Kunststoffoptik für LED-Beleuchtung: Anwendungen, Marktübersicht, Spezifikation und Fertigung. Referent: Dipl. Ing. Bernhard Willnauer

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1 Kunststoffoptik für LED-Beleuchtung: Anwendungen, Marktübersicht, Spezifikation und Fertigung Referent: Dipl. Ing. Bernhard Willnauer

2 Unternehmen VIAOPTIC ( Unternehmensstandort: VIAOPTIC GmbH Am Leitzpark Wetzlar ( Mitarbeiter: 65 ( Erfahrungen: Mehr als 35 Jahre (Kunststoffoptik) ( Zertifizierung: ISO 9001: 2008, ISO-TS 16949: 2010 ( Branchen: Automotiv, Sensorik, Beleuchtung, Medizintechnik 2 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

3 Gliederung ( Unternehmen Viaoptic GmbH ( LED Anwendungsgebiete Beleuchtung ( LED das Lichtmedium der Zukunft ( Ablauf einer Leuchtenentwicklug ( LED Kunststoffotik ( Standard Optik ( Individual Optik ( Herausforderungen für Leuchtenhersteller ( Trend 3 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

4 LED Anwendungsgebiete Beleuchtung LED-Lighting Residential <25W oder 3,000lm Commercial 15W 75W oder 1.000lm lm Outdoor and Infrastructure 35W 250W oder 2.500lm lm 4 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

5 LED das Lichtmedium der Zukunft Marktentwicklung Quelle: MC Kinsey, Lighting the way: Perspectives on the global lighting market Neue Produktentwicklungen konzentrieren sich seit einigen Jahre auf reine LED Lösungen Wachstum der Optik für Bleuchtungsanwendungen wächst annähert proportional zum LED Wachstum - CAGR 35% 5 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

6 LED das Lichtmedium der Zukunft Produktkategorien Low Power < 10 lm / LED Mid Power bis zu 600 lm/led SMD LEDs SMD LEDs High Power bis zu 5000 lm/led SMD LEDs Multichip LEDs Superflux LEDs Chip on Board LEDs Quelle: Osram 6 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

7 Beispielablauf einer Leuchten Entwicklung - Leuchten Design + Konzept - Gehäuse: Größe und Form - Beleuchtungsziel - LED Auswahl - Helligkeit / Anzahl - Farbtemperatur / CRI - Gehäusekonzept / Abstrahlverhalten >20 LED Hersteller Über verschieden LED Typen für Beleuchtungsanwendungen - Elektronikkonzept - Leiterplattendesign - Leiterplattenmaterial - Anforderungsprofil Optik - Abstrahlcharakteristik - Größe, Form - Material - Befestigung 7 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

8 Kunststoff Sekundäroptiken Kunststoff Sekundäroptik für Beleuchtungsanwendungen Standard Optik Individual Optik >10 Anbieter weltweit Über verschiedene Optiken für Beleuchtungs-anwendungen verfügbar >20 Anbieter weltweit Regionale Ausrichtung Enge Kunden Lieferanten Partnerschaft 8 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

9 Standard Sekundäroptik Vorteile + Geringe Initialkosten + Schnelle Verfügbarkeit von Mustern + Breites Angebot Nachteile Teilepreise relativ hoch Verfügbarkeit nicht immer garantiert Hohe Toleranzbreite Gefahr der Abkündigung Optik für neue LED Typen nur verzögert verfügbar 9 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

10 Beispiel Selection Tool für Standard Optik xy Quelle: Osram 10 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

11 Standard Sekundäroptik Hinweise Bei der Auswahl zu beachten: Spezifikation meist nur für eine Beispielanwendung verfügbar Selten verlässliche Toleranzangaben oft nur grobe Allgemeintoleranzen vorhanden Oberflächenspezifikation und Fehlergrößen (Einschlüsse) meist offen gehalten Materialangaben sehr allgemein gehalten 11 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

12 Individual Sekundäroptik Nachteile Hohe Initialkosten für Entwicklung und Werkzeuge Lange Werkzeugerstellungszeiten Musterteile relativ teuer Vorteile + Hohe verlässliche Qualität + Niedrige Teilepreise + Gutes Integrationspotential + Freies Design und Materialwahl + Exklusive Verfügbarkeit + Schnelle Anpassung an neue LEDs Bild Individual Optik (PH) 12 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

13 Individual Sekundäroptik Morphologischer Ansatz Input: Abstrahlcharakteristik Temperaturbereich Stückzahlen UL Listing benötigt UV Beständigkeit Befestigungskonzept Verpackung Prüfkonzept LED Auswahl Bauraumsituation Entwicklung Parametrisierte Entwicklung: Standard nutzen Vorhandene Konzepte abwandeln Nutzung von vorhanden Daten Prototypen Modifikation von vorh. Teilen Werkzeug Stammwerkzeug Konzept: nur die Konturbildenden Teile werden neu erstellt 1-fach Ausführung Fertigung Schüttgut Fertigung und Lieferung Komplexe Neuentwicklung: Konzeptentwicklung Optische Berechnung LED Strahldaten Ermittlung Farbmetrische Betrachtung Mechanische UP Bearbeitung Großserienwerkzeug: Mehrkavitäten Umfangreiche Sensorik Automatisierte Großserienfertigung Individual Optik ist gut an die jeweilige Applikation skalierbar 13 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

14 Herausforderung für Leuchtenhersteller Lichtquelle wird Teil der Leuchte Lebensdauer der Elektronik LED Entwicklung sehr dynamisch Herausforderungen für LED Leuchten hersteller LED Hersteller bzgl. Qualität schwer zu involvieren Alterung der LED und Optik Hoher Entwicklungsund Zulassungsaufwand Leuchtenhersteller wünschen sich traditionelle Leuchtmittel zurück 14 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

15 Trend Modulstandard In der Beleuchtungsindustrie war es gängig standardisierte Leuchtmittel einzusetzen Bei der LED ist dies anders, dort besitzt jedes Produkt der jeweiligen LED-Hersteller unterschiedliche: elektrische, mechanische, thermische und optische Merkmale Ziel ist die Austauschbarkeit der LED-Lichtquelle für den Hersteller und Endkunden Quelle: Zhaga 15 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

16 Trend Kunststoffoptik TIR Optik ist nach wie vor die am meisten verwendete Kunststoffoptik für LEDs Reflektoren kommen immer öfter zum Einsatz Linsenarrays dominieren die Straßenbeleuchtungsanwendungen Silikon als Premiumwerkstoff gewinnt langsam an Bedeutung Freiformoptiken sind Standard 16 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

17 Zusammenfassung Kunststoffoptik für Beleuchtungsanwendung erfahren ein extremes Wachstum in den nächsten Jahren LED Markt ist sehr dynamisch, stark fragmentiert und wenig standardisiert Standard Optik ist variantenreich verfügbar Individual Optik ist gut an die jeweilige Applikation skalierbar Modulstandards wie Zhaga werden den Markt verändern 17 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Viaoptic GmbH Am Leitz-Park Wetzlar, Germany Phone: info@viaoptic.de 18 / B. Willnauer / VIAOPTIC 2013