UNESCO und SPIE ernennen das Jahr 2015 zum internationalen Jahr des Lichts – Dank LUXeXceL auch ein Thema für 3D-Druck.

Die UNESCO (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization) und SPIE, eine non-profit Organisation für Optik und Photonik, wollen damit das Bewusstsein gegenüber Lichtverschmutzung erweitern. Lichtverschmutzung ist vielleicht nicht jedermann ein Begriff, doch betrifft es so gut wie alle Menschen der Welt.

Lichtverschmutzung bedeutet, dass es auch in der Nacht nicht wirklich dunkel ist. Überall auf der Welt leuchten Straßenlampen, Werbeschilder und Häuserbeleuchtungen. Dies stört nicht nur den gesunden Schlaf und Rhythmus der Menschen, sondern beeinflusst auch die Umwelt. Tiere leiden unter den Bedingungen.

Aber wie weit ist es mit der Lichtverschmutzung? – In einem Interview berichtet Venue über das Phänomen. 80% der Kinder in den USA werden nie einen Sternenhimmel sehen und 20% des globalen Energieverbrauchs wird für die Erzeugung von Licht aufgewendet.

Bis jetzt ein sehr netter Artikel aber was hat das mit 3D-Druck oder Additiver Fertigung zu tun?

Tja – LUXeXceL, der niederländische Hersteller von Hochleistungsoptik setzt auf additiv gefertigte Linsen. Die so gefertigten Linsen erlauben den Designern mehr Spielraum des Möglichen. Speziell angepasste optische Elemente können zum Beispiel die Straßenbeleuchtung viel effizienter gestalten und für weniger Umgebungslicht sorgen.

Oft produzieren Lampen zu wenig oder zu viel Licht an den falschen Stellen. Dies kann mit individueller Optik geändert werden.

Im folgenden Artikel von Paso Vahimaa, Kuldeep Vali und Richard van de Vrie dreht es sich um die “Beleuchtungsdiät”.

Anfang des Gastbeitrags:

Planet Erde auf Beleuchtungsdiät

Plädoyer für eine effizientere Nutzung unserer Lichtressourcen

Mindestens 20% unseres globalen Energieverbrauchs geht auf das Konto der Beleuchtung. Als Bewohner des Planeten Erde wissen wir, dass wir mit Sorgfalt handeln und Lösungen finden müssen, um unsere globalen Ressourcen zu schonen. Energieverschwendung und Lichtverschmutzung sind heute wichtige Probleme. Forscher warnen uns, dass der wachsende Einsatz von Beleuchtung große Auswirkungen auf das Leben aller Kreaturen auf unserer Erde hat. Diese Verschmutzung trübt nicht nur unseren Blick auf den wunderbaren Nachthimmel, sondern stellt auch eine Verschwendung von Energie, Ressourcen und Geld dar. Sie hat störende Auswirkungen auf Tiere und stellt einen potenziellen Risikofaktor für Krankheiten dar. Organisationen wie die UNESCO und SPIE haben 2015 zum Internationalen Jahr des Lichts und der lichtbasierten Technologien (IYL 2015) ausgerufen. Damit soll das Bewusstsein für die großen Herausforderungen der Beleuchtungsindustrie wie Lichtverschmutzung und Verfügbarkeit künstlicher Beleuchtung in Ländern der Dritten Welt geschaffen und der Fokus auf sie gelegt werden.

Lichtverteilung, eine Frage der Optik

Wir alle kennen die schönen Bilder von Weltraumsatelliten, die zeigen, wie hell vor allem die westliche Welt nachts leuchtet. Helle Flächen sind in den Gegenden zu beobachten, in den Menschen leben. Aber haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, dass alles aus dem Weltall gesehene Licht verschwendetes Licht ist? Und wenn wir dieses Licht sogar aus dem Weltall sehen, können wir nur raten, welche Auswirkungen diese gewaltige Menge von zusätzlichem Licht auf unsere Natur hat.

Schauen Sie sich einmal um und achten Sie auf unsere Beleuchtungskörper. Wir sehen, dass Gewächshäuser in den Himmel leuchten, dass die Hälfte der Straßenlampen in unsere Schlafzimmer scheinen, wir akzeptieren eine runde Lichtverteilung auf einem viereckigen Gemälde. Wie schwierig ist es, ein Objekt wahrheitsgetreu zu akzentuieren? Hier geht es um die Optik, die in den Leuchtkörpern und Lampen verwendet wird.

