Erleuchtende Innovationen
Das lichttechnische Labor der Hochschule Furtwangen ermöglicht Studierenden den Zugang zu Lehre und Forschung in den Bereichen Optik, Licht- und Beleuchtungstechnik.
Als eine von wenigen Hochschulen Deutschlands arbeiten wir an der Schnittstelle zwischen der Lichttechnik und der Medizintechnik. Die Studierenden erhalten die Möglichkeit theoretisch vermittelte Vorlesungsinhalte durch praxisbezogene Lehre im lichttechnischen Labor zu vertiefen. Ein zunehmend wichtigerer Schwerpunkt sind die medizinischen Anwendungen von LED-Lichtquellen.
Die Forschung und Entwicklung von innovativen Beleuchtungslösungen in Kooperation mit Industriepartnern ist zentraler Bestandteil des Lehrangebots. Durch das Zusammenwirken von Messtechnik und optischer Simulation werden im lichttechnischen Labor flexible Beleuchtungssysteme entwickelt.
Lehre
- Photometrie von LEDs: Beweis des photometrischen Entfernungsgesetzes
- Örtlich aufgelöste Leuchtdichtemessung von LED- und OLED-basierten Beleuchtungssystemen
- Messung der Lichtverteilungskurve und der spektralen Eigenschaften von Leuchten mit Hilfe von Goniophotometer und Spektrometer
- Lichtstrommessungen von Lichtquellen und Leuchten in der Ulbrichtkugel
- Bestimmung des Reflexions- und Transmissionsgrads von optisch relevanten Materialien
- Messung der Streuungseigenschaften (BSDF: Bidirectional Scattering Distribution Functions) von Materialien am Scatterometer
Forschungsschwerpunkte
- Entwicklung von Leuchten für Innen- und Außenanwendungen sowie Machbarkeitsstudien
- Entwicklung optischer Komponenten (Reflektoren, Linsen und Diffusoren) für Beleuchtungssysteme mit Hilfe von optischen Simulationen
- Entwicklung und Optimierung von Hintergrundbeleuchtungssystemen u.a. mit LED-Lichtquellen im sichtbaren und im UV-A/B-Bereich
- Optimierung der Beleuchtungseinheiten in medizinischen Geräten (Endoskopen und OP-Leuchten) unter Berücksichtigung der melanopischen Wirkung des Lichts
Ausstattung
- Ulbrichtkugeln (D= 25 cm und 110 cm)
- Diverse Beleuchtungsstärkemessgeräte
- Spektrometer für Messungen im UV-, sichtbaren und nahinfraroten Bereich
- Goniophotometer mit thermoelektrischer Wasserkühlung
- Ortsauflösende Leuchtdichtekamera
- Scatterometer
"Die Arbeit nach dem Lichtschalter"
Ein Besuch im Lichttechnik-Labor der Hochschule Furtwangen
„Labor“ hört sich für die meisten Menschen nach weißen, etwas sterilen Räumen an, in denen mit kleinen Glasgefäßen hantiert wird. Das Lichttechnik-Labor der Hochschule Furtwangen ist das genaue Gegenteil dieser Vorstellung. Zwei Stockwerke unter der Erde, mit schwarzen Wänden und einer mit schwarzem Stoff abgehängten Decke scheint es hier eher um Dunkelheitsforschung zu gehen.
„Wir brauchen diese Ausstattung zur Vermeidung von Streulicht“
erklärt Alexander Gärtner, der derzeit an seiner Doktorarbeit im Bereich Lichttechnik schreibt und fasziniert ist von den Möglichkeiten seines Fachgebiets. Er demonstriert, wie zum Beispiel in der „großen Ulbricht-Kugel“ Licht gemessen werden kann. Es geht nur im weitesten Sinne um „hell“ oder „heller“, bei der Lichtmessung gibt es für Laien ganz erstaunliche Aspekte.
Welche Lichtverteilung im Raum bewirkt eine Leuchte?
Welche Farbe hat ein Licht, und was bewirkt diese? Wie wichtig solche Fragen sind zeigt sich, wenn Gärtner anschaulich erläutert, dass es für chirurgische Eingriffe eben einen großen Unterschied macht, ob das Licht verschiedene Gewebestrukturen besonders gut voneinander abheben soll – oder lieber den gesamten Operationsbereich gut ausleuchten. „Ein einziges optimales Licht gibt es nicht“, so Gärtner, „denn das hängt immer von der Sehaufgabe ab“. Er selbst ist stolz darauf, in einer Forschungsarbeit die Beleuchtungsmöglichkeiten von Endoskopen optimiert zu haben.
Genauso vielfältig wie die Aspekte von Licht sind die Messinstrumente, die diese festhalten
Ein „Scatterometer“ zum Beispiel misst, welche Streuungseigenschaften Materialien haben. „Das ist wichtig, wenn ich das Material für die Reflektoren einer Lichtquelle entwickeln möchte“, sagt Gärtner und nimmt die silbern eingefasste Leuchtröhre an der Decke als Beispiel. Auch „Leuchtdichte“ kann man messen, sogar die nicht-sichtbaren, aber biologischen Wirkungen von Licht und vieles mehr.
Das Lichttechnik-Labor auf dem Hochschulcampus in Schwenningen gehört zur Fakultät „Mechanical and Medical Engineering“ und wird von Prof. Dr. Paola Belloni geleitet; hier wird an der Schnittstelle zwischen Lichttechnik und Medizintechnik unterrichtet und geforscht. In Zusammenarbeit mit der Industrie werden auch Beleuchtungssysteme entwickelt oder Machbarkeitsstudien angefertigt. Dementsprechend unterschiedlich sind auch die Forschungsobjekte im Labor: der Kopf einer Straßenlaterne oder einer OP-Leuchte, ein Aufbau für die Untersuchung des Wirkungsgrads von LED-Lichtquellen…
Die eigentliche Arbeit aber fängt sozusagen nach den Lichtschaltern an, nach den Lichtmessungen selbst. „Da steckt mathematisch-rechnerisch sehr viel dahinter“, sagt Prof. Belloni und weist auf die vielen Diagramme und Programme zu Auswertung in den Rechnern im Labor. „Licht umgibt uns ständig“, fasst sie begeistert zusammen – „deshalb ist es so spannend, mehr darüber zu wissen“.
