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 erhielt 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.

Bei der neuen TIR-Linsentechnologie handelt es sich um eine Totalreflexionslinse (auch Reflektor genannt), die an der LED-Leuchte angebracht ist, um das gesamte emittierte Licht nach vorne zu lenken und das Licht gleichmäßiger zu verteilen. Die neue TIR-Linsentechnologie trägt dazu bei, Kosten zu senken, die Effizienz und Gleichmäßigkeit der Lichtemission zu erhöhen und so die Qualität und Anwendung von LED-Leuchten zu verbessern. Das Forschungsteam optimierte die Technologie außerdem, sodass sie auf viele verschiedene LED-Produkte angewendet werden kann, die in den Bereichen zivile Beleuchtung, Industrie, Landwirtschaft und Fischerei eingesetzt werden.

Dr. Quoc Anh, Vertreter des Forschungsteams, teilte mit, dass die TIR-Linsenlösung in vielen kommerziellen LED-Leuchten weit verbreitet sei, da sie den einfallenden Lichtstrahl in einem größeren Winkel ausrichten könne als herkömmliche Reflektoren oder andere Linsentypen. TIR-Linsen erreichen jedoch häufig keine vollständige interne Reflexion, sodass ein weißer Haltering erforderlich ist, um den emittierten Strahl zurückzuhalten und nach vorne zu fokussieren und so die Leistung sicherzustellen. „Der weiße Sicherungsring kann einen Wirkungsgrad von 95,85 % erreichen, aber die Kosten sind hoch“, sagte er.

Eine neue LED-Leuchte mit TIR-Linse. Foto: Forschungsteam. — Eine neue LED-Leuchte mit TIR-Linse. Foto: *Forschungsteam.*

Mit dem Ziel, die Qualität und Anwendung von LED-Leuchten zu verbessern, hat eine Gruppe von Wissenschaftlern eine neue TIR-Linsentechnologie erforscht und entwickelt, die ohne den Einsatz eines weißen Halterings auskommt (was zu einer Senkung der Produktkosten um 30 % beiträgt). Insbesondere wird eine Lichtausbeute von über 95 % erreicht, mit einer gleichmäßigeren Ausleuchtung als bei aktuellen handelsüblichen LED-Leuchten.

Dr. Quoc Anh sagte, dass das Forschungsteam die Idee bereits 2014 hatte und daraufhin die Lichtverteilung änderte. Untersuchen Sie Farbänderungen, um Möglichkeiten zur Steigerung der Effizienz und Kosteneinsparung zu finden. Im Jahr 2016 simulierten Wissenschaftler Berechnungen mit spezieller optischer Software und entwarfen und fertigten anschließend das Modell. Nach mehr als drei Jahren ist die neue TIR-Linse geboren, einschließlich Mehrsegmentkollimator (MSOC) und mehrstrukturierter optischer Oberfläche (MSOS), um den Emissionswinkel des einfallenden Strahls anzupassen und eine Totalreflexion des einfallenden Lichts zu erreichen, um die Gleichmäßigkeit der Emission zu erhöhen. Dies bedeutet, dass die neue Linse die blaue und die gelbe Lichtstrahlung neu verteilen kann und dadurch die Qualität der weißen Lichtfarbe verbessert.

Zur Bereitstellung der Anwendung verwendet das Team Messgeräte für die Forschung, Messung, den Vergleich der Ergebnisse mit Probenergebnissen und die Kalibrierung. Versuchsergebnisse zum Vergleich der Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung zeigen, dass der Leuchtgleichmäßigkeitsindex bei Verwendung der neuen TIR-Linse bei einer Beleuchtungsfläche von 500 mm2 um 122,4 % besser ist als bei Linse 1 und um 495,3 % bei Linse II. Dieser Erfolg verhalf der neuen TIR-Linsenforschung im Jahr 2022 zu einem Patent des USPTO (USA).

Nach einem langen Prozess der Entwicklung, Herstellung von Mustern und Erlangung von Patenten erwarten Dr. Quoc Anh und seine Kollegen, dass das Produkt auf den Markt kommt. „Die neue TIR-Linsentechnologie ist einfach zu verwenden, leicht einzusetzen, kann breit eingesetzt werden und bringt der Gesellschaft und der Gemeinschaft einen wirtschaftlichen Mehrwert“, sagte er.

Dr. 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 besteht eines der größten Probleme bei der Verwendung von LEDs, die weißes Licht aussenden, darin, eine hohe Gleichmäßigkeit zu erreichen. Darüber hinaus ist auch die Energieeffizienz von LED-Leuchten für Hersteller und Anwender von größter Bedeutung. Die TIR-Linsentechnologie ermöglicht den Einsatz von LEDs in der Beleuchtung mit Lichtquellen höherer Qualität (wodurch eine höhere Gleichmäßigkeit der LED-Lichtfarben erreicht wird) und hoher Energieeffizienz, die mit den heute weltweit führenden Technologien vergleichbar ist.

„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. Thang.

Dr. Nguyen Doan Quoc Anh (Mitte) erhielt den ersten Preis im Science Initiative Competition 2023 mit einer neuen TIR-Linsenlösung für Hochleistungs-LEDs. Foto: Giang Huy — Dr. Nguyen Doan Quoc Anh (Mitte) erhielt den ersten Preis im Science Initiative Competition 2023 mit einer neuen TIR-Linsenlösung für Hochleistungs-LEDs. Foto: *Giang Huy*

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