So funktionieren Linsen
Die Linse verteilt das Licht aus der Leuchte und erzeugt die gewünschte Lichtverteilung.
Lichtsteuerung
Linsen basieren auf dem Prinzip, dass ein Lichtstrahl die Grenze zwischen zwei Medien mit unterschiedlicher Dichte durchquert, beispielsweise von Luft zu Kunststoff oder Glas. Sie bestehen oftmals aus klarem PMMA (Acryl) mit hoher Transparenz. Dies trägt zu einer hohen Energieeffizienz bei, da nur sehr wenig Licht vom Material absorbiert wird. Die Linse kann konvex und/oder konkav geformt sein. Eine prismatische oder geätzte Kunststoffscheibe funktioniert ebenfalls wie eine Linse.
In der Linse kommen im Wesentlichen zwei optische Phänomene zum Tragen, die zur Steuerung des Lichts genutzt werden: Lichtbrechung und Totalreflexion.
Lichtbrechung
Lichtbrechung tritt auf, wenn Licht zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes hindurchgeht. Wenn Licht von einem dichteren Medium (z. B. klarem Acryl) in ein weniger dichtes Medium (z. B. Luft) eintritt, wird es in einem Winkel abgelenkt, der größer ist als der Einfallswinkel, und umgekehrt. Parallele Oberflächen bewirken eine parallele Verschiebung der Lichtstrahlen.
Totalreflexion
Wenn das Licht aus einem optisch dichteren Medium kommt und der Einfallswinkel ausreichend groß ist, wird das gesamte Licht zurück in das optisch dichtere Medium reflektiert.
Ein Strahl, der aus einem optisch dichteren Medium kommt, wird teilweise reflektiert und teilweise unter einem größeren Winkel zur Lotrechten gebrochen. Wird der Einfallswinkel ausreichend groß, wird das gesamte Licht in das Material zurückreflektiert.
Totale interne Reflexion tritt auf, wenn:
- Der Lichtstrahl von einem optisch dichteren Medium in ein optisch dünneres Medium übergeht.
- Der Einfallswinkel den Grenzwinkel für die totale interne Reflexion überschreitet. Der Grenzwinkel wird durch das Snelliussche Gesetz definiert.