Wissenschaftler erforschen Technologie, um LED-Leuchten heller zu machen

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Die neue TIR-Technologie, die von Dr. Nguyen Doan Quoc Anh und seinen Kollegen entwickelt wurde, wird zur Herstellung von LED-Reflektoren eingesetzt, um die Beleuchtungseffizienz zu erhöhen und die Betriebskosten zu senken. Sie gewann den ersten Preis beim Science Initiative Competition 2023.

Das Projekt wurde von einem Forschungsteam der Fakultät für Elektrotechnik und Elektronik der Ton Duc Thang University durchgeführt, darunter Dr. Nguyen Doan Quoc Anh, Dr. Tran Dinh Cuong, Dr. Ho Dang Sang und Phan Thi Minh Man.

Die neue TIR-Linsentechnologie ist eine Totalreflexionslinse (auch Reflektor genannt), die an der LED-Lampe angebracht ist und das emittierte Licht nach vorne lenkt und gleichmäßiger verteilt. Die neue TIR-Linsentechnologie trägt dazu bei, die Kosten zu senken, die Effizienz und Gleichmäßigkeit der Lichtemission zu erhöhen und so die Qualität und Anwendung von LED-Lampen zu verbessern. Das Forschungsteam optimiert die Technologie außerdem für den Einsatz in zahlreichen LED-Produkten, die in den Bereichen Zivilbeleuchtung, Industrie, Landwirtschaft und Fischerei eingesetzt werden.

Dr. Quoc Anh, Vertreter des Forschungsteams, erklärte, dass die TIR-Linsenlösung in vielen kommerziellen LED-Leuchten weit verbreitet sei, da sie den einfallenden Lichtstrahl in einem größeren Winkel als herkömmliche Reflektoren oder andere Linsentypen anpassen könne. TIR-Linsen erreichen jedoch oft keine Totalreflexion, sodass ein weißer Haltering erforderlich ist, um den emittierten Strahl zu bündeln und ihn nach vorne zu fokussieren und so die Effizienz zu gewährleisten. „Der weiße Haltering kann eine Effizienz von 95,85 % erreichen, ist aber teuer“, sagte er.

Ein Beispiel für eine LED-Leuchte mit der neuen TIR-Linse. Foto: Forschungsteam. — Ein Beispiel für eine LED-Leuchte mit der neuen TIR-Linse. Foto: *Forschungsteam.*

Mit dem Ziel, die Qualität und Anwendung von LED-Leuchten zu verbessern, hat die Wissenschaftlergruppe eine neue TIR-Linsentechnologie erforscht und entwickelt, die ohne weißen Haltering auskommt (was zu einer Kostensenkung von 30 % beitragen würde). Sie erreicht insbesondere eine Lichtausbeute von über 95 % und eine gleichmäßigere Ausleuchtung als herkömmliche LED-Leuchten.

Dr. Quoc Anh sagte, das Forschungsteam habe die Idee bereits 2014 entwickelt und die Lichtverteilung verändert. Anschließend habe man die Farbveränderung untersucht, um die Lichteffizienz zu steigern und Kosten zu sparen. 2016 führten die Wissenschaftler Simulationen mit spezieller optischer Software durch und entwarfen und fertigten anschließend ein Modell. Nach über drei Jahren war die neue TIR-Linie fertig. Sie verfügt über einen Mehrsegmentkollimator (MSOC) und eine mehrstrukturierte optische Oberfläche (MSOS), um den Abstrahlwinkel des einfallenden Strahls anzupassen und das gesamte einfallende Licht zu reflektieren, um die Gleichmäßigkeit der Lichtemission zu erhöhen. Die neue Linse kann blaue und gelbe Lichtstrahlung neu verteilen und so die Qualität des weißen Lichts verbessern.

Zur Implementierung der Anwendung nutzte das Team Messgeräte für die Forschung, Maßmessungen, verglich die Ergebnisse mit den Probenergebnissen und führte eine Kalibrierung durch. Versuchsergebnisse zum Vergleich der Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung zeigen, dass der Leuchtgleichmäßigkeitsindex bei Verwendung der neuen TIR-Linse dem von Linse 1 um 122,4 % und dem von Linse II um 495,3 % bei einer Beleuchtungsfläche von 500 mm2 überlegen war. Dank dieses Erfolgs erhielt die Forschung zur neuen TIR-Linse 2022 ein USPTO-Patent (USA).

Nach einem langen Prozess der Entwicklung, Herstellung von Mustern und Patenterteilung erwarten Dr. Quoc Anh und seine Kollegen die Markteinführung des Produkts. „Die neue TIR-Linsentechnologie ist einfach zu handhaben, leicht einzusetzen und kann breit eingesetzt werden. Sie bringt einen wirtschaftlichen Mehrwert für die Gesellschaft und die Gemeinschaft“, sagte er.

Trinh Xuan Thang, stellvertretender Direktor des Zentrums für Forschung und Entwicklung von High-Tech-Parks im Ho-Chi-Minh-Stadt-High-Tech-Park, teilte VnExpress mit, dass das Produkt von Dr. Quoc Anh und seinen Kollegen eine neue Technologie mit einzigartigen Ideen sei.

Laut Herrn Thang ist die hohe Gleichmäßigkeit eines der Hauptprobleme bei der Verwendung weißer LEDs. Darüber hinaus ist die Energieeffizienz von LEDs ein wichtiges Anliegen von Herstellern und Anwendern. Die TIR-Linsentechnologie ermöglicht den Einsatz von LEDs in der Beleuchtung mit hochwertigen Lichtquellen (erreicht höhere Gleichmäßigkeit der LED-Lichtfarbe) und hoher Energieeffizienz, die mit den weltweit führenden Technologien mithalten kann.

„Die Autorengruppe hat Ideen und Technologien entwickelt, die große Probleme bei der Verwendung von LEDs lösen, sodass die Möglichkeit einer Kommerzialisierung durchaus realistisch ist“, sagte Dr. Ladder.

Dr. Nguyen Doan Quoc Anh (Mitte) erhielt den ersten Preis des Wissenschafts-Innovationswettbewerbs 2023 für eine neue TIR-Linsenlösung für Hochleistungs-LEDs. Foto: Giang Huy — Dr. Nguyen Doan Quoc Anh (Mitte) erhielt den ersten Preis des Wissenschafts-Innovationswettbewerbs 2023 für eine neue TIR-Linsenlösung für Hochleistungs-LEDs. Foto: *Giang Huy*

Das Projekt von Dr. Nguyen Doan Quoc Anh wurde von der Jury aufgrund seiner guten Idee und seines methodischen und detaillierten Forschungsprozesses sehr geschätzt. Wissenschaftlern zufolge ist eine Kommerzialisierung unter Einhaltung industrieller Standards durchaus möglich. Das Produkt erhielt den ersten Preis im Wert von 70 Millionen VND beim Science Initiative Competition 2023.