TREND Automotive: Hellsichtige Lichter

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Schon Halogen und Xenon brachten für Autofahrer viel Licht ins Dunkle. Ganz neue Technologien überstrahlen jetzt allerdings alles bisher Dagewesene.

Der Trend wird schnell klar: 2014 steckten in etwa vier Prozent der Auto-Frontleuchten LEDs, nächstes Jahr rechnet man mit fünfzehn Prozent und bis 2020 blenden in etwa jedem fünften Auto, das uns nächtens entgegenkommt, Licht emittierende Dioden ab. Und das elektrisch gesteuert wie bei der Multibeam-LED im Mercedes-Benz oder bei der Matrix LED im Audi A8. Hochauflösende, einzeln ansteuerbare LED-Module leuchten dann die Fahrbahn vollkommen automatisch und mit optimaler Lichtverteilung sowie Lichtweite aus.

Die notwendigen Daten dafür liefern Kameras, Sensoren und das Navigationssystem. Wird ein entgegenkommendes Fahrzeug erkannt, spart das aus mehreren Sektoren aufgebaute Fernlicht den entsprechenden Teilbereich gezielt aus. Aber die „schlauen“ Leuchten haben auch ein Herz für den eigenen Fahrer. So „legen“ sie sich etwa schon vor dem Lenkradeinschlag in die Kurve und nehmen ihn quasi mit. Die Navi-Daten machen es möglich.

LED mit klarem Punktsieg

Neben fahrtechnischen Finessen, sind LED-Leuchten zudem wesentlich zuverlässiger als Halogen oder auch Xenon und haben eine bis zu zwanzigmal beziehungsweise fünfmal längere Lebensdauer. Und die bessere Energieeffizienz sorgt bei Benzinern und Stromern für mehr Reichweite.

Selbst bei der Lichtfarbe kann die weiße LED punkten. Mit einer Farbtemperatur von ca. 5.500 Kelvin kommt sie dem Tageslicht (ca. 6.000 Kelvin) wesentlich näher als Xenonlicht mit ca. 4.000 Kelvin. Und das bei Formfaktoren, die Fahrzeugdesignern ganz neue Freiheiten eröffnen. Ein nicht zu unterschätzendes Argument. Immerhin rangieren Untersuchungen zufolge Frontleuchten nach der äußeren Form und dem Kühlergrill auf Platz drei, wenn es um Wiedererkennbarkeit eines Automodells geht.

Die Überlegenheit der LEDs dokumentiert auch ein kürzlich veröffentlichter ADAC-Test. Alle geprüften SUV-Modelle konnten dabei voll überzeugen. Als Testsieger fuhr der VW Tiguan vom Hof, gefolgt Audi Q3, BMW X1, Seat Ateca, Hyundai Tucson und Nissan Qashqai.

Laser schlägt LED

„Voll überzeugend“ scheint aber nicht zu genügen. Denn schon kündigt sich mit dem Laserlicht der nächste große Schritt bei Scheinwerfern an. Das Bessere ist eben der Feind des Guten. War vor drei Jahren noch das Matrix-LED-Licht im Audi A8 der Renner auf den Autosalons. Bekamen kaum ein Jahr später die Voll-LED-Scheinwerfer der Sportwagen Audi R8 LMX und BMW i8 mit dem Laser-Spotlight ein zusätzliches Fernlicht, das mit rund 600 Metern etwa doppelt so weit strahlte wie die Version mit Leuchtdioden. Damit wird die per Gesetz festgelegte Höchstreichweite von 650 Meter fast erreicht.

Die Laser erzeugen einen nahezu punktförmigen Lichtstrom auf einigen Tausendstel Millimetern und ihre Leuchtdichte übertrifft die der LED bereits heute um etwa das Vierfache. Die Folge: noch kleinere Scheinwerfer, noch mehr Performance.