In vielen Gebäuden, Anlagen, Straßen und Häusern haben wir Probleme mit der Effizienz der Beleuchtung. Oft gibt es zu viel oder, im Gegenteil, nicht genug Licht. Wenn wir in der Lage wären, die Lichtabgabe zu kontrollieren und diese Abgabe für jede Anwendung oder jedes Projekt individuell zu regeln, könnten wir eine Menge Energie und Ressourcen sparen. Durch die Anpassung Ihrer Optik an Ihre individuellen Bedürfnisse kann die Lichtverschmutzung rasch gesenkt werden.

Standardisierungsbemühungen der Lichtindustrie

Um die Lichtabgabe zu steuern, verwenden die Hersteller in der Lichtindustrie verschiedene Linsen und Reflektoren. Eine Linse ist erforderlich, um das Licht von einer Lichtquelle an die gewünschte Stelle zu lenken. Der Prozess der Massenfertigung von Linsen erfordert teure Gussformen und Volumenaufträge für Linsen. Es ist preislich einfach nicht darstellbar, für jedes Projekt oder jede Anwendung individuelle Optiken herzustellen. Die Folge dieser Tatsache ist, dass die Beleuchtungshersteller sich in einem Dilemma befinden. Investitionen in Gussformen und Lagerbestände von Optiken sind riesig, während andererseits sich die LED-Lichtquellen so schnell verbessern, dass Leuchtenkollektionen regelmäßig modernisiert werden müssen. Dies verursacht hohe finanzielle Abschreibungen und Stapel von verschwendeten Linsen, Gussformen und anderen Bauteilen. Aus diesem Grunde verwenden Hersteller oft erschwinglichere Standardlinsen, was wiederum zur Folge hat, dass wir unsere Beleuchtung nicht steuern können, Energie verschwenden und Lichtverschmutzung verursachen.

Derzeit treibt die Global Lighting Association eine Standardisierung voran und hat das Zhaga-Konsortium gegründet, ein Konsortium von Unternehmen der Beleuchtungsindustrie, das versucht, Spezifikationen zu entwickeln, die die Austauschbarkeit von LED-Lichtquellen ermöglichen soll, die von verschiedenen Herstellern in der ganzen Welt produziert werden. Dies ist eine lobenswerte Initiative zur Förderung der Anwendung der energiesparenden LED-Lichtquellen, aber auf der anderen Seite ist es ziemlich schwierig, für über 5000 Beleuchtungshersteller auf der Welt eine Standardisierung zustande zu bringen, die ja in einem sich schnell verändernden Umfeld wettbewerbsfähig bleiben müssen!

Digitale Produktion im 21. Jahrhundert

Der traditionelle Herstellungsprozess wird im digitalen Zeitalter von einem Herstellungsprozess ersetzt, bei dem rund um die Uhr aus der CAD-Datei Fertigprodukte entstehen. Verschiedene Typen von 3D-Druckern stellten Funktionsteile in Metall, Kunststoff und sogar Elektronik auf Anforderung her. In den letzten Jahren hat die Branche der 3D-Drucker-Hersteller schnell Verbesserungen bei Präzision, Geschwindigkeit und Qualität der erzeugten Produkte erzielt. Zu Beginn dieser Entwicklung diente der 3D-Druck eher dem Zweck der Prototypenproduktion. Inzwischen haben wir es aber mit einer wachsenden Zahl von Druckplattformen zu tun, die für die Fertigung ausgelegt sind. Anstelle von Lagerhäusern voller Bauteile verwenden wir in Zukunft Computer, in denen Bestände an Bauteilen gespeichert und leicht angepasst werden können. Die Additive Fertigung bietet der Industrie praktisch unbegrenzte Möglichkeiten auf den Kunststoff-, Metall-, Elektronik- und Photonik-Märkten. Im 3D-Druck gefertigte Produkte werden in Zukunft für verschiedene Branchen der Stand der Technik sein.

Austauschbare Linsen zur Verringerung der Luftverschmutzung

Wird die digitale Fertigungsrevolution des 21. Jahrhunderte der Beleuchtungsindustrie helfen, die Lichtverschmutzung zu verringern? Kann eine solche digitale Fertigung das Standardisierungsbemühen von Zhaga zur Förderung der Austauschbarkeit von LED-Beleuchtungsmodulen unterstützen? Oder sollten wir damit beginnen, die Lichtverschmutzung mit leicht austauschbaren Linsen zu verringern?

Weil die nach dem Modell der alten Schule gegossenen Produkte nicht mehr mit den modernen Anforderungen Schritt halten, hat das niederländische Unternehmen LUXeXceL die Grundlage für einen radikal neuen Ansatz für den Entwurf und die digitale Fertigung von Linsen geschaffen. Diese neue Plattform für die Additivfertigung produziert erschwingliche sekundäre LED-Linsen in Tagen anstelle von Monaten. Diese Plattform ermöglicht es Beleuchtungsherstellern, die Linse individuell auf das Projekt, die Anwendung oder sogar ein einzelnes Produkt zuzuschneiden. Auf diese Weise kann die Industrie den Leuchtkörper in hohen Volumina herstellen und damit die Produktionskosten reduzieren und gleichzeitig die Lichtabgabe dieser Standard-Leuchtkörper mittels austauschbarer, in 3D-Druck hergestellter Linsen individualisieren, die in Mengen von 1 Stück bis zu Tausenden von Stücken in Tagen rund um die Welt befördert werden können. Dieser neue Beleuchtungsansatz des digitalen Zeitalters erlaubt es Beleuchtungsdesignern, die am besten individualisierte Lichtverteilung der Beleuchtungskörper zu wählen, die sie in ihren Projekten vorschreiben. Dieser neue Ansatz verringert die Verschwendung von optischen Bauteilen und Ressourcen, senkt den Energieverbrauch weiter und vermeidet eine Menge unnötiger Lichtverschmutzung!

Internationales Jahr des Lichts 2015 (IYL 2015)

Wir sollten nicht unterschätzen, wie wichtig es ist, unseren Planeten pfleglich zu behandeln. Wir sollten daher der UNESCO und der SPIE in diesem internationalen Aktionsjahr helfen, die Beleuchtung in jedem Beleuchtungsentwurf zu verbessern.

Wenn Produktdesigner, Optikfachleute, Beleuchtungsindustrie, Entwicklern optischer Softwaretools und Lichtbenutzer zusammenarbeiten, können wir sicher eine Menge erreichen und unsere Beleuchtung überall verbessern.

Auf diese Weise können wir nicht nur zur Verringerung der Luftverschmutzung in diesem Jahr, sondern auch in den folgenden Jahren beitragen!

Pasi Vahimaa – Professor at the University of Eastern Finland

Pasi Vahimaa got his MSc in 1994 and PhD in 1996, both in Department of Physics in University of Joensuu. He has been a research fellow and senior assistant in University of Joensuu and Research manager in Heptagon Oy before becoming a professor in theoretical optics in 2007. His long-term scientific visits in foreign universities includes 2 months in University Roma 3 (Rome, Italy) and 6 months in Friedrich-Schiller Univeristet (Jena, Germany)

His research interests include micro-optics, nanophotonics, biophotonics, physical optics, electromagnetic optics, diffractive optics, and optical coherence theory. He is leader of Biophotonic research group and The Scientific Director of the Institute of Photonics in University of Eastern Finland. He has published over 70 articles in peer-reviewed scientific journals and over 50 other publications. He is member of Finnish Optical Society.

His teaching experience includes Thermodynamics, Quantum mechanics, Quantum physics, Physical optics, and Solid state physics.

Kuldeep Vali Managing Director of Light Union Ltd

Kuldeep Vali is the founder of LightUnion Limited that is successfully consulting with number of lighting technology start-ups & helping them establish their presence in EMEA market.  He has 19 years of international experience in the lighting industry covering Lighting Design, Sales, Marketing & Leadership roles in Asia, Middle East & Europe. During 10 years of career at Philips Lighting, he successfully led many business transformations like setting up of projects business in Middle East, European LED luminaire portfolio & International Specification Business. Kuldeep globally headed Concord Lighting at Havells Sylvania during which his business won many prestigious product design awards like FX Awards, Lighting Design Awards & Lux Awards.

Kuldeep worked on lighting of several prestigious & cutting edge projects including Doha Asian Games, Yas Island Abu Dhabi, Sheremetyevo Airport Moscow, Aston Martin showroom, Snog stores, Bahrain Museum & Platfrom 5 Sunderland with top design studios like Speirs & Major Associates, Jason Bruges Studio, Cinimod Studio, Licht Kunst Licht, Lighting Design House, Foster + Partners & Zaha Hadid Architects. At Concord Lighting he set up collaborative art projects: “21 Century Light Space modulator” with Jason Bruges Studio & “One Beam of Light” campaign with Light Collective before creating LightUnion in March 2013.

Richard van de Vrie – Founder of LUXeXceL

Richard van de Vrie is a visionary industry innovator with over 25 year experience in the lighting industry. He was previously the CEO of Lighting Partner BV and a vice president of Sylvania Lighting and Lighting Science Group, both listed on international stock markets. He has held positions in corporate management, business development, brand positioning, and marketing at lighting fixture and light source manufacturing companies. He has built global platforms and developed and launched new innovative products, collections, and global brands. In 2009, he founded the LUXeXceL