So entwickelt sich die Fahrzeugbeleuchtung

Mit dem Fortschreiten der Entwicklung adaptiver Lichtsysteme können sie auch zu einem Energiespareffekt im Pkw beitragen. Maßgeblich ist hier die situationsabhängige Einstellung der Intensität von LED-Lichtfunktionen. Die strategische Partnerschaft zwischen Opel und der Technischen Universität Darmstadt inklusive des ersten OpenLab von Stellantis in Deutschland soll dafür eine neue Ära von Lichttechnologien ermöglichen.

Der Münchner Fabless-Halbleiterhersteller Inova Semiconductors ist Spezialist für die breitbandige Datenanbindung von Displays im Car Infotainment. Seine Interface-IP hat sich zum Industriestandard entwickelt. Mit smarten LED-Treiberchips nebst dediziertem Datenbus hat sich das Unternehmen ein zweites Standbein geschaffen. Robert Kraus, Co-Founder und CEO, spricht über sein Ökosystem, das Asiengeschäft und die künftige Symbiose von Display und Licht.

Bislang wurden ausschließlich Head-up-Displays dazu verwendet, um notwendige Informationen so in das Sichtfeld des Fahrers einzublenden, dass dieser den Blick nicht von der Fahrbahn nehmen muss. Ford hat die Scheinwerferanlage so modifiziert, dass Angaben zu Navigation und Verkehr direkt auf die Straße projiziert werden.

Valeo hat ein komplettes Pkw-Lichtsystem entwickelt, das von der Erfassung der Photonen durch die Kamera bis hin zu ihrer Abstrahlung durch den Scheinwerfer reicht. Das HD-System basiert auf künstlicher Intelligenz, die das Thermomanagement verbessert, die Anpassungsfähigkeit an die Umgebung erhöht und die Reduzierung der Kosten erlaubt.

Das prädiktive Ansteuern der Scheinwerfer ist eine Möglichkeit, den Fahrer bei Nachtfahrten von den Fähigkeiten der Fahrerassistenzsensorik profitieren zu lassen. Ford entwickelt das dynamische Kurvenlicht mit vorausschauender Reaktion auf den Straßenverlauf weiter.

Die Innovationsplattform HARRI fährt autonom, elektrifiziert und vernetzt. Bertrandt hat den Technologieträger für zukünftige Mobilitätskonzepte entwickelt. Dabei lag der Fokus auf dem Design, der Umfeldkommunikation und der Beleuchtungstechnik. Durch verständliche und einheitliche Signale kann die Akzeptanz für autonomes Fahren erhöht werden.

Sicherheit, Komfort und Ästhetik treiben die Entwicklung von Fahrzeuglichtfunktionen voran, die immer intelligenter werden und weit über die klassische Beleuchtung hinausgehen. Gleichzeitig sollen die notwendigen elektronischen Steuerungen kostengünstig, einfach und standardisiert sein. Im E/E-Konzept der Außenbeleuchtung zeichnet sich daher ein Paradigmenwechsel ab. Er bedeutet die Verlagerung der Lichtsteuerungsalgorithmen von den Scheinwerfern hin zu zentralisierten Controllern. Marelli Automotive Lighting und BMW arbeiten zusammen an entsprechenden technischen Lösungen.

Die Automobilindustrie ist heute mehr denn je auf der Suche nach Differenzierung. Design und Kundenerlebnis sind Stellhebel dafür. Die Heckbeleuchtung spielt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. Sie unterstreicht nicht nur den Charakter eines Pkws, sondern weckt auch Emotionen. Hella hat dafür die FlatLight-Technologiefamilie in vier Varianten entwickelt, die auf LEDs und verschiedenen Optiken basiert, in besonders flacher Bauform mit einer homogenen Lichtverteilung daherkommt und skalierbar in den Kosten ist.

Digitale Lichttechniken sind ein Schlüsselelement für die Verbesserung der Qualität von Fahrzeugbeleuchtungssystemen und für die Umsetzung neuer Funktionen. In diesem Beitrag zeigt Marelli Automotive Lighting auf, wie neben Hauptlicht- und Signallichtfunktionen auch Personalisierungs- und Fahrerassistenzfunktionen mit hochauflösenden Lichtsystemen unterstützt und generiert werden können.

Hochkomplexe Systeme sorgen für bestmögliches Licht am und im Auto. Sind sie jedoch fehlerhaft und fällt das Fahrzeuglicht aus, kann dies Menschen gefährden. Continental demonstriert, wie ein LED-Treiber den Ausfall der Elektronik erkennt und die Funktion dennoch sicherstellt – oder aber den Fahrer rechtzeitig warnt.

Im Projekt CarVisionLight verfolgen ZKW und Partner einen Forschungsansatz, der Videoaufnahmen unter realistischen Bedingungen, Bildverarbeitung und adaptive Ausleuchtung für die Weiterentwicklung automobiler Lichttechnik umfasst. Durch stereoskopische Umfelderfassung im Regelkreis mit Scheinwerfertechnik in hoher Auflösung wird ein Gesamtsichtsystem entwickelt, in dem Komponenten abgestimmt interagieren und sich bei Nachtfahrten zu einer kognitiven Einheit ergänzen.

Die Sonne schenkt uns Wärme zum Leben und Licht zum Sehen. Das sind die menschenfreundlichen Fraktionen der von ihr ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen, die sonst unendliche Intensitäten und Wellenlängen haben. Das, was wir als Licht wahrnehmen, sind Sonnenstrahlen im Wellenlängenbereich von 0,35 bis 0,75 tausendstel Millimeter, wie im Kap. 6.2 erläutert, die unsere Sehnerven zum Schwingen bringen. Diese Sehnerv-Akkorde gelangen ins Gehirn und lösen dort mehr oder weniger bunte Vorstellungen aus.

Im EU-Projekt interACT wurde die Kommunikation von automatisierten Fahrzeugen mit anderen Verkehrsteilnehmern per Lichtsignalen untersucht, um so deren intuitive Einbettung in das aktuell bestehende Straßengeschehen vorzunehmen. Das DLR arbeitete dabei unter der Koordination unserer Interviewpartnerin Anna Schieben mit sieben Industrie- und Forschungspartnern aus vier Ländern zusammen.

Mit den neuen Möglichkeiten der Digitalisierung lässt sich die Scheinwerfertechnologie hin zu hochgradig adaptiven Funktionen entwickeln. Damit geht die Funktion über das Sehen und Gesehenwerden weit hinaus. Hella entwickelt einen LED-SSL-Scheinwerfer mit immer höheren Pixelzahlen, der mit der Umwelt interagieren kann, weil er die Technik Solid State Lighting nutzt.

In den vergangenen Jahren hat die Komplexität in der Lichtelektronik deutlich zugenommen. Haupttreiber waren insbesondere die Bandbreite der Steuergerätefunktionalitäten, deren Einbindung in das Gesamtsystem, Funktionserweiterungen sowie die Verlagerung von Funktionalitäten in die Software. Diese Trends werden sich durch die Digitalisierung der automobilen Lichttechnik weiter beschleunigen. Künftige Umsetzungen machen sowohl neue Technologien als auch einen modernen Entwicklungsansatz erforderlich, wie Hella zeigt.

Über Schwarmdaten kann man wissen, ob hinter einer Kurve eine Nebelbank liegt oder wo das Stauende auf einer Autobahn anfängt. Diese Daten können über Rückleuchten und Scheinwerfer an andere Verkehrsteilnehmer weitergegeben werden. Stephan Berlitz, Leiter Entwicklung Innovationen Licht/Sicht bei Audi, erläutert, warum OLEDs ihre Zukunft eher im Exterieur als im Interieur haben, wie die Weltinnovation der DMD-Projektion vor dem neuen Audi e-tron Sportback funktioniert und was LED-Steuergeräte mit Unterwäsche zu tun haben.

Gute Beleuchtung trägt maßgeblich zur Verkehrssicherheit bei. 2011 stellte die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ein Bewertungssystem für Scheinwerfer vor, das die Qualität der Ausleuchtung und die Begrenzung der Blendung objektiv beurteilen kann. Seit einigen Jahren gibt es neue Lichtquellen wie LEDs und Lichtfunktionen (blendfreies Fernlicht, Teilfernlicht), die eine Erweiterung der erprobten CIE-Methode notwendig machen, um unter anderem die veränderten Einschalt- und Nutzungsdauern von neuen Lichtfunktionen zu berücksichtigen und ein allgemeinverständliches Bewertungssystem darzustellen. Ein im Folgenden von der TU Darmstadt vorgestelltes Bewertungssystem, das von einer allumfassend besetzten Expertenkommission entwickelt wurde, soll repräsentative Daten liefern und eine objektive Bewertung der Scheinwerferleistung ermöglichen.

Tageslicht ist wichtig für den Menschen, werden doch Leistungsfähigkeit, Stimmung und Gesundheit durch die Sonne beeinflusst. Um biologische Lichtwirkungen beim Fahrer eines Pkw zu aktivieren, haben Mercedes-Benz und die Universität Regensburg intensive Lichtforschung für das Experimental-Sicherheits-Fahrzeug ESF 2019 betrieben. Mit einem sonnenähnlichen Licht, im Innenraum installiert, kann die Aufmerksamkeit des Fahrers erhöht werden. 

Nicht nur der Antrieb verursacht CO 2-Emissionen, auch die Scheinwerfer und andere Leuchten eines Pkw haben einen gewissen Anteil. Die Technische Universität Darmstadt absolvierte einen Feldtest, um die Nutzungsrate verschiedener Lichtfunktionen zu ermitteln. Hierzu wurden Testfahrten in der Stadt, über Land und auf der Autobahn durchgeführt und die Einschaltzeiten der Beleuchtungssysteme aufgenommen. Aus den ermittelten Daten wurde das Energieeinsparpotenzial berechnet, wenn statt Halogen- nun LED-Leuchtmittel genutzt werden.

Das Automobil wird neben der Wohnung oder dem Arbeitsplatz zunehmend zu einem persönlichen Lebensraum, der sich individuell an den eigenen Stil und die eigenen Vorlieben anpassen lässt. Licht spielt dabei eine zentrale Rolle. Gemeinsam mit OEMs entwickelt Plastic Omnium Lichtkonzepte für die Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums, die die Faktoren Personalisierung, Entertainment und Assistenz für mehr Sicherheit im Straßenverkehr berücksichtigen.