水晶般清澈的特種有機硅光學元件

引導和形成是光的照明技術的核心任務。光應被帶到想要和需要的地方。執行此操作所需的光學組件現在可以透過瓦克的高度透明液體有機硅來制成。

照明技術目前正在進行著根本性的變化。通過結束傳統白熾燈泡，歐盟立法者已經為照明設置能源效率的路徑。這給業界更大的推動去開發新的照明概念。

在每種情況下，無論是為了工作，還是以方便和舒適放松、顯示對象或增加安全性為目的，創建恰如所需的光照條件已成為目前照明系統的發展趨勢。節能型光源，諸如越來越普及的發光二極管（Led），已經為此奠定了基礎。透鏡、反射鏡及其它光學元件有助于引導光源以所期望的高質量光線到確切需要的地方。

圖1、高度透明液體硅橡膠Lumisil LR 7600在使用過程中最高程度減少光損失

當燈具或照明系統要大批量生產時，生產廠家必須在質量和成本方面找到理想的解決方案。一個決定因素是材料的選擇。在許多情況下，透明的有機硅是替代傳統的光學材料的有益選擇。瓦克—來自慕尼黑的化學公司，專門為制造光學組件開發了其新的Lumisil LR 7600產品線，并于2013年的K展上首次推出。如今，使用這些高度透明的液體有機硅，使得低成本效率、大規模生產高質量光學元件成為可能。

自適應汽車照明燈

照明技術中發生的變化也影響汽車照明。例如，長期以來，車頭燈安裝在汽車前端不顯眼的地方，而現在它被故意雕塑造型以吸引注意力。對于汽車制造商來說，這種車頭燈是提高品牌識別度的設計元素。
作為一個整體，光源和照明系統也有著巨大的技術進步。氙氣氣體放電燈和高性能發光二極管產生強烈的光通量，與傳統的鹵素燈相比顯著提高了道路照明，為車頭燈輔助系統奠定了基礎。大多數高檔和中檔車型已可裝備具自動調光特點的自適應型前照燈、轉彎燈和車頭大燈系統。

現在，甚至借助一臺相機也可以控制前照明系統。安裝在車內擋風玻璃上的相機提供有關交通實況的信息控制單元；控制單元調整車頭大燈，提供最佳的照明條件，也不會刺激反方向來車駕駛員的眼睛（不會造成炫目）。這些類型的自適應照明系統大大提高晚上的交通安全，更加方便司機駕車。

有機硅使經濟高效的解決方案成為可能

自適應照明總是需要一個由幾種光學元件組成的光學系統，這些光學元件給燈發出合適形狀和通量的光到需要的地方。自適應照明系統仍然相對昂貴，因而只局限應用于中高檔汽車。現在的汽車行業裝備這種系統僅在可負擔得起成本的緊湊型小型車上。因為由 Lumisil LR 7600制造的光學元件可以大規模生產，具有較佳的成本效益，因此，對于機動車自適應照明，新的液體硅橡膠可以有著重大的貢獻。

汽車行業還關注車廂內照明。在現代汽車內，乘客車廂燈幾乎是來自發光二極管的間接光， 在儀表板上的光帶、照明范圍和背光開關、手柄和踏板燈不僅有助于操作，也創造宜人的照明條件和氛圍，有利于夜間駕駛。光學元件通過收集、引導、指向，加上由LED產生的指示燈形狀，可為環境提供所需的光分布模式的光。這里，新穎高度透明的液體有機硅打開了完全新的可能性。

由高度透明特種有機硅制成的光學元件

最著名和最常用的光學元件是曲面透鏡。透鏡通過折射其表面射入和透出的光而影響光束路徑。其幾何設計確定它們是否集中光、分散光或平行光。只要有可能，透鏡應傳送所有的入射光。光被吸收，整個照明系統的效率就會受到影響。因此，高透明度是透鏡材料的基本要求。

透明度也是光學元件依據全內反射原理工作的關鍵字。這些元件引導光線、變形光或分流光，或與其它元件實現光學結合。它們被設計以便從源頭入射光線以某角度被完全反射回組件內壁，然后傳到對面壁表面，再次反射回元件內壁。由于這種反復的全內反射，光被定向到該元件的其它區域上，并最終以所需要的光束形狀射出。典型應用包括反射鏡、導光板和耦合元件。

材料的折射率也是非常重要：它是決定光學元件如何設計去處理燈光的關鍵變量。例如，一輛汽車自適應前照明系統的前置攝像頭要求提供無失真的圖像，條件是它被光耦合到擋風玻璃與由高度透明材料制成的相配形狀組件。理想情況下，材料需要有與擋風玻璃相同的折射率。

光學元件都是經常被暴露在非常高、非常低或者波動的溫度環境，例如，當它們被應用在車頭燈使用和/或被直接放置于高性能發光二極管前面。此外，它們還不斷受到光源所發出的光的影響。為了光學系統在日常應用中功能可靠，光學材料的性能在實際遇到的各種情況下必須不發生任何改變。

有機硅是理想的光學材料

有機硅彈性體滿足這些要求。它熱穩定、極能耐受氧氣和臭氧，而且在低溫下也能永久保留彈性，且無需增塑劑。它們長期暴露于可見光和紫外線輻射下也不受影響。與有機塑料不同，它們不變黃。此外，有機硅彈性體不吸收水分且電絕緣。密度較低是其另一優勢，因為與相同尺寸的玻璃產品相比，有機硅元件重量更輕。

圖 2、 Lumisil LR 7600是為光學透鏡和光耦合元件專門開發的高度透明LSR（圖所示是LED 改裝燈）

新的Lumisil LR 7600產品線在這方面也不例外。除了典型的硅膠屬性，它們的特點是極高的透明度：彈性體透明得似水晶，即使經過多年使用之后也保持不變。在不同的溫度下，其基本的力學性能保持不變，其耐熱性可達到150℃。因此，Lumisil LR 7600制成的元件可以永久承受普通有機塑料所能忍受的極限溫度。此外，其折射率類似于石英玻璃。

因為它們都是液體，Lumisil LR 7600硅膠等級注塑成型沒有任何問題。以這種方式，可以在一個完全自動化的過程而不需要額外的處理來生產非常精美結構與極為平坦表面的元件。這意味著即使復雜的光學元件也可以大規模生產。此外，注塑成型，硅樹脂中不會產生內部應力。因此，硫化橡膠煩人的雙重折射現象可以避免。

總結與展望

出于其優越的特性，對于光學組件的制造，瓦克的新液體有機硅是理想的。它們以高質量替代了諸如玻璃、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等傳統的光學材料，并為照明行業開拓新的可能性。它們的特別優勢是可長期使用，即使處在惡劣的條件下。對于Lumisil LR 7600，我們不必擔心對光學材料耐熱性能要求標準的進一步提高。

由Lumisil LR 7600制成的光學元件不僅適應人工光源，也適合準確地傳送太陽光，例如，在光伏模塊。在這里，高度透明的Lumisil LR 7600菲涅耳透鏡可以集中太陽光到高效率的太陽能電池。

在將來，甚至有可能將自適應系統的技術用于彈性的硫化橡膠等級。一種可以想像的選擇是由彈性元件組成的光學系統在使用中能夠實現可逆的機械變形，以便它們可以總是根據當時的環境情況引導光向，例如在汽車自適應前照明系統。由于Lumisil LR 7600的特性，工程師和設計師的想象力幾乎沒有受到限制。