® kompatibel) and Pick-and-Place Technologie
  • Integrierte LEDs: 15 ... 80 mcd @ 10 mA, ungefähr 2 V, PV < 50 mW