Dauerhaft Glasklar - Wacker Chemie AG


Dauerhaft Glasklar

Auch die Autoindustrie setzt zunehmend auf die LED-Technologie. Bei Lichtgestaltung und gezielter Lichtlenkung bieten diese Leuchten erhebliche Vorteile. Die dazu notwendigen optischen Linsen können jetzt aus hochtransparenten Flüssigsiliconen von WACKER hergestellt werden.

Auch im Auto hat die LED die Lichttechnik revolutioniert. Das zeigt schon ein kurzer Blick in den Rückspiegel. Mittlerweile blitzen dort bei Tag und Nacht scharf geschnittene Adleraugen, Raubkatzenlinsen oder kreisförmige Angel Eyes auf. Besonderen Wert auf eine innovative Beleuchtungstechnik legt seit jeher Audi. 2004 führten die Ingolstädter als erster Hersteller weltweit das LED-Tagfahrlicht bei ihrem Oberklassemodell A8 ein. Nur zehn Jahre später gehören Tagfahrleuchten in Modellen der Mittel- und zunehmend auch der Kompaktklasse fast schon zum Standard. Ebenso wie dynamisches Kurvenlicht, Abbiegelicht und eine automatische Leuchtweitenregelung.

Scheinwerfer müssen auffallen

Den neuen Stellenwert der Lichttechnik für die Autoindustrie spiegelt die zunehmend extrovertiertere Gestaltung der Scheinwerfer wider. Waren diese früher einheitlich rund und recht unauffällig in die Frontpartie eingepasst, so ermöglicht die LED-Technik heute unverkennbare, skulpturale Formen. Die um ihr Markenimage bemühten Hersteller wollen, dass die Scheinwerfer auch bei Nacht sofort erkennen lassen, welches Modell da im Rückspiegel aufleuchtet.

Inzwischen ist es sogar möglich, Frontbeleuchtungssysteme kameragestützt zu steuern: Eine innen an der Windschutzscheibe positionierte Kamera liefert einem Steuergerät Informationen über die Verkehrsituation; das Steuergerät regelt die Scheinwerfer so, dass die Straße entsprechend der Verkehrssituation optimal ausgeleuchtet wird, ohne den Gegenverkehr oder vorausfahrende Fahrzeuge zu blenden. Solche adaptiven, sich also der Situation anpassenden Beleuchtungssysteme tragen erheblich zur nächtlichen Verkehrssicherheit bei, sind aber derzeit noch recht teuer und deshalb bei Kleinwagen kaum anzutreffen.

Große Aufmerksamkeit widmet die Automobilindustrie auch der Innenraumbeleuchtung. In modernen Autos wird der Innenraum mit indirektem Licht aus Leuchtdioden inszeniert: Lichtbänder, Leuchtflächen an der Instrumententafel sowie hinterleuchtete Schalter, Griffe und Pedale erleichtern nicht nur die Orientierung im Innenraum, sondern sorgen auch für angenehme Lichtverhältnisse bei Nachtfahrten und schaffen eine ansprechende Atmosphäre. Optische Bauteile sammeln, leiten, lenken und formen das von den Leuchtdioden erzeugte Licht und sorgen für die gewünschte Lichtverteilung.

Ohne Linse geht nichts

Das bekannteste und am häufigsten genutzte optische Element ist die gewölbte Linse. Linsen beeinflussen den Strahlengang, indem sie ein- und austretendes Licht an ihren Oberflächen brechen. Je nach ihrer geometrischen Gestalt können sie Licht bündeln, streuen oder kollimieren, also sammeln und dabei einen parallelen Strahlengang erzeugen. Linsen sollen möglichst das gesamte einfallende Licht hindurchlassen – eine Absorption von Licht würde die Effizienz des gesamten Beleuchtungssystems verringern. Hohe Transparenz ist daher eine zentrale Grundanforderung an den Linsenwerkstoff.

Auch für solche optischen Elemente ist hohe Transparenz notwendig, die nach dem Prinzip der inneren Totalreflexion funktionieren. Je nach ihrer Konstruktion können diese Bauteile Licht leiten, einen Lichtstrahl formen oder verzweigen oder auch andere Komponenten optisch ankoppeln. Bei ihnen trifft das von der Lichtquelle einfallende Licht – bedingt durch ihre Geometrie – zunächst so schräg auf die Bauteil-Innenwand, dass es vollständig ins Innere des Bauteils zurückgeworfen wird und an die gegenüberliegende Wandfläche gelangt, wo es wiederum reflektiert wird. Durch solche mehrfache innere Totalreflexion wird das Licht in andere Bauteilbereiche geführt, aus denen es in der gewünschten Strahlform austritt. Typische Anwendungen sind Reflektorelemente, Lichtleitkörper und Kopplungselemente.

Das Produkt

Lumisil® LR 7600

Das Flüssigsilicon vulkanisiert zu einem hochtransparenten Elastomer. Es lässt sich sehr effizient im Spritzguss verarbeiten.

Der richtige Werkstoff zählt

Dem Brechungsindex des Werkstoffs kommt ebenfalls eine große Bedeutung zu – er ist die zentrale Größe zur lichttechnischen Auslegung der optischen Bauteile. So kann beispielsweise die Frontkamera des adaptiven Automobil- Fahrlichtsystems nur dann verzerrungsfreie Bilder liefern, wenn sie mit einem passend geformten Bauteil aus einem hochtransparenten Werkstoff optisch an die Automobil- Windschutzscheibe angekoppelt wird. Optimal ist hierzu ein Werkstoff, der den gleichen Brechungsindex wie die Windschutzscheibe hat. Häufig sind die optischen Elemente sehr hohen, sehr niedrigen oder wechselnden Temperaturen ausgesetzt – etwa wenn sie in Frontscheinwerfern eingesetzt und/oder direkt vor Hochleistungsleuchtdioden platziert werden. Auch stehen sie fortwährend unter dem Einfluss des vom Leuchtmittel emittierten Lichts. Damit die Optik ihre Funktion dauerhaft zuverlässig erfüllen kann, dürfen die Werkstoffe, aus denen die optischen Elemente bestehen, ihre Eigenschaften unter allen in der Praxis auftretenden Belastungen nicht verändern.

Der rote Laserstrahl passiert das optische Bauteil nahezu ungehindert und veranschaulicht damit die hohe Transparenz von LUMISIL® LR 7600.

In jeder Hinsicht überlegen

Siliconelastomere sind diesen Anforderungen gewachsen: Sie sind hochtemperaturstabil, äußerst unempfindlich gegenüber Sauerstoff- und Ozoneinwirkung und bleiben bei niedrigen Temperaturen dauerhaft elastisch, ohne dass ein Weichmacherzusatz notwendig ist. Auch die langanhaltende Einwirkung von sichtbarem Licht und ultravioletter Strahlung macht ihnen nichts aus – im Unterschied zu organischen Kunststoffen vergilben sie nicht. Darüber hinaus nehmen Siliconelastomere keine Feuchtigkeit auf und sind elektrisch isolierend. Vorteilhaft ist auch ihre niedrige Dichte, wodurch bei gleichen Abmessungen Siliconformteile deutlich leichter als entsprechende Glasbauteile sind.

Speziell zur Herstellung qualitativ hochwertiger optischer Bauteile hat WACKER die neue Produktreihe LUMISIL® LR 7600 entwickelt. Bei ihr sind die silicontypischen Eigenschaften zusätzlich noch mit einer außergewöhnlich hohen Transparenz kombiniert: Die Elastomere sind glasklar – und bleiben es auch im langjährigen Einsatz. Die mechanischen Grundeigenschaften ändern sich über einen großen Temperaturbereich kaum. Ihre Temperaturbeständigkeit liegt bei über 150 Grad Celsius „Formteile aus LUMISIL® LR 7600 verkraften somit dauerhaft auch solche Temperaturen, bei denen organische Kunststoffe an ihre Grenzen stoßen“, betont Dr. Florian Liesener, der als Leiter des Plattformlabors für Flüssigsiliconkautschuke (LSR) für die Entwicklung der Produktreihe bei WACKER SILICONES verantwortlich war.

„Mit ihrem Eigenschaftsprofil sind die neuen Flüssigsilicone zur Herstellung von optischen Komponenten prädestiniert.“

Dr. Wolfgang Schattenmann Leiter Business Team Rubber Solutions, WACKER SILICONES

Kostengünstige Produktion

Als Flüssigsilicone können die Typen der Reihe LUMISIL® LR 7600 problemlos im Spritzgussverfahren verarbeitet werden. Damit lassen sich Formteile mit sehr filigranen Strukturen und extrem planen Oberflächen vollautomatisch und ohne Nachbearbeitung herstellen. „Dies ermöglicht eine kostengünstige Großserienproduktion – selbst dann, wenn die optischen Elemente komplizierte geometrische Formen haben“, berichtet Dr. Thomas Frese, Technical Manager Automotive, weiter. Zudem entstünden beim Spritzgießen keine inneren Spannungen im Silicon, sodass störende Doppelbrechungsphänomene in den Vulkanisaten ausgeschlossen seien.

„Mit ihrem Eigenschaftsprofil sind die neuen Flüssigsilicone zur Herstellung von optischen Komponenten prädestiniert. Sie stellen eine hochwertige Alternative zu den bislang gebräuchlichen Optik-Werkstoffen wie Glas, Polycarbonat und Polymethylmethacrylat dar und eröffnen der Beleuchtungsindustrie neue Freiheiten“, betont Dr. Wolfgang Schattenmann, Leiter des Business Teams Rubber Solutions bei WACKER SILICONES. Ihre Vorteile kämen besonders im Langzeiteinsatz auch unter harschen Bedingungen zum Tragen – nicht nur in der Autoindustrie, sondern beispielsweise auch in der Außenbeleuchtung, in Straßenlaternen oder Bodenleuchten. „Mit LUMISIL® LR 7600“, erklärt Schattenmann weiter, „kann die Branche auch zukünftig weiter steigenden Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit von Optik- Werkstoffen gelassen entgegensehen.“