Der Cadillac Escalade ist mit einem adaptiven Fahrlicht auf Basis von LED-Matrix-Scheinwerfern ausgestattet.

Der Cadillac Escalade ist mit einem adaptiven Fahrlicht auf Basis von LED-Matrix-Scheinwerfern ausgestattet.Valeo

Die Statistiken sind sich weltweit einig: Das Unfallrisiko ist nachts überproportional höher. Daher arbeitet die Branche seit Jahren an Assistenzsystemen, die Nachtfahrten angenehmer und sicherer machen. Obwohl Bosch bereits vor 101 Jahren mit dem ersten elektrischen Autoscheinwerfer (vorher waren es Kerzen-, Acetylen- und Karbidlampen) mehr Licht ins Dunkel brachte, hielten sich die Verbesserungen der Frontscheinwerfer über viele Jahre relativ stark in Grenzen. Mit dem Einzug der Elektronik (Xenon-Licht) und vor allem durch die aktive Steuerung des Lichts per ADAS (Fahrerassistenzsystem) auf Basis einer Frontkamera kam es zu einem signifikanten Innovationsschub im Bereich der Scheinwerfer.

AFS-Systeme ermöglichen es, Teilbereiche auszublenden, während das Fernlicht in den anderen Bereichen weiterleuchtet.

AFS-Systeme ermöglichen es, Teilbereiche auszublenden, während das Fernlicht in den anderen Bereichen weiterleuchtet.Opel

Neben Nachtsichtgeräten auf Infrarot-Basis, deren Take-Rate nach wie vor ziemlich gering ist, leistet vor allem das adaptive Fahrlicht AFS (Adaptive Frontlight System) einen wesentlichen Beitrag zu mehr Sicherheit, wobei AFS bekanntlich in der Mittelklasse angekommen ist. Im Astra hat Opel beispielsweise ein mechanisches System installiert, bei dem sich der Lichtstrahl der variablen Xenon-Scheinwerfer automatisch unterschiedlichen Fahrsituationen, Straßen- und Witterungsverhältnissen anpasst – und zwar mit variabler Lichtverteilung für Stadt, Spiel- und Landstraße sowie Autobahn und Schlechtwetter. Hinzu kommen Funktionen wie dynamisches Kurvenlicht, Abbiege- und energiesparendes LED-Tagfahrlicht.

Die Elektronik zur Ansteuerung der LEDs muss Temperaturen von 105 Grad Celsius und gelegentlichen Dampfstrahler-Duschen gewachsen zu sein. Daher ist auch eine sorgfältige Kapselung

Die Elektronik zur Ansteuerung der LEDs muss Temperaturen von 105 Grad Celsius und gelegentlichen Dampfstrahler-Duschen gewachsen zu sein. Daher ist auch eine sorgfältige KapselungContinental

In weiterentwickelten AFS-Systemen verstellen Motoren mechanische Blenden gemäß den Vorgaben des kamerabasierten Lichtsteuergeräts, während die Xenon-Lichtquelle konstant leuchtet. Noch vor kurzem waren derartige mechanisch gesteuerten AFS-Systeme nur in Premium-Fahrzeugen anzutreffen, aber mittlerweile gibt es das blendengesteuerte AFS unter der Bezeichnung „Dynamic Light Assist“ auch im Volkswagen Golf.

LED-Matrix-Licht

Das Nonplusultra der aktuell in Serienfahrzeugen verbauten Scheinwerfer sind LED-Matrix-Lichter, wie sie zum Beispiel in der neuen Mercedes S-Klasse, im Cadillac Escalade von General Motors oder im Audi A8 zu finden sind, wobei Hella das Frontlicht im Audi A8 als den „weltweit ersten Matrix-LED-Scheinwerfer mit blendfreiem Fernlicht“ bezeichnet. Auch die adaptiven LED-Scheinwerfer im neuen BMW 5er liefert Hella. Der Scheinwerfer des Cadillac Escalade stammt übrigens von Valeo, und die Bilder dieses Beitrags erlauben Rückschlüsse darüber, wer bei Daimler der Zulieferer des Frontscheinwerfers war.

So funktioniert ein kameragesteuertes AFL-System (Videoquelle: Valeo):

LED-Matrix-Scheinwerfer enthalten im Innern keine bewegten Teile, denn zur Steuerung des Lichtkegels schaltet das Steuergerät selektiv nur bestimmte LEDs ein. Da jede LED ein bestimmtes Segment auf beziehungsweise über der Straße ausleuchtet, lässt sich damit praktisch beliebige Bereiche der Fahrbahn dynamisch gesteuert ausleuchten.

Das von Hella gelieferte LED-Matrix-Licht im Audi A8 besteht aus fünf Reflektoren mit jeweils einer 5-Chip-LED, so dass pro Scheinwerfer 25 LEDs individuell ansteuerbar sind.

Das von Hella gelieferte LED-Matrix-Licht im Audi A8 besteht aus fünf Reflektoren mit jeweils einer 5-Chip-LED, so dass pro Scheinwerfer 25 LEDs individuell ansteuerbar sind.Hella

Hella unterteilt das Fernlicht des Audi A8 in fünf Reflektoren mit jeweils einer 5-Chip-LED, wobei jede LED auf dem 5er-Chip einzeln angesteuert wird, so dass die ECU insgesamt 25 LEDs pro Scheinwerfer nach Bedarf auf- oder abgedimmen kann. Wie ein solches System im Detail arbeiten kann, zeigt dieser Beitrag über „Matrix lite“, wobei Matrix lite noch explizit für die Premiumklasse konzipiert ist. Auf Grund ihrer zahlreichen Vorteile werden LED-Matrix-Lichter wohl ziemlich bald auch als Option in den ersten Mittelklasse-Fahrzeugen zu finden sein, wie der Beitrag „AFS-Frontscheinwerfer auf dem Weg in die Mittelklasse“ beschreibt.

Licht-Matrix-System in einem Opel-Versuchsträger.

Licht-Matrix-System in einem Opel-Versuchsträger.Opel

Opel zitierte gegenüber der Presse eine Untersuchung des Fachbereichs Lichttechnik der TU Darmstadt, die zu dem Ergebnis kommt, dass bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h mit dem Matrix-Licht Objekte am Fahrbahnrand rund 1,3 Sekunden schneller wahrgenommen werden können als mit Xenon-Abblendlicht.

Daneben arbeiten LEDs effizienter und mit bis zu 10.000 Stunden deutlich länger als herkömmliche Lampen, die es auf etwa 1.000 Betriebsstunden bringen. Gleichzeitig ist der Stromverbrauch der LEDs deutlich geringer.

Wie der Matrix-Scheinwerfer im Opel-Versuchsträger arbeitet, das sehen Sie in folgendem Video:

Mit einer weiter verfeinerten Ansteuerung der einzelnen LED-Lichtbündel besteht schon bald die Möglichkeit, Personen am Fahrbahnrand anzuleuchten.

Mit einer weiter verfeinerten Ansteuerung der einzelnen LED-Lichtbündel besteht schon bald die Möglichkeit, Personen am Fahrbahnrand anzuleuchten. Continental

Continental berichtet, dass ein einfaches LED-Abblendlicht nur eine Leistung von 18 W benötigt, Xenon-Lampen aber 35 W. Zudem sind die Leuchtdioden deutlich robuster gegenüber Erschütterungen und müssen nicht gewartet werden. Um die Lichtintensität der LEDs per Pulsbreitenmodulation zu steuern setzt Continental auf 32-bit-Chips, die in einem gemäß IP69 geschützten Gehäuse verbaut sind und Temperaturen bis 105 °C vertragen.

Bald werden LED-Matrix-Scheinwerfer auch Personen am Fahrbahnrand explizit anleuchten und mit Hilfe von Daten aus dem Navigationssystem lässt sich die Strecke per eHorizon-Technologie noch besser mit vorausschauender Steuerung ausleuchten. Wichtig ist dabei in jedem Fall ein ausgeklügeltes Thermomanagement.

Laser-Scheinwerfer

Mit fast 500 m Reichweite leuchtet Audis Laser-Fernlicht etwa doppelt so weit und dreimal so lichtstark wie LED-Fernlicht.

Mit fast 500 m Reichweite leuchtet Audis Laser-Fernlicht etwa doppelt so weit und dreimal so lichtstark wie LED-Fernlicht.Audi

Das Nonplusultra der aktuellen Lichttechnik zeigte Audi auf der International CES im Januar diesen Jahres mit seinem „Laserlight Concept“, einer Kombination aus LED- und Laserlicht. Die leistungsstarken Laserdioden sind wesentlich kleiner als LED-Dioden, ihr Durchmesser beträgt nur wenige Mikrometer. Mit fast 500 m Reichweite, leuchtet das Laser-Fernlicht etwa doppelt so weit und dreimal so lichtstark wie LED-Fernlicht.

Das folgende Audi-Video erläutert den Aufbau des Laser-Scheinwerfers:

Das Laserlicht von Audi leuchtet fas 500 m weit und ist dreimal so lichtstark wie LED-Fernlicht.

Das Laserlicht von Audi leuchtet fas 500 m weit und ist dreimal so lichtstark wie LED-Fernlicht.Audi

Diese Technologie soll nicht nur im R18 e-tron quattro 2014 auf der Rennstrecke zum Einsatz kommen. Im Gespräch mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK sagte Prof. Rupert Stadler, Vorsitzender des Vorstands bei Audi, dass das Laserlicht innerhalb der nächsten zwei Jahre „in Top-Premium-Fahrzeugen“ wie dem A8 erhältlich sein wird. Die Wahrscheinlichkeit ist somit groß, dass Audis Entwicklungsleiter für den Bereich Licht/Sicht, Dr. Wolfgang Huhn, auf dem 18. Fachkongress „Fortschritte in der Automobil-Elektronik“ Anfang Juni in Ludwigsburg in seinem Vortrag „Licht: Status und Blick in die Zukunft“ auch neue Details zum Laser-Scheinwerfer präsentieren wird.

Auf der International CES in Las Vegas zeigte Audi zu Beginn dieses Jahres in dem Showcar  namens Audi Sport quattro laserlight concept erstmals seinen Laser-Scheinwerfer.

Auf der International CES in Las Vegas zeigte Audi zu Beginn dieses Jahres in dem Showcar namens Audi Sport quattro laserlight concept erstmals seinen Laser-Scheinwerfer.Alfred Vollmer

Der neue BMW i8 soll optional über Laserscheinwerfer verfügen, die bis zu 6090 m weit leuchten. Die von Hochleistungs-Laserdioden erzeugten, stark gebündelten Strahlen werden innerhalb des Scheinwerfers durch einen Phosphor-Leuchtstoff in tageslicht-ähnliches Licht umgewandelt. Systemlieferant ist Osram.