Kurzbeschreibung
In unterschiedlichsten Produkten wie Smartphonekameras, Fahrzeugscheinwerfern und laserbasierter Messtechnik kommen optische Elemente wie Linsen und Spiegel zum Einsatz, welche ausgelegt, gefertigt und justiert werden müssen. Zurzeit werden für die Auslegung stark vereinfachte Modelle genutzt, welche sich gut für die rechnergestützte Optimierung eignen. Durch die getroffenen Vereinfachungen lassen sich jedoch systemrelevante Größen wie beispielsweise der Wirkungsgrad nur eingeschränkt bewerten. Darüber hinaus werden für spezielle Fragestellungen eigenständige und komplexe Modelle genutzt, die eine Vielzahl von Randbedingungen und äußeren Einflüssen berücksichtigen, sich jedoch schlecht verallgemeinern lassen und bei denen Optimierungsrechnungen entsprechend aufwändig sind.
Ziel dieses Projektes ist es, eine Simulationsumgebung aufzubauen, in welcher die effiziente Optimierung der sogenannten sequentiellen Strahlverfolgung mit einem nichtsequentiellen Ansatz gekoppelt wird, welcher eine Bewertung weiterer optischer Größen wie Wirkungsgrad und geometrischer Verteilung der Strahlungsintensität zulässt. Während Ersterer zu Gunsten der Rechenzeit auf starken Vereinfachungen basiert und beispielsweise eine Linse auf zwei Flächen reduziert kann sie in Letzterem mit allen ihren geometrischen Größen wie den Anbindungspunkten zu einem umgebenden Gehäuse berücksichtigt werden. Durch die Kombination beider Ansätze wird die effiziente Auslegung und Optimierung von abbildenden, étendueerhaltenden Optiken mit hohem Wirkungsgrad möglich. In einem zweiten Schritt soll eine Anbindung der Simulationsumgebung an ein CAD-System geschaffen werden, um zusätzlich fertigungsbedingte Oberflächeneigenschaften in der Optimierung berücksichtigen zu können.
Das im Rahmen des Forschungsvorhabens zu entwickelnde Simulationskonzept stellt ein wichtiges Werkzeug zur Auslegung effizienter Beleuchtungssysteme, beispielsweise für zukünftige Anwendungen in der Automobillichttechnik, der Messtechnik sowie dem medizinischen Gerätebau, dar.
Laufzeit: 12 Monate
