21.10.2010

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Bayer MaterialScience: Innovative Licht- und Beleuchtungskonzepte mit Polycarbonat

LED-Lichttechnologien haben wegen ihres niedrigen Energieverbrauchs, geringen Wartungsbedarfs und ihrer hohen Lebensdauer das Potenzial schon bald traditionelle Beleuchtungssysteme zu verdrängen. Bayer MaterialScience hat deshalb für dieses Anwendungsfeld Polycarbonate entwickelt, die nun in ersten Serienanwendungen zum Einsatz kommen.

LED-Linsen im Scheinwerfer
Ein Beispiel aus dem Automobilbau sind die LED-Linsen für das Abblendlicht und das Fernlicht sowie die Lichtleiter für das Tagfahrlicht in den Frontscheinwerfern des neuen Audi A8. Die Bauteile wurden gemeinsam mit der Audi AG und der Hella KGaA Hueck & Co. entwickelt. Die zehn Kunststofflinsen in diesem Scheinwerfer bestehen aus Makrolon® LED 2245, das sich laut Bayer durch eine hohe Transmission bei langen Lichtwegen, eine hohe thermische Beständigkeit und eine exzellente Vergilbungsstabilität gegenüber LED-Licht auszeichnet.

"Unser Werkstoff wird den hohen optischen Anforderungen an die frei sichtbaren Scheinwerferteile gerecht und erfüllt die engen Farbtoleranzen. Außerdem bietet er mehr Designfreiheit bei der Formgebung und ermöglicht beträchtliche Gewichtseinsparungen. So sind die LED-Linsen um rund 50 Prozent leichter als entsprechende Pendants aus Glas", erläutert Dr. Martin Döbler, Experte für optische Polycarbonat-Anwendungen bei Bayer MaterialScience.

Deutliche Gewichtseinsparung vor der Vorderachse
Gerade diese Möglichkeit zur Gewichtseinsparung soll dem Trend zu Elektrofahrzeugen entgegen kommen. Damit auch Kleinwagen mit den zurzeit noch sehr schweren Batterien elektrisch betrieben werden können, müssen sie sehr leicht sein, was ihre Hersteller zwingt, überall wo es geht, Gewicht einzusparen. "Wir beobachten dadurch auch bei Kleinwagen ein stark steigendes Interesse an leichten LED-Scheinwerferlinsen und anderen optischen Scheinwerferkomponenten aus Polycarbonat", so Döbler. Hinzu kommt, dass die Gewichtsreduktion mit diesen Bauteilen vor der Vorderachse erzielt wird, was sich positiv auf die Fahrdynamik der Fahrzeuge auswirke. Außerdem verbrauchen die LED-Scheinwerfer weniger Strom, so dass die Batterie entlastet werde.

Mehrschicht-Spritzguss als Verfahren der Wahl
Die rechteckigen, leicht gekrümmten LED-Scheinwerferlinsen für den Audi A8 haben eine Länge, Breite und Dicke von 2x4x1 Zentimeter. Derart komplex geformte und dickwandige optische Komponenten seien im Standard-Spritzguss nicht mehr wirtschaftlich herstellbar, daher habe Bayer MaterialScience den Mehrschichten-Spritzguss weiter optimiert. Diese und weitere Techniken zur Werkzeugtemperierung seien inzwischen so weit entwickelt worden, dass es nun möglich sei, LED-Optiken mit großen Wanddickensprüngen präzise in kurzen Zykluszeiten zu fertigen und dabei eine hohe Dimensionsstabilität der Bauteile zu erreichen. "Wir haben gemeinsam mit Hella auf Anlagen in unserem Leverkusener Technikum erfolgreich Spritzgießversuche zur Herstellung der LED-Kunststofflinsen durchgeführt. Sie bestätigten, dass die Produktion der LED-Scheinwerferlinsen nach diesen Technologien allen Anforderungen gerecht wird", so Christoph Klinkenberg, Spezialist für die Verarbeitung von Makrolon® bei Bayer MaterialScience.

Neues Konzept - LED-Straßenlaternen für die Stadt der Zukunft
Die Erfahrungen von Bayer MaterialScience mit LED-Optiken aus Polycarbonat sind auch in eine Konzeptstudie zu einer Straßenlaterne mit LED-Linse aus Makrolon® eingeflossen. Das Konzept wurde mit der Kölner Agentur DESIGNquadrat GbR erarbeitet. Hintergrund sind die Bemühungen der öffentlichen Hand in vielen europäischen Ländern, die Kosten für den hohen Stromverbrauch herkömmlicher Straßenlaternen, von denen in Europa rund 27 Millionen im Einsatz sind, zu senken. Fast alle namhaften internationalen Leuchtenhersteller arbeiten deshalb an Konzepten für LED-Straßenlaternen.

Charakteristisches Merkmal der Konzeptstudie ist das futuristische Design der Laterne. Sie zeigt eine florale, zweiblättrige Form. In das sonnenzugewandte Blatt ist eine Photovoltaik-Zelle integriert, die den durch das LED-Leuchtmittel bereits geringen Stromverbrauch der Laterne aus dem öffentlichen Elektrizitätsnetz weiter senkt. Das andere Blatt trägt insgesamt sechs LEDs mit je einer Linse. "Die Form der LED-Linsen spiegelt die im Vergleich zu Glas viel größeren Freiheiten wider, die Polycarbonat bei der Formgebung optischer Präzisionsteile bietet", erläutert Dr. Klaus Reinartz, Leiter des globalen LED-Projektes für Allgemeinbeleuchtung bei Bayer MaterialScience. Für Polycarbonat spricht außerdem seine gute Wärmebeständigkeit und seine hohe Bruch- und Splittersicherheit, die die LED-Leuchten vor Vandalismus schützt. Bayer MaterialScience bietet für LED-Linsen ebenfalls flammgeschützte Polycarbonat-Typen an. Zusätzlich verfügt das Unternehmen für LED-Lampenabdeckungen und -gehäuse über eine breite Palette an maßgeschneiderten Polycarbonaten und entsprechenden Blends. Diese umfassen sowohl transparente bis opake, beispielsweise lichtstreuende, Werkstoffe als auch nicht-transparente, beispielsweise hoch-reflektierende.

Outdoor-tauglich - in Polycarbonat-Röhren verpackte LEDs
Polycarbonate sind für dauerhafte Außeneinsätze mit LED-Licht gut geeignet. Das soll auch ein neues Bürogebäude von Bayer in Diegem nahe Brüssel beweisen. Seine Nordseite trägt eine 80 Meter lange und zwei Meter hohe LED-Wand, auf der in animierten Farbbildern weithin sichtbar u. a. der Unternehmensslogan gezeigt wird. Die Bilder werden mit waagerecht installierten LED-Strängen auf Basis des modularen Systems curveLED® von der Düsseldorfer curveLED GmbH erzeugt. Die LED-Stränge befinden sich in Röhrchen aus einem transparenten, UV-stabilisierten Makrolon® Typ. "Insgesamt 448 Meter dieser bruchsicheren, hochtransparenten Röhrchen schützen die LED-Stränge wirksam vor Witterungseinflüssen wie Hagel. Dabei werden beispielsweise die Anforderungen der Schutzklasse IP65 (International Protection) erfüllt", erläutert Reinartz. "Auch in dieser Anwendung hat Polycarbonat gegenüber Glas den Vorteil, deutlich leichtgewichtiger zu sein. Glas lässt sich zudem nicht extrudieren."

Weitere Informationen: www.bayermaterialscience.de

K 2010, 27.10.-3.11.2010, Düsseldorf, Halle 6, Stand A75