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Kfz-Beleuchtung

LEDs für innovative Lichtsysteme

28. März 2013, 13:15 Uhr | Dr. Michael Kleinkes, Christian Schmidt und Dr. Wolfgang Pohlmann

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Hochauflösende mechanikfreie LED-Systeme

Ein großes Augenmerk liegt derzeit ebenfalls auf der Entwicklung und Verwendung sogenannter LED-Array-Systeme. Anders als beim VarioLED-Modul und vergleichbaren Konzepten soll dabei weitestgehend auf den Einsatz von elektromechanischen Aktuatoren verzichtet werden. Die Reduzierung der mechanischen Bewegungen innerhalb der Scheinwerferbaugruppe soll potentiellen Fehlerquellen und Verschleißerscheinungen entgegenwirken. Die Lichtverteilungen werden über eine große Anzahl von einzeln ansteuerbaren LEDs erzeugt, welche eine funktional aufgeteilte Ausleuchtung der Fahrbahn aus einem oder mehreren Optikelementen ermöglichen. Die ECE-Regelung erlaubt dabei unterschiedliche Systeme mit einem breiten Funktionsspektrum. Bild 6 zeigt den Prototypen eines LED-Array-Moduls, welches mit mehr als 80 LEDs eine komfortable Umsetzung von ADB-Funktionen ermöglicht. Zum Einsatz kommen die bereits vorgestellten CSP-LEDs in Verbindung mit einer diskret aufgebauten Ansteuerelektronik für jede einzelne LED. LED-Array-Systeme werden in der nächsten Fahrzeuggeneration auf den Straßen erlebbar sein.

Bereits heute arbeiten verschiede Forschungsbereiche an einer Weiterentwicklung der LED-Array-Technologie. Durch die Erhöhung der Pixelzahl der Lichtquelle und die damit verbundene höhere Auflösung des optischen Systems wird es möglich sein, eine zu jeder Fahrsituation passende Lichtverteilung ohne bewegliche Teile im Scheinwerfer zu realisieren. Der gegenwärtige Stand der Technik einer diskreten Aufbautechnik für Ansteuerelektronik und LED-Array-Lichtquelle stößt dabei bereits bei heutigen Pixelzahlen an die Grenzen. Höhere Pixelzahlen lassen sich nur durch die Miniaturisierung und das Zusammenwachsen von LED-Array und Ansteuerelektronik realisieren. Das allgemeine Ziel dieser Forschungsaktivitäten ist es, die Fahrsicherheit und Komfort weiter zu verbessern.

Systemzuverlässigkeit muss gesichert werden

Neue LED-Lichtquellen erobern die Außenbeleuchtung des Fahrzeuges. LED-basierte Scheinwerfer bieten neben einem attraktiven Design auch die Möglichkeit, die Lichtfunktionen am Fahrzeug noch variabler zu gestalten. Neue LED-Scheinwerfer werden sich zudem durch einen hohen Neuigkeitsgrad an kundenerlebbaren Lichtfunktionen auszeichnen. Der Stand der Technik wird sich dabei stetig weiterentwickeln, was sich an den Beispielen der vorgestellten VarioLED- und LED-Array-Scheinwerfer zeigt, die bereits bzw. schon bald im Markt erhältlich sein werden und die Umsetzung neuer Lichtfunktionen ermöglichen. In Zukunft wird eine weitere Zunahme der separat adressierbaren Ausleuchtungsbereiche zu einer stetigen Optimierung der Ausleuchtungssituation für den Fahrer führen.

Eine hohe Systemzuverlässigkeit dieser neuen LED-Scheinwerfertechnologien kann jedoch trotz der insgesamt hohen Zuverlässigkeit der Lichtquelle LED nur unter Berücksichtigung der richtigen optischen Systeme, geeigneter Aufbau- und Verbindungstechniken sowie geeignetem Thermomanagement und Ansteuerelektronik erreicht werden.

Die LED-Technologie wird sich kontinuierlich weiterentwickeln. Heutige LEDs für Kfz-Anwendungen haben 80 bis 90 lm/W bei 1 A. Neue Technologien, wie zum Beispiel die GaN-on-GaN-Technologie oder die Non Polar-Technologie, werden den Wirkungsgrad der LED-Chipsd deutlich verbessern und Stromdichten >200 A/cm² (statt heutiger 100 A/cm²) ermöglichen. Die steigende Lichtausbeute der LED wird noch weitere Styling-Freiheiten im Scheinwerfer ermöglichen. Langfristig ist eine Etablierung der LED auch in den Standardscheinwerfern der Kompakt- und Mittelklasse zu erwarten. jw