Das Herz dieser Matrix-Laser-Scheinwerfer nennt sich „Digital Micromirror Device“ (DMD). Der mikroelektromechanische Winzling von Texas Instruments nimmt bei einer Dicke von zehn Millimetern knapp die Fläche einer Streichholzschachtel ein. Darauf sitzt ein Spiegel von der Größe einer Erbse. Meint man. Tatsächlich aber besteht die Fläche aus 420.000 einzeln verstellbaren Mikrospiegeln mit einer Kantenlänge von jeweils einigen hunderttausendstel Millimetern. Justiert von elektrostatischen Feldern sorgen sie permanent dafür, dass die Umgebung optimal ausgeleuchtet wird. Der Laser kommt via Glasfaser auf den DMD-Chip.

OSRAM und BMW wurden erst kürzlich für das Projekt „Laserlicht im Auto – mit Sicherheit und Weitblick in die Zukunft“ im Oktober für den Deutschen Zukunftspreis 2016 nominiert (zum Redaktionsschluss stand der Gewinner noch nicht fest). Eingeführt wurde die Technologie mit dem BMW i8, um dann 2015 mit dem BMW 7er in Großserie zu gehen.

Der Technologie, die auch in Video-Beamern zum Einsatz kommt, sind was Lichtverteilung angeht keine Grenzen gesetzt. Man kann also gespannt sein, was die nächsten Jahre autolichttechnisch noch passiert.

In der Zwischenzeit beginnt das Münchner Gespann aktuell auch die OLED-Technologie (Organic Light Emitting Diode) fahrzeugtauglich zu machen. In den Heckleuchten des neuen BMW M4 GTS sind die Osram-Lichter als erste in Serie auf der Straße vertreten. Ob sie früher oder später auch vorne auftauchen, bleibt abzuwarten. In allen anderen Bereichen eröffnen die extrem platzsparenden, organischen Flächenlichtquellen völlig neue Design-Möglichkeiten.

LED-Scheinwerfer gegen Aufpreis

Fahrzeugbeleuchtung kommt scheinbar schwer ohne Osram aus. Auf der vergangenen electronica war ein LED-Chip in der Größe eines Fingernagels zu sehen, entwickelt von Osram, Infineon, Hella, Daimler und dem Fraunhofer IZM. Seine 1024 Lichtpunkte lassen sich einzeln vollelektronisch ansteuern. Kameras, Sensoren und das Navi liefern die Daten dazu. Köpfe von Passanten werden damit genauso gezielt ausgespart, wie die entgegenkommender Fahrer. Selbst der Rückspiegel des Vorausfahrenden bleibt verschont. Und beim Beschleunigen erhöht sich automatisch die Reichweite des Lichtkegels, im langsamen Stadtverkehr wird er breiter und erfasst so auch die Bürgersteige.

Dabei ist der Chip so klein, dass mit der Steuerelektronik gleich mehrere davon in einen Scheinwerfer passen. Der Prototyp mit drei LED-Chips kommt so auf insgesamt 3.072 einzeln ansteuerbare Lichtpunkte.

Heutige LED-Scheinwerfer sparen mit höchstens 84 LED-Punkten etwa die Gegenfahrbahn vom eigenen Fernlicht aus. Mehr Licht gibt es außer in der Luxusklasse auch nur gegen Aufpreis. Einfache Ausführungen starten bei etwa 1000 Euro, für Matrix-Scheinwerfer mit variabler Lichtverteilung muss man mindestens mit dem Doppelten rechnen.

Trotzdem verdrängt die LED-Technik weltweit bei allen Fahrzeugherstellern zunehmend Halogen. Und das größte Potential dafür zeichnet sich – nicht ganz unerwartet- wieder einmal in China ab.

 

Knowledge Base
Introduction to Digital Micromirror Device (DMD) Technology (pdf).

 

 

Laser-Licht des BMW i8 (Bild: BMW).

Das Laser-Licht des BMW i8 strahlt mit rund 600 Metern etwa doppelt so weit wie die LED-Version. (Bild: BMW).