Efficiënt licht met hulp van wiskunde

Stel: je zit relaxed in je eigen auto en rijdt in het donker op de weg. Maar juist als je door de bocht zoeft, verblind een tegenligger je bij het passeren. Iedereen weet hoe irritant het is om sterretjes te zien als het licht je pal in de ogen schijnt. Op zo’n moment beland het licht van de koplampen niet op de weg, maar midden in je gezicht en dat is behoorlijk onhandig. TU/e-onderzoeker Lotte Romijn onderzocht hoe je licht wel op een efficiente manier van punt a naar b krijgt met hulp van fundamentele wiskunde.

Ingewikkelde lampen

Lampen hebben de afgelopen jaren steeds ingewikkeldere vormen gekregen. Dat weet de TU/e-onderzoeker als geen ander. Lotte Romijn groeide op in lichtstad Eindhoven en haar opa werkte nog bij Philips. “Het is daarom extra bijzonder om nu op dit onderwerp te promoveren”, zegt de onderzoeker. Uit haar onderzoek wordt dan ook meteen duidelijk dat de simpele gloeilamp uit de tijd van haar opa voorbij is. “Er is steeds meer LED-verlichting bijgekomen. En daarmee kun je ook ingewikkeldere optische componenten verwerken in lampen. Want bij LEDs heb je geen last van hoge temperaturen, waardoor je plastic in allerlei vormen kunt gebruiken,” zegt Lotte Romijn.

Het levert een scala aan verlichtingsmogelijkheden op. Op straat: bij straatverlichting of in de auto. In het theater, in huis en in satellieten. Maar al dat licht in die lampen met een vrijere vorm moet wel efficiënt van punt a naar punt b gaan, zonder energieverlies.

Verschillende verlichtingsproblemen

De TU/e-onderzoeker gebruikte fundamentele wiskunde om erachter te komen hoe je dat precies voor elkaar krijgt. Ze gebruikte daarvoor een al bestaand algoritme, maar paste het aan om zoveel mogelijk verschillende vormen en lichtbronnen uit te kunnen testen. “Zodat je het algoritme generieker kunt gebruiken. Dan hoef je niet voor elke aparte lampvorm een nieuw algoritme te bedenken. Door het algoritme wordt het makkelijker in te zetten bij verschillende soorten verlichtingsproblemen.”

Straatverlichting met een afwijkende pindavorm en koplampen die enkel nog op de weg schijnen in plaats van in de snufferd van jou of je tegenligger zijn daarmee makkelijker te maken. “Hopelijk maakt mijn onderzoek het eenvoudiger om dit soort verlichting met een aparte vorm in de toekomst te produceren.”

Lotte Romijn promoveert 19 oktober op haar proefschrift met als titel: Generated Jacobian Equations in Freeform Optical Design Begeleiders. prof.dr.ir. W.L. IJzerman, dr.ir. J.H.M ten Thije Boonkkamp en dr.ir. M.J.H. Anthonissen