LED-Autoscheinwerfer Vom Leuchtmittel zum Systembaustein

Die hohe Schule der LED-Beleuchtungstechnik besteht in der Entwicklung von Systemen für den Verkehr. Straßenlampen und Autoscheinwerfer sind den Witterungsbedingungen schutzlos ausgesetzt, gleichwohl müssen sie stets sicher funktionieren.

Die Verwendung von LEDs in den Frontscheinwerfern der Automobile hat die mobile Beleuchtungstechnik technisch auf einen völlig neuen Stand gehoben. Die neuen Leuchtmittel eröffnen vielfältige neue Möglichkeiten: dem Formdesigner für die Gestaltung der Frontpartie, dem Lichttechniker für die Anpassung der Ausleuchtung an die Fahrsituation (Kurvenlicht, dynamisches Abblendlicht) und dem Systementwickler als Medium für die "Car2Car"-Kommunikation.

Simulation eines Scheinwerfers

Bei den hohen Anforderungen an die Automobilscheinwerfer bringen die Systemdesigner auch die erweiterten Werkzeuge der Systementwicklung in Anschlag: Simulationsprogramme. Das Aufsetzen eines realistischen Modells aber ist aufwendig, dieses erfordert neben den mechanischen und thermischen Kenndaten auch die Kenntnis der lichttechnischen Parameter. Das Unternehmen Mentor Graphics bietet hierfür nun ein Simulationspaket an, bestehend aus der Mess- und Charakterisierungs-Testeinrichtung T3Ster/TeraLED und der Simulations-Software FloEFD. Letztere wurde nun um ein spezielles LED-Modul erweitert, das die thermische Simulation von LEDs gestattet und den bei der ermittelten Betriebstemperatur abgegebenen Gesamtlichtstrom des LED-Systems prognostiziert. Die Grundlage hierfür ist eine Bibliothek von LED-Modellen, deren Elemente durch physikalische Tests mit T3Ster/TeraLED charakterisiert werden. Die Testeinrichtung ermittelt radiometrische/fotometrische Kennwerte in einer Ulbrichtkugel und kombiniert diese mit thermischen Messdaten. Das FloFED-Software-Modul ermittelt darüber hinaus die Absorption der Strahlung in semitransparenten Feststoffen wie Linsen von Scheinwerfern.

Da die LED-Arrays immer größer werden, bietet Mentor Graphics seit neuestem die Ulbrichtkugel des TeraLED-Systems mit einer 50-cm-Kugel (bisher 30 cm) an. Diese ist große genug, um LEDs aufzunehmen, die in Scheinwerfern und Rücklichtern bei einer Wärmeableitung von maximal 50 W Lichtströme bis zu 7.500 lm abgeben.

Matrix mit 256 Kombinationen

Der österreichische Lichtsysteme-Spezialist ZKW hat einen Frontscheinwerfer entwickelt, der mit 16 LEDs bestückt ist, die in vier Lichtsegmente zu je vier LEDs aufgeteilt sind. Die LED lassen sich individuell ein- und ausschalten; sie ermöglichen dadurch 256 unterschiedliche Abblend-Fernlicht-Kombinationen. Diese werden fließend gesteuert, so dass die Schaltvorgänge vom Fahrer und der Umgebung nicht bemerkt werden. Das System wird über eine Frontkamera gesteuert, dadurch lässt sich das Fernlicht automatisch an die Verkehrssituation blendfrei einpassen.

Die Grundeinstellung bei dem Matrix-Licht ist, anders als beim herkömmlichen Scheinwerfern, nicht das Abblendlicht, sondern das Fernlicht. Sobald die Frontkamera entgegenkommende oder vorausfahrende Fahrzeuge erkennt, werden diese aus dem Lichtkegel ausgeblendet, das Umfeld bleibt jedoch mit Fernlicht hell erleuchtet. Auf diese Weise bleibt die Umgebung steht gut erkennbar, ohne dass andere Verkehrsteilnehmer geblendet werden. Das LED-Matrix-Frontlicht bietet darüber hinaus eine dynamische Kurvenlichtfunktion und ein Abbiegelicht.

Derzeit wird das System in Prototypen getestet. 2015 wird das erste Serienfahrzeug mit dem neuen Frontscheinlicht ausgerüstet werden.