Unterschiedliche Herstellungsverfahren
Seitenlichtfasern sind in einer Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen verfügbar. Polymere optische Seitenlichtfasern, SL-POF sind wegen ihrer leichten Verarbeitbarkeit und mechanischen Robustheit die bevorzugte Variante. Die folgenden Ausführungen beschränken sich deshalb auf SL-POF.
Grob unterscheidet man SL-POF Seitenlichtfasern zunächst nach der Herstellungsmethode:
– Extrudierte oder gezogene Fasern
Aus thermoplastischem Material gezogene oder extrudierte Seitenlichtfasern werden ähnlich hergestellt wie die bekannten POF Endlichtfasern. Auf der Mantelfläche sind sie mit einem niedriger brechenden Lack beschichtet. Bei dem thermoplastischen Material handelt es sich oft um PMMA, so daß diese Fasern mechanisch und thermisch sich ähnlich verhalten wie die bekannten PMMA POF Endlichtfasern. Die seitliche Abstrahlung kann über den Lack oder eine aufgeraute Manteloberfläche realisiert werden. Die SL-POF Faserdämpfung ist deshalb deutlich höher im Vergleich zu Endlichtfasern.
Zahlreiche Größen verfügbar
PMMA Seitenlichtfasern gibt es in Durchmessern von 0,25mm bis 3mm und auch größer. Schon eine 3mm dicke PMMA POF ist nur noch mit großen Radien zu biegen, so daß noch größere Durchmesser in vielen Anwendungen nicht möglich sind. Im Vergleich zu gegossenen Fasern sind diese Fasern preiswert.
Leuchtband aus 19 nebeneinander liegenden, 0,5mm SLPOF aus PMMA, eingewebt in einen ca. 2m langen Textilstreifen; in Zusammenarbeit mit Fa. F.J. Rammer GmbH
Verwendet man allerdings dünne SL-POF mit Durchmessern von 0,5mm und weniger, ist die Verwendung von Bündelfasern mit 3, 7, 19 oder noch mehr einzelnen Fasern erforderlich, um eine auch wirtschaftlich effiziente Ankopplung an LED Module zu realisieren. Das Leuchtband im obigen Foto koppelt 19 Fasern von je 0,5mm Durchmesser an nur ein rotes und ein grünes PowerLED Modul. Durch die Anzahl der Fasern und die Notwendigkeit, diese in der Textilfertigung zu einem Faserbündel zu konfektionieren, relativiert sich der Kostenvorteil des preiswerten Fasermaterials.
– Gegossene Fasern
Alternativ können Seitenlichtfasern in einem Reaktionsgußverfahren durch Befüllung eines geeigneten Kunststoffschlauches mit Flüssigkunststoff hergestellt werden. Der Flüssigkunststoff härtet aus und bildet den Kern des Wellenleiters. Je nach dem gewählten Material für Kern und Mantelschlauchmaterial sind gegossene SLPOF auch sehr flexibel. Fasern für sehr kleine Krümmungsradien von wenigen mm Krümmungsradius können z.B. mit PUR gefüllten Fasern hergestellt werden. Gegossene Fasern sind in Kerndurchmessern von etwa 1mm bis deutlich über 6mm erhältlich. Zum Durchmesser des Wellenleiterkerns kommt für den Gesamtdurchmesser die doppelte Wandstärke des Schlauches, so daß diese Seitenlichtfasern einen Außendurchmesser ab etwa 2mm aufweisen. Durch das aufwendige Herstellungsverfahren ist ihr Preis höher als der von extrudierten PMMA Fasern. Die Vorteile gegossener Fasern liegen meist in der hohen Lichtabstrahlung auf kurzen Strecken, der hohen Flexibilität und der mechanischen Belastbarkeit, deren Ursache das robuste Mantelmaterial ist.
Textile Fläche (0,7m x 0,6m) mit integrierten 3mm gegossenen SLPOF ; in Zusammenarbeit mit dem Textilforschungsinstitut TITV, Greiz
Nachteilig an gegossenen Fasern ist die durch den großen Durchmesser bedingte schwierige bzw. unmögliche Integration durch Verarbeitung mit Webmaschinen und anderen in der Textilfertigung verwendeten Standardmaschinen. Für die im obigen Bild gezeigte Leuchtfläche wurde in einem neuartigen Verfahren durch die Kombination von Näh- und Stricktechniken ein textiler Träger entwickelt, der gegossene Fasern von 3mm bis 6mm aufnehmen kann.
Textile Fläche (1,2m x 0,6m) mit integrierter 6mm gegossener SL-POF, eingebettet in ein Passepartout mit gesticktem Logo; in Zusammenarbeit mit dem Textilforschungsinstitut TITV, Greiz
In die im obigen Bild gezeigte Textile Fläche strahlen nur 2 LED von jeweils 1W Leistung Licht ein; sie ist so hell, daß ein Raum mittlerer Größe für Orientierungszwecke in der Nacht ausgeleuchtet werden kann.
Soll für ein neues Projekt eine Entscheidung zwischen den beiden o.g. Seitenlichtfasertypen getroffen werden, ist die Frage nach der Integrationstechnik der SL-POF in das Textil ein wesentlicher Aspekt. Da gegossene Fasern mit einem Mindestdurchmesser von >1mm nicht mit üblichen Textilverarbeitungsmaschinen integriert werden können, können sie für gewebte Objekte nicht verwendet werden. SL-POF aus PMMA mit 0,5mm Durchmesser müssen für eine effiziente Lichtankopplung als Bündelfaser an eine LED angeschlossen werden, was für die Kabelkonfektionierung bei dem Textilhersteller eine neue Herausforderung darstellt. Die Integration der „dicken“ gegossen Fasern über spezielle Sticktechniken ermöglicht dagegen die direkte und effiziente Ankopplung an PowerLED Module.
Für jede geplante Anwendung sollten sorgfältig alle Aspekte eines Seitenlichtfasersystems von der Technik der Textilintegration zur Effizienz der Lichtabstrahlung, der Faserkonfektionierung bis hin zu wirtschaftlichen Aspekten zu Beginn geprüft werden.
Aktuell sind standardmäßig lieferbar:
PMMA Seitenlichtfasern:
Auf Anfrage sind auch 1mm, 2mm, 3mm PMMA SL-POF verfügbar.
Gegossene Seitenlichtfasern:
- 3mm SL-POF mit transparentem Mantel,
- 3mm SL-POF mit weißem Mantel,
- 6mm SL-POF mit weißem Mantel,
- 2mm SL-POF mit Silikonmantel und 1mm PUR-Kern,
- 5mm SL-POF mit Silikonmantel und 3mm PUR-Kern
PUR-SL-POF mit Silikonmantel sind nicht für Weißlicht verwendbar, da die spektralen Anteile des weißen Lichtes unterschiedlich stark abgestrahlt werden. Sie sind deshalb nur monochromatisch zu beleuchten.
