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Technologien von Reflektoren und Reflexfolien

Re­flek­to­ren und Re­flex­fo­lien wer­den für den Ein­satz von Spie­gel­re­flexs­chran­ken und Lichtlauf­zeitsen­so­ren benötigt. Sie wer­fen auf­grund ihrer Mikro-​ oder Ma­kros­truk­tur auf­tref­fen­des Licht zur Licht­que­lle zurück. Abhängig von der Größe des Licht­flecks und der Um­ge­bung können Form, Struk­tur, Ma­te­rial, Art der Be­fes­ti­gung und Reflektorgröße in­di­vi­duell gewählt wer­den.

Diese Rolle spie­len Re­flek­to­ren in der Sen­so­rik

Re­flek­to­ren wer­den in der Sen­so­rik für einen zuverlässigen und si­che­ren Be­trieb von Spie­gel­re­flexs­chran­ken ein­ge­setzt. Meist han­delt es sich dabei um Re­tro­re­flek­to­ren, die aus einer Viel­zahl von Tri­pels­pie­geln als Reflexionsfläche auf­ge­baut sind. Die Reflexionsfläche ist meist in ein Gehäuse in­te­griert und wird durch eine Schei­be vor Umgebungseinflüssen geschützt. Eine Be­son­derheit der so­ge­nann­ten Re­tro­re­flek­to­ren ist, dass durch die drei­di­men­sio­na­len Tri­pels­pie­gels­truk­tu­ren Licht nahe­zu vollständig in Rich­tung der Licht­que­lle zurückreflektiert wird. Neben den Re­tro­re­flek­to­ren gibt es die Re­flex­fo­lie, die einen Re­flek­tor in Fo­lien­form dars­tellt und da­durch bieg­sam sowie häufig selbst­kle­bend ist. Die re­flek­tie­ren­de Fläche ist zum Schutz vor Umgebungseinflüssen unter einer trans­pa­ren­ten Decks­chicht reali­siert.

Diese Arten der Re­fle­xion gibt es

Bei der Re­fle­xion von Licht un­ters­chei­det man zwis­chen drei Arten. Diese stehen in Abhängigkeit zur Oberflächenbeschaffenheit, auf die der Lichts­trahl trifft.

Dif­fu­se Re­fle­xion

Die dif­fu­se Re­fle­xion, auch Streuung ge­nannt, tritt bei rauen, une­be­nen Oberflächen auf. Die Lichts­trah­len wer­den unregelmäßig in alle Rich­tun­gen re­mit­tiert. Nur ein geringfügig klei­ner An­te­il des Lichts wird in Rich­tung der Que­lle zurückgeworfen.

Spie­gel­re­fle­xion

Die regelmäßige Re­fle­xion tritt bei spie­gel­glat­ten und glänzenden Oberflächen auf. Dabei wird der auf­tref­fen­de Lichts­trahl nach dem Re­fle­xions­ge­setz re­flek­tiert (Ein­falls­win­kel en­ts­pricht Aus­falls­win­kel).

Re­tro­re­fle­xion

Bei der Re­tro­re­fle­xion wird der Lichts­trahl in die Rich­tung zurückgeworfen, aus der er ge­kom­men ist. Diese Re­fle­xion­sart wird ty­pis­cher­wei­se für Spie­gel­re­flexs­chran­ken und in Kom­bi­na­tion mit Lichtlauf­zeitsen­so­ren ge­nutzt.

Die Funk­tions­wei­se eines Re­tro­re­flek­tors

Ein Re­tro­re­flek­tor ist ein Re­flek­tor, der das ein­fa­llen­de Licht in Ein­falls­rich­tung, also zurück zur Licht­que­lle unabhängig vom Ein­falls­win­kel re­flek­tiert. Die an­ges­trahl­te Fläche (Re­flek­tors­truk­tur) hat hierfür eine be­son­de­re feine Win­kels­truk­tur bes­tehend aus vie­len klei­nen Tri­pels­pie­geln.

Das Prin­zip des Tri­pel­re­flek­tors

Bei einem Tri­pel­re­flek­tor stehen drei Spiegelflächen sen­krecht zuei­nan­der und bil­den die In­ne­nec­ke eines Würfels, auch „Cor­ner Cube“ ge­nannt. Der Lichts­trahl trifft auf die erste pla­na­re Spiegelfläche und wird nach dem Re­fle­xions­ge­setz auf eine be­nach­bar­te Reflexionsfläche der Tri­pels­truk­tur re­flek­tiert (Spie­gel­re­flek­tion). Anschließend wird der Lichts­trahl nach dem glei­chen Prin­zip an zwei wei­te­ren, an­gren­zen­den Reflexionsflächen re­flek­tiert. Mit einem leich­ten Strah­len­ver­satz (re­la­tiv zum Ein­fallss­trahl) wird somit der Lichts­trahl pa­ra­llel zurück zur Licht­que­lle zurückgelenkt. Diese Re­fle­xion­sart heißt Re­tro­re­fle­xion.

Die Funk­tions­wei­se einer Spie­gel­re­flexs­chran­ke mit Re­flek­tor oder Re­flex­fo­lie

Das Funk­tions­prin­zip der Spie­gel­re­flexs­chran­ke mit Re­tro­re­flek­tor be­ruht auf der Po­la­ri­sa­tion und dem Po­la­ri­sa­tor.
 
Das ist Po­la­ri­sa­tion
Ein Lichts­trahl kann als eine elek­tro­me­tris­che Welle be­trach­tet wer­den. Die Licht­we­llen sch­win­gen in vers­chie­de­nen ver­ti­ka­len und ho­ri­zon­ta­len Rich­tun­gen. Die Po­la­ri­sa­tion von Licht bes­chreibt die Sch­win­gungs­rich­tung. Hat das Licht keine Vor­zugs­rich­tung, so wird es un­po­la­ri­sier­tes Licht ge­nannt.
 
Das ist ein li­nea­rer Po­la­ri­sa­tor
Ein li­nea­rer Po­la­ri­sa­tor ist ein Fil­ter, der das Licht in einer de­fi­nier­ten Sch­win­gungs­rich­tung (zum Bes­piel ver­ti­kal po­la­ri­siert) trans­mit­tiert, während Licht in der Sch­win­gungs­rich­tung ortho­go­nal dazu nicht trans­mit­tiert wird. Das trans­mit­tier­te Licht ist also en­ts­pre­chend der Orien­tie­rung des Po­la­ri­sa­tors li­near po­la­ri­siert.

Funk­tions­wei­se einer Spie­gel­re­flexs­chran­ke mit Re­flek­tor

Das Funk­tions­prin­zip einer Spie­gel­re­flexs­chran­ke nutzt die Ei­gens­chaf­ten des Po­la­ri­sa­tors in Kom­bi­na­tion mit den op­tis­chen Ei­gens­chaf­ten des Re­tro­re­flek­tors.
  1. Ein Sen­sor mit in­te­grier­tem Po­la­ri­sa­tor emit­tiert Licht in ver­ti­ka­ler Sch­win­gungs­rich­tung.
  2. Das Licht trifft auf einen Re­tro­re­flek­tor mit Tri­pels­pie­gels­truk­tur. Der Lichts­trahl wird auf den drei Spie­gel­sei­ten re­flek­tiert, wobei die Po­la­ri­sa­tion des Lichts zu einem ge­wis­sen An­te­il von der ver­ti­ka­len in die ho­ri­zon­ta­le Rich­tung ro­tiert wird.
  3. Auf Empfängerseite im Sen­sor ist ein ho­ri­zon­ta­ler Po­la­ri­sa­tions­fil­ter ein­ge­baut. Durch den Po­la­ri­sa­tions­fil­ter wird Licht mit ho­ri­zon­ta­ler Po­la­ri­sa­tion (vom Re­flek­tor kom­mend) zum Emp­fang­se­le­ment im Sen­sor trans­mit­tiert.
  4. Wird nun ein Ob­jekt zwis­chen Sen­sor und Re­flek­tor in den Strah­len­gang ein­ge­bracht, wird das Sig­nal auf Empfängerseite gedämpft und das Ob­jekt da­durch er­kannt. Durch die Nutzung der Po­la­ri­sa­tion des Lichts funk­tio­niert eine Spie­gel­re­flexs­chran­ke auch bei glänzenden Ob­jek­ten. Bei die­sen wird im Ge­gen­satz zum Re­tro­re­flek­tor die Rich­tung der Po­la­ri­sa­tion nicht ge­dreht.

Das muss bei der Wahl des Re­flek­tors beach­tet wer­den

Bei der Aus­wahl des Re­flek­tors gibt es vers­chie­de­ne Fak­to­ren, die zu beach­ten sind. Es ist ein Zu­sam­mens­piel der Re­flek­tors­truk­tur, der Lich­tart sowie der Reich­wei­te und der Sen­so­rop­tik (Ein­lin­se­nop­tik und Zwei­lin­se­nop­tik). Auch die Reflektorgröße soll­te bei der En­ts­chei­dung berücksichtigt wer­den. Zudem spie­len die Um­ge­bungs­be­din­gun­gen, denen ein Re­flek­tor aus­ge­setzt ist, eine große Rolle bei der Wahl des geeig­ne­ten Re­flek­tors und Re­flex­fo­lie.

Befestigungsmöglichkeiten von Re­flek­to­ren und Re­flex­fo­lien

Je nach An­wen­dung und Ein­satzz­weck der Re­flek­to­ren kann zwis­chen vers­chie­de­nen Befestigungsmöglichkeiten gewählt wer­den.

Befestigungslöcher

Im Gehäuse des Re­flek­tors sind Lang- oder Rundlöcher dia­go­nal, gegenüber oder ne­be­nei­nan­der in­te­griert.

Schrau­be

Runde Re­flek­to­ren las­sen sich mit ein­ges­pritz­ter me­tris­chen Schrau­be im Gehäuse di­rekt in Bohrlöcher eins­chrau­ben.

Be­fes­ti­gungss­top­fen

Runde Re­flek­to­ren mit Clip­be­fes­ti­gung mit Hilfe eines in­te­grier­ten Stop­fens ermöglichen eine ein­fa­che Mon­ta­ge in Boh­run­gen.

Selbst­kle­bend

Re­flek­to­ren und vor allem Re­flex­fo­lien haben eine selbst­kle­ben­de Rückseite, wel­che auf Wände, Blech­wan­gen oder an­de­ren Oberflächen auf­ge­klebt wer­den können.

Ein­fluss­fak­to­ren auf Re­flek­to­ren und Re­flex­fo­lien

Raue Hoch­druc­krei­ni­gun­gen, hohen Tem­pe­ra­tu­ren, in­ten­si­ven Reinigungsvorgängen und me­cha­nis­che Stöße und Vi­bra­tio­nen von außen – im in­dus­trie­llen Um­feld sind Sen­so­ren und Re­flek­to­ren oft außergewöhnlichen An­for­de­run­gen aus­ge­setzt. Für diese Fälle bie­tet wen­glor reinigungsmittelbeständige und ro­bus­te Re­flek­to­ren an.
 
  • Reinigungsmittelbeständige Re­flek­to­ren sind für den Ein­satz im Washdown-​Bereich geeig­net und können für einen Tem­pe­ra­tur­be­reich von bis zu 150 °C ver­wen­det wer­den. 
  • ECOLAB-​zer­ti­fi­zier­te Re­flek­to­ren eig­nen sich eben­falls im Washdown-​Bereich. Die Re­flek­to­ren zeich­nen sich durch ihre blaue Farbe aus, wo­durch Gehäusesplitter im Falle einer Beschädigung ein­fa­cher er­kenn­bar sind. 
  • Eine Antifog-​Beschichtung verhin­dert einen Bes­chlag auf den Re­flek­to­ren.
  • Re­flek­to­ren mit einem ro­bus­ten Gehäuse-​Design sind aus Edels­tahl V4A und haben eine Gla­sab­dec­kung über der Reflexionsfläche.
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