Lichtsimulation: Strahlverfolgung, Helligkeitsverteilung, Homogenität

Lichtsimulation und Ergebnisinterpretation zur Optimierung der Helligkeit und Homogenität von Licht. Kostensparend in der Produktbeleuchtung und Produktentwicklung.

Produkte zielgerichtet beleuchten

Am Anfang einer lichttechnischen Entwicklung definieren wir die Entwicklungs- und Beleuchtungsziele für Ihr Produkt. Diese Ziele prüfen wir auf ihre Machbarkeit hinsichtlich technischer Anforderungen sowie Zeit- und Kostenvorgaben. In der weiteren Entwicklung erarbeiten wir Lichtkonzepte, optimieren diese Konzepte und überführen sie schließlich in eine serientaugliche Lösung.

Optimierung von Homogenität und Helligkeit durch Lichtsimulation

Strahlenbild-Helligkeitsverteilung-Drehknop-CoronaDie Lichtsimulation ist für uns innerhalb des Entwicklungsprozesses ein wertvolles Werkzeug, um die lichttechnischen Anforderungen innerhalb des vorgegebenes Kosten- und Zeitrahmens zu erfüllen. Durch die frühzeitige Analyse der zu erwartenden Beleuchtungsgüte können wir die Entwicklung von Beleuchtungselementen sehr zielgerichtet durchführen.

Mit Hilfe der Lichtsimulation ist es möglich, die Anzahl von kostenintensive Prototypen und Versuchsreihen zu reduzieren. Für die zielgerichtete Lichtsimulation bilden wir die Modelle mit geeigneten Randbedingungen, um die Realität möglichst exakt abzubilden. Hierfür sind unsere Kenntnisse über Lichtquellen, Materialien und die physikalischen Effekte des Lichtes unverzichtbar.

Bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess analysieren wir die zu erwartenden Beleuchtungsgüte. Wir interpretieren die Simulationsergebnisse und zeigen Ursachen möglicher Inhomogenitäten auf. Daraus erarbeiten wir Maßnahmen zur Optimierung von Homogenität und Helligkeit, um Ihre Entwicklungsziele zu erreichen.

Aufbau und Elemente einer Lichtsimulation

Lichtquellen:
Es gibt idealisierte Lichtquellen wie Punktlichtquellen, Laser oder Kugelstrahler. Darüber hinaus können auch reale Lichtquellen nachgebildet werden. Eine Vermessung liefert hierbei die Strahlencharakteristik (Rayfile) einer Lichtquelle. Auch können beliebige 3D-Flächen als Lichtquelle definiert werden, wie z.B. die Wendel einer Glühlampe.
Lichtleiter sind transparente oder transluzente Bauteile meist aus Kunststoffen wie PC oder PMMA. Sie transportieren das Licht von der Lichtquelle zu den beleuchteten Bereichen. Hierbei gelten die physikalischen Gesetze der Brechung, Reflektion, Transmission und Absorption.

Reflektoren:
Alle umgebenden Bauteile reflektieren Licht. Je nach Material und Oberflächenbeschaffenheit (z.B. poliert, Erodierstruktur) der Bauteile sind Reflexionsgrad und -charakteristik unterschiedlich. Reflexionen der Umgebung können genutzt werden, um den Wirkungsgrad / die Effizienz zu erhöhen. Sie können aber auch unerwünschtes Streulicht erzeugen.

Messflächen:
Messflächen werden überall dort definiert, wo eine Auswertung von Helligkeit und Lichtverteilung erfolgen soll. Dies kann eine Lichtaustrittsfläche sein oder eine angestrahlte Fläche. Es können auch über den Verlauf eines Lichtleiters Schnitte gelegt werden. Diese ermöglichen eine Analyse der Effizienz und eine Lokalisierung von Lichtverlusten.

Ergebnisse der Simulation

Bei einer Lichtsimulation wird der Verlauf von mehreren Millionen Lichtstrahlen berechnet, um eine realitätsnahe Lichtverteilung zu erhalten. Das Ergebnis kann als Leuchtdichte (cd/m² mit Blickwinkelabhängigkeit) oder als Beleuchtungsstärke (Lux) dargestellt werden.

Eine gute Möglichkeit zur Analyse und Vorauslegung von Lichtleitern ist die Strahlverfolgung. Dabei wird für einzelne Lichtstrahlen (ca. 100 – 10.000) simuliert, wie sie in den Lichtleiter einkoppeln, welchen Weg sie durch den Lichtleiter nehmen und wo sie wieder auskoppeln. So kann zum Beispiel überprüft werden, ob die Auslegungsabsicht erfolgreich umgesetzt wurde. Des Weiteren ist es möglich, Lichtverluste und unbeabsichtigtes Streulicht zu identifizieren.

Unser Tool für Ihre Lichtsimulation

Wir berechnen die Ausbreitung von Licht innerhalb Ihrer CAD-Daten.

  • Simulux

Lichtsimulation und Lichtleitertechnik

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