Freiformoptiken

Unser Leistungsangebot

Als Freiformoptiken werden brechende und reflektierende Oberflächen bezeichnet, die sich von typischen sphärischen und asphärischen Geometrien deutlich unterscheiden. Für Kunden aus Forschung und Industrie entwickelt das Fraunhofer ILT maßgeschneiderte Freiformoptiken für Anwendungen in verschiedenen Branchen. Zum Einsatz kommen diese Optiken beispielsweise im Bereich der Allgemein-, Straßen- und Architekturbeleuchtung. Sie steigern Energieeffizienzen und senken Betriebskosten.

Angepasste optische Freiformflächen ermöglichen die Umverteilung von Leistung durch Lichtbrechung und -reflexion. Ein Ziel ist hier beispielsweise mit einer minimalen Anzahl optischer Flächen die gewünschte Leistungsdichteverteilung bei maximaler Lichtleistung zu erhalten. Das Fraunhofer ILT entwickelt Algorithmen zur Auslegung von optischen Freiformflächen, mit denen beispielsweise brechende und reflektierende Oberflächen in einem optischen Element kombiniert werden können. Durch das Optikdesign entstehen virtuelle Prototypen, deren Eigenschaften mit Simulationssoftware überprüft werden. Kommerzielle und selbst entwickelte Tools helfen dabei, die lichttechnische Funktion zu verifizieren und den Einfluss von Fertigungs- und Montagetoleranzen zu bestimmen.

Das Leistungsangebot des Fraunhofer ILT umfasst die Realisierung der Ideen vom virtuellen Prototyp über die fertigungsangepasste Auslegung und Vermessung, Charakterisierung und Funktionsüberprüfung von hergestellten Optiken bis hin zu Simulationen und Beratung. 

Hocheffiziente LED-Freiform-Optiken zur Straßenbeleuchtung.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Hocheffiziente LED-Freiform-Optiken zur Straßenbeleuchtung.

Beleuchteter Straßenabschnitt, Reduktion eingesetzter Leuchten.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Beleuchteter Straßenabschnitt, Reduktion eingesetzter Leuchten.

Kompakte Freiformlinse für einen Nebelscheinwerfer.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Kompakte Freiformlinse für einen Nebelscheinwerfer.

Auslegung von hocheffizienten LED-Freiformoptiken für

  • Allgemein- und Architekturbeleuchtung
  • individuell angepasste Beleuchtungs-Geometrie
  • Prozessbeleuchtung
  • automobile Anwendungen
  • LED-Faserkopplung

Prototypenentwicklung

  • Virtual Prototyping
  • Optikdesign-Aufbereitung für die Fertigung

Messtechnik für Beleuchtungsanwendungen

  • Leuchtdichte- und Beleuchtungsstärkemessungen
  • One-Shot-Messungen von Lichtstärkeverteilungskurven (LVK)
  • Abgleich zwischen Simulation und Experiment

Broschüren und Flyer

Unsere Broschüren und Flyer vermitteln einen schnellen Einblick in unser Leistungsangebot »Freiformoptiken«. Detaillierte Informationen und einzelne Projektergebnisse finden Sie auch im Reiter »Projektergebnisse«.

 

Broschüre »Freiformoptik-Design«

 

Broschüre »Optik-Design und Diodenlaser«

 

Flyer »Freiformoptiksoftware-Bibliothek«

Publikationen

Wang, X., Liu, H., Juschkin, L., Li, Y., Xu, Y., Quan, X. Lu, Z.:
Freeform lens collimating spectrum-folded Hadamard transform near-infrared spectrometer
Opt. Comm. 380, 161-167 (2016)

Hopmann, C., Brecher, C., Loosen, P., Röbig, M., Meiers, B., Berens, M.:
Mit Kunststoff in die optische Zukunft
Kunststoffe 2014 (10), 154-159 (2014)

Wester, R., Müller, G., Völl, A., Berens, M., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Designing optical free-form surfaces for extended sources
Opt. Expr. 22, (S2), A552-A560 (2014)

Bruneton, A., Bäuerle, A., Wester, R., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Limitations of the ray mapping approach in freeform optics design
Opt. Lett. 38 (11), 1945-1947 (2013)

Bruneton, A., Bäuerle, A., Wester, R., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
High resolution irradiance tailoring using multiple freeform surfaces
Opt. Expr. 21, Nr. 9, 10563-10571 (2013)

Wester, R., Bäuerle, A.:
Light shaping for illumination
Adv. Opt. Technol. 2 (4),301-311 (2013)

Bäuerle, A., Bruneton, A., Westerm R., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Algorithm for irradiance tailoring using multiple freeform optical surfaces
Opt. Expr. 20, Nr. 13, 14477-14485 (2012)

Bruneton, A., Bäuerle, A., Traub, M., Wester, R., Loosen, P.:
Irradiance tailoring with two-sided, Fresnel-type freeform optics
In: Nonimaging Optics: Efficient Design for Illumination and Solar Concentration IX, San Diego, California, USA , August 12, 2012. Proc. SPIE  8485, 1-7 (2012)

Wester, R.,  Bruneton, A., Bäuerle, A.,  Stollenwerk, J.,  Loosen, P.:
Irradiance tailoring for extended sources using a point-source freeform design algorithm
Optical Systems Design 2012. Barcelona, Spain, November 26, 2012. Proc. SPIE  8550, 85502 
(2012)

Bäuerle, A., Schnitzler, C., Wester, R., Kirsten, M., Schlüter, H., Tewes, M., Laschefski, H., Loosen, P.:
Optical system design for a reflector-based LED food lighting module.
Proc. SPIE 8123, 812306 (7 S.), 2011

Bruneton, A., Bäuerle, A., Loosen, P., Wester, R.:
Freeform lens for an efficient wall washer.
Proc. SPIE 8167, 816707 (9 S.), 2011

Bäuerle, A., Wester, R., Schnitzler, C., Loosen, P.
Design of efficient freeform lenses for mass-market illumination applications using hybrid algorithms
Proc. SPIE 7788, 778807 (10 S.)
2010