Hell erleuchtete Metropolen bieten spektakuläre, einzigartige Kulissen für Bewohner und Besucher. Was dabei gerne vergessen wird: Die aufwändige künstliche Beleuchtung von Ballungsräumen ist energieintensiv und führt zu einer unnatürlichen Lichtverschmutzung, die Umwelt und Biodiversität belastet. Um hier gegenzusteuern, ergreifen Behörden entsprechende Maßnahmen.

In Frankreich hat die 2018 erlassene Vorordnung zur Verminderung von Lichtverschmutzung den Herstellern von Beleuchtungslösungen sehr wenig Zeit eingeräumt, ihre Produkte an neue strenge Vorgaben anzupassen: Unter anderem müssen sie den Anteil des blauen Lichts absenken und bei der Ausrichtung von Lichtströmen mit Einschränkungen umgehen.

Für Lenzi war bei der Umsetzung nicht nur das enge Zeitfenster eine Herausforderung, sondern auch das riesige Sortiment an Beleuchtungslösungen. Das Unternehmen steht wie kein anderes für die typischen stilbildenden Laternen der französischen Hauptstadt. Seit 1953 ist Lenzi dafür ihr wichtigster Lieferant. Weil es Lenzi immer gelungen ist, das unverwechselbare traditionelle Design der Lampen mit neuester Technologie wie LED zu verknüpfen, sind die Produkte längst Exportschlager und leuchten weltweit in Kommunen in über 50 Ländern.

Wie revalidiert man den kompletten Produktkatalog?

Ähnlich seinen Produkten verbindet auch das Unternehmen Lenzi eine traditionelle Kultur mit großer Offenheit gegenüber Innovation und Technologie. So war auch eine digitale Vorgehensweise der Schlüssel zur Bewältigung der Mammutaufgabe, jedes einzelne der über 100 Modelle in einem knapp bemessenen Zeitraum an die neuen, bindenden Anforderungen anzupassen und zu validieren.
Wie bereits erwähnt, betrafen die strengeren Regeln insbesondere

• die Reduktion der besonders intensiven blauen Lichtanteile im abgestrahlten Spektrum,
• die Maximierung des in einem Kegel von 151° unter der Horizontalen abgestrahlten Lichtroms relativ zum Gesamtlichtstrom
• die Reduktion des in Richtung Himmel abgestrahlten Lichtanteils auf unter 1 % der Gesamtabstrahlung.

Diese Maßnahmen führen zu einer signifikanten Verminderung der Luftverschmutzung und senken gleichzeitig den Energieverbrauch für die städtische Beleuchtung.

Bei einer kleinen Anzahl an Produkten wäre ein klassischer Änderungsprozess auf Basis von Überarbeitung der CAD-Modelle, Prototypenbau und experimentellen Messungen – möglicherweise in mehreren Iterationen - in einem photometrischen Labor ein üblicher und gangbarer Weg. Für Lenzi kam diese Option aus Kosten- und Zeitgründen nicht in Frage: Die schiere Anzahl an verschiedenen Produkten, deren Betriebserlaubnis jeweils einzeln von der Erfüllung der veränderten Normen abhängt, würde im günstigsten Fall geschätzt einen Zeitraum von drei bis zu fünf Jahren in Anspruch nehmen.

Virtuelle statt physische Prototypen

Stattdessen entschied sich Lenzi für einen digitalisierten Prozess mit virtuellen Prototypen. Die am Bildschirm aktualisierten Produktkonfigurationen müssen nicht mehr gebaut, transportiert und getestet werden. Stattdessen sind die detaillierten Produktmodelle die Basis für die digitale Analyse, Überprüfung und Optimierung. Angereichert mit zusätzlichen Informationen sind sie flexibel veränderbar, so lange, bis am virtuellen Prototyp in allen relevanten Szenarien bestätigt wird, dass eine Variante die neuen Vorgaben erfüllt.

Das dafür eingesetzte Werkzeug ist die physikbasierte Simulationssoftware Ansys Speos. Entwickelt für die Lösung einer Vielzahl von optischen Aufgabenstellungen, können mit Ansys Speos unterschiedliche Konfigurationen objektiv verglichen, Konstruktionsprobleme identifiziert und optische Systeme zuverlässig ausgelegt werden. Lenzi hat so in verschiedenen realistischen Szenarien Spektrum, Emissionsgrad und Leistung der LEDs simuliert und systematisch die unter den vorhandenen Randbedingungen jeweils beste Variante ermittelt. Auch unerwünschte Strahlung – in diesem Fall das nach oben gerichtete Licht – wurde mit Ansys Speos erkannt und korrigiert.

So konnte der gesamte Produktkatalog, d.h. 100 verschiedene Lichtprodukte, in 18 Monaten mit den geforderten Eigenschaften versehen werden – eine Zeitersparnis von drei Jahren, hinzu kommen enorme finanzielle Vorteile und ein drastisch geringerer Ressourceneinsatz.

Unterstützt wurde das Lenzi-Team bei der Implementierung, Einarbeitung und Nutzung von Ansys Speos von den Simulationsexperten von CADFEM France. Der damit einhergehende Know-how-Transfer kommt Lenzi bei ähnlichen Folgeprojekten zugute. Sie werden nicht lange auf sich warten lassen angesichts der unterschiedlichen Vorschriften zum Thema Lichtverschmutzung in den vielen Ländern und Kontinenten, in denen Lenzi-Produkte Städte in Szene setzen.