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Kollimatoren

Kollimatoren

Interne Totalreflexion (engl.: Total Internal Reflection, TIR) bedeutet die verlustfreie Reflexion eines Lichtstrahls von einer Oberfläche infolge von zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien. Von der optisch dichteren Seite kommend trifft der Lichtstrahl auf die Grenzfläche zwischen Medien oberhalb eines bestimmten kritischen Winkels (s. Abb. 1). Dieser Effekt wird in Kollimatorlinsen ausgenutzt, deren Makrooptik in der Lage ist, die Emissionen einer Lichtquelle aufzufangen und zu kontrollieren, wie z.B. die hemisphärischen Strahlungen einer LED (s. Abb. 2). Sie weisen an den Eintritts- und Austrittsflächen linsenähnliche Eigenschaften auf sowie mitunter zusätzliche Mikro- oder Fresnellinsen für weitere Strahlformungsmöglichkeiten. Die dritte dazwischenliegende optische Kollimatorfläche verwendet meistens das TIR-Phänomen, um eine hocheffiziente Strahlablenkung zu gewährleisten. Die Richtungen der Strahlen werden in eine spezifische Richtung zunehmend ausgerichtet und die Strahldivergenz wird kleiner, so dass die kugelförmigen Wellenfronten von der Punktquelle flacher und fast zu ebenen Wellen werden. Aufgrund des Vorhandenseins von Beugung ist es jedoch nicht möglich, einen perfekt gebündelten Strahl tatsächlich zu erzeugen. Allerdings sind Spotlichter mit einem Strahlwinkel von weniger als 5° realisierbar.

Ein Kollimator hat den Vorteil, dass er die Lichtquelle vor der Umgebung schützt. Ein solches Beispiel ist die von Auer Lighting entwickelte TIR Linse Bern mit einem Halbstrahlwinkel von 12°.