LEDs als Lichtquelle – Erleuchtung nach Maß

Hochleistungs-LEDs sind klein, langlebig, robust und verbrauchen nur wenig Strom. Was liegt also näher, als die Vorteile dieser LEDs für Geräte wie Pocket-Beamer, Rückprojektionsfernseher oder Head-up-Display zu nutzen? „Die Idee klingt einfach“, kommentiert Dr. Peter Schreiber vom Fraunhofer-Institut für Optik und Feinmechanik IOF in Jena. „Doch um das umzusetzen, mussten wir eine Reihe wesentlicher Entwicklungen vorantreiben. Unser Team hat beispielsweise Konzepte für Mikrooptiken erarbeitet und gefertigt.“

Diese Aufgaben waren Teil des Verbundprojekts „Kompakte LED-Lichtquellen“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Projektpartner waren OSRAM OPTO Semiconductors, Carl Zeiss Jena GmbH und Siemens VDO Automotive AG. Osram entwickelte die Hochleistungsdünnschicht-LEDs. Zeiss und Siemens testeten, ob sich Dünnschicht-LEDs für kleine handliche Beamer, Rückprojektionsfernseher und Head-up-Displays einsetzen lassen.

„Das IOF war der Mediator zwischen den Partnern“, so Schreiber. Auch die Strahlführungstechnik und Strahlhomogenisierung für die Anwendungen stammen vom IOF. Schreiber und seine Kollegen Dr. Peter Dannberg, Dr. Andreas Bräuer und Dr. Sergej Kudaev entwarfen und fertigten das zweistufige Optik-Modul. Es besteht aus einer Primär- und einer Sekundäroptik. Die erste, chipnahe Optik dient dazu, die Photonen zu sammeln und zu bündeln. Die zweite formt den Lichtstrahl und sorgt dafür, dass sich die Photonen gleichmäßig in der Bildebene verteilen. Um alle Farben darstellen zu können, sind eine rote, eine grüne und eine blaue Dünnschicht-LED im Einsatz. Die Farben werden von der Optik zusammengemischt.

Der kleine Pocket-Beamer, in dem diese Technik realisiert wurde, ist nur etwa so groß wie eine 500-Gramm-Packung Kaffee. Er kann auf eine Fläche von A1- bis A2-Format projizieren. Der Strombedarf ist so gering, dass der Akku einen netzunabhängigen Betrieb von bis zu zwei Stunden erlaubt. Im Projekt wurde auch ein Rückprojektionsfernseher mit LEDs realisiert. Das neue Lichtkonzept macht die Geräte schlanker, leichter und bietet satte Farben. Auch Head-up-Displays, die Autofahrern während der Fahrt wesentliche Informationen auf die Frontscheibe einblenden, können in deutlich kleineren Bauformen hergestellt werden. (Detlef Scholz)