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Licht in der Dunkelheit

Eine neue Hybrid-LED löst die klassischen Probleme der Kfz-Fahrbeleuchtung: Sie vermeidet das Blenden und sorgt gleichzeitig für die optimale Ausleuchtung des Fahrweges. Die hohe Auflösung von über 1000 voll elektronisch gesteuerten LED-Pixel erlaubt eine extrem differenzierte, aktive und damit effiziente Lichtverteilung.

Jeder Autofahrer kennt das Problem: Das blendende Licht eines entgegen kommenden Fahrzeugs oder auch des hinterher Fahrenden bei Nacht. Ärgerