MENTOR GmbH LED Lighting & light guides

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1 MENTOR GmbH LED Lighting & light guides Thomas Kümpfel Leiter Fachgruppe Licht / Head of light development section MENTOR GmbH & Co. Präzisions-Bauteile KG Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen. 1

2 Precision & Quality Color & Brightness Individual LED bought from the shelf Same color? Same Brightness? Same perception? feeling of quality? Critical you factors are most for often LED aware behaviour of Quality are Binning, when and ist Temperature not there 2 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

3 Precision & Quality Binning Color & Brightness groups Example: OSRAM LCW CR7P Brightness LED from manufacturer with choosen binning classes Smaller margin of Tolerance for color and brightness Color 3 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

4 Precision & Quality Hardware & Software How to get defined color and brightness every time? PCB with Microcontroller and LED Software Critical: Correct calibration before & accurate live temperature measurement Intelligence through algorithms and calibration 4 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

5 Precision & Quality Hardware & Software What kind of Possibilities within a system? Color Keep Mixing color and, change Welcome brightness of scenarios Puls Dimming constant width (several modulation LED) over binning, % temperature, Chip (PWM) age. 5 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

6 Precision & Quality Hardware & Software Whats the challenge? Reflector design Lens Design Make the system right, not just individual LED 6 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

7 ambient lighting Ambient illumination Light guide Automotive interior Copyright: Audi increase safety Light guide increase passengers comfort increase the unique factor of the OEM Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

8 Ambient illumination Light guide Ambient lighting system Prismatic light guide elliptical cross section total length > 600mm more then 150 prisms Light Mix 8 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

9 Color mixing after LED Mixing Rod 10mm Ambient illumination Light guide mixing rod Mixing Rod 15mm Setup Mixing Rod 25mm Mixing Rod 30mm 9 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

10 Ambient illumination Light guide Ambient lighting system Prismatic light guide elliptical cross section total length > 600mm more then 150 prisms Light Mix Light travel 3D geometry length 10 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

11 Total internal reflection Ambient illumination Light guide n 1 < n 2 material 1 n 1 α material 2 n 2 β 11 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

12 Ambient illumination Material properties Color shift over lenght Lenght (mm) de(u v ) PMMA Polycarbonate (PC) Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

13 Surface roughness Ambient illumination Light guide optimum surface non-optimum surfaces results in light losses inhomogeneity maybe hot-spots non-optimum surface 13 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

14 Ambient illumination Light guide Ambient lighting system Prismatic light guide elliptical cross section total length > 600mm more then 150 prisms Light Mix 3D geometry length Light travel surface material Light output surface material prism geometry & pattern 14 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

15 Prism optimization Ambient illumination Light guide initial guess - one night (approx. 10h) optimization process - illuminance optimization - traced 100x10 3 rays per loop ( loops) - merit function on max. flux output and max. homogeneity end of optimization procedure 15 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen. 15

16 Ambient illumination Light guide production 16 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

17 Ambient illumination Light guide output Measurement & Simulation Simulation Measure 17 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

18 Pre-Development Customer Specification Optical concepts Conctruction(CAD) Light simulation (CAE) Assessment Number of parts Material properties limitations optimizations documentation Development Lighting group Source choice Optical layout Electronics group PCB Circuit Thermic Construction group Construction suitable for production Tool manufacture Prototyping group Prototyping Measurement Light development CAD CATIA CREO Light simulation SPEOS Lucidshape Lighttols Zemax Laboratory Measure Development Workflow Concept choice Customer orientated development (ASPICE Process) Prototyping Development suitable for production 18 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

19 Thank you MENTOR know how - Optics, illumination & measurement - Electronics - Tool making - Production (Specialist for light guides) - Assembly 19 Alle Rechte bei, auch für Schutzrechtsanmeldungen.

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