Kfz-Scheinwerfer Licht aus der Matrix

Mit Leuchtdioden einfach herkömmliche Lichtquellen zu ersetzen, spart zwar Energie, reizt jedoch die Möglichkeiten der Halbleiterleuchten bei weitem nicht aus. Einen ersten Vorgeschmack auf die Zukunft der Beleuchtung bietet ausgerechnet die Automobilindustrie, die einen vermeintlichen Nachteil der LEDs – man benötigt viele davon, um eine Gasentladungslampe zu ersetzen – in einen Vorteil ummünzt.

Viel Aufwand wurde in den letzten Jahren betrieben, um Abblend- und Fernlicht sowie Nebelleuchten sicherer sowohl für den Gegenverkehr als auch für den Fahrer selbst zu machen. Mechanisch bewegte Teile, kompliziert angesteuerte Gasentladungslampen und adaptive Systeme sind ein steter Quell der Freude für Reparaturwerkstätten. Auf Basis einer Entwicklung von Hella hat nun Audi in einige seiner neuen »A8«-Modelle sogenannte »Matrix-LED«-Scheinwerfer mit blendfreiem Fernlicht eingebaut.

Herzstück der Matrix-LED-Scheinwerfer ist das blendfreie Fernlicht. Es erlaubt dem Fahrer, mit permanent eingeschaltetem Fernlicht zu fahren, ohne Gegenverkehr oder vorausfahrende Fahrzeuge zu blenden. Technisch wird diese Funktion durch die Unterteilung des Fernlichtes in fünf Reflektoren mit jeweils einer 5-Chip-LED realisiert.

Hella gelang es, jede LED auf dem 5er-Chip einzeln anzusteuern, wodurch insgesamt 25 Leuchtdioden je Scheinwerfer nach Bedarf auf- oder abgedimmt werden können. Damit kann der Lichtkegel mechanikfrei höchst präzise gesteuert und eine große Zahl an Lichtverteilungen realisiert werden (Bild 1).

Das System aktiviert sich außerorts ab einer Geschwindigkeit von 30 km/h und innerorts ab 60 km/h, wenn der Fahrer am Lichtdrehschalter die Automatik-Einstellung gewählt hat. Eine Kamera erkennt vorausfahrende und entgegenkommende Fahrzeuge und spart sie durch das Abschalten oder Abdimmen einzelner LEDs in Sekundenbruchteilen aus der Fernlichtverteilung aus. Der Einsatz der Matrix-Technik ermöglicht es dabei erstmalig, mehrere Tunnel gleichzeitig zu öffnen, beispielsweise in dem Fall, dass mehrere entgegenkommende Fahrzeuge hintereinander fahren. Während diese »ausgeblendet« werden, leuchtet das Fernlicht alle Bereiche zwischen den Fahrzeugen sowie links und rechts davon weiterhin voll aus. Befindet sich kein Fahrzeug mehr im Sichtfeld des Fahrers, schaltet das System wieder auf volles Fernlicht um. Neben dem gezielten Ausblenden anderer Fahrzeuge passt sich der Lichtkegel des Matrix-Fernlichtes der Fahrsituation an, beispielsweise bei Kurvenfahrten. Hierbei wird die Intensität des Lichtkegels durch unterschiedliche Ansteuerung der LEDs in der Seite variiert oder auf die Fahrbahnmitte konzentriert. Damit verbessert sich die Sicht des Fahrers bei Nacht signifikant, gleichzeitig entfällt für den Gegenverkehr das Sicherheitsrisiko Blendung.

Der Scheinwerfer blinkt

Unterhalb des Designgitters, das den Scheinwerfer optisch segmentiert (Bild 2), befindet sich ein dynamisches Blinklicht. Aktiviert der Fahrer den Blinker, leuchten sieben hintereinanderliegende Blöcke im Abstand von jeweils 20 ms nacheinander auf. Nach 150 ms sind alle Segmente mit voller Intensität aktiviert, wodurch der Eindruck eines dynamischen Blinkers entsteht. Die beleuchteten LEDs wandern blockweise in die Richtung, in die der Fahrer abbiegt. Entsprechend sind die Funktionen Blinker, Tagfahr- und Positionslicht in einem optischen System vereint.

Mit einem optionalen Nachtsichtassistenten arbeitet das sogenannte Markierungslicht zusammen. Sobald sich ein Fußgänger in einem kritischen Bereich vor dem Fahrzeug befindet, blinken ihn einzelne LEDs als Warnung dreimal hintereinander kurz an. Er wird damit für den Fahrer deutlich sichtbar. Zudem übernehmen die Scheinwerfer auch die Funktion des Kurvenlichts. Mithilfe der prädiktiven Streckendaten aus dem Navigationssystem »MMI Navigation plus« wird der Fokus des Lichts schon vor Lenkradeinschlag in Richtung Kurve verschoben.

Diese Funktionen stellen hohe Anforderungen an die Steuer¬geräte, die allerdings bereits für die nächsten Neuerungen vorbereitet sind. Das »Laser Light Concept« ist eine Kombination aus Matrix-LED und Laserlicht. Dabei findet sich in den Scheinwerfern auch eine Laserdiode für das Fernlicht. Der Durchmesser der Laserdioden beträgt nur wenige Mikrometer, sodass sie deutlich kleiner sind als die Leuchtdioden. Auch das Fernlicht erstreckt sich mit der Lasertechnik doppelt so weit (500 m) wie beim LED-Fernlicht. Außerdem ist die Leuchtkraft vielfach stärker als bei den LED-Leuchten. Die Matrix-LED-Technik für das Abblendlicht wird mit der neuen Laserlicht-Technik für das Fernlicht im neuen Laserlicht-Scheinwerfer kombiniert.

Modulare Lichter

Mit integrierter Ansteuerelektronik sind die 90-mm-LED-Modulscheinwerfer der Reihe »L4060« ausgerüstet, bei denen Robustheit und Flexibilität im Mittelpunkt stehen. Eine neue Linsenform (40 mm x 60 mm) ermöglicht gemeinsam mit einer Auswahl an schwarzen und silberfarbenen Blenden neue Freiheitsgrade in puncto Design und Individualisierung. Es gibt Fernlicht- und Nebellichtmodule jeweils als einzelne Lichtfunktion oder in Kombination mit weiteren Funktionen.

Das L4060-Fernlichtmodul ist in zwei unterschiedlichen Kombinationen verfügbar: als reiner Fernscheinwerfer oder in Kombination mit Tagfahr- und Positionslicht. Es kann wahlweise mit vormontiertem Tragrahmen oder zur Performance-Anbringung für den 1:1-Austausch älterer Halogenmodule gegen neue LED-Technologie eingesetzt werden. Für eine homogene und tageslichtähnliche Ausleuchtung sorgt auch das L4060-Nebellicht, das ebenfalls in verschiedenen Kombinationen erhältlich ist. Der Hersteller bietet es als separates Modul, mit Tagfahr- und Positionslicht oder mit Abbiegelicht an. Die neuen Module verfügen über ein passiv gekühltes Gehäuse aus Aluminiumdruckguss und wurden mit einer Abdeckscheibe aus Poly¬carbonat ausgestattet, die zum einen das Gewicht der Module reduziert, zum anderen resistent gegen Steinschlag ist. Alle neuen 90-mm-Module sind nach ECE und SAE typgeprüft. Sie sind für den Betrieb in 12-V- und 24-V-Bordnetzen geeignet.

Bei der Auswahl des passenden Moduls unterstützt der »90-mm-Konfigurator« [1]. Dort können Erstausrüster, Fuhrparkbetreiber sowie Besitzer von Sportfahrzeugen, Wohnmobilen und landwirtschaftlichen Fahrzeugen ihre Frontbeleuchtung selbst zusammenstellen und gestalten. Ab Ende Februar findet der Nutzer auch für die Umrüstung bestehender Halogenmodule auf LED-Technologie alle notwendigen Informationen. Der Menüführung folgend erhält er am Ende eine 
komplette Teileliste, die er direkt an Hella versenden kann. Vergleichsaufnahmen aus Europas größtem Lichtkanal und Lichtverteilungen in Halogen- oder LED-Technologie erleichtern die Auswahl.

Die 90-mm-Modulbaureihe besteht aus insgesamt fünf verschiedenen Baureihen, die an die speziellen Erfordernisse der unterschiedlichen Zielgruppen angepasst sind. Der besondere Vorteil liegt in der Flexibilität und robusten Bauweise, die den Einsatz der Module in Fahrzeugen aller Art von der Landwirtschaft über Sportfahrzeuge, Wohnmobile, Busse bis hin zu Elektrofahrzeugen möglich macht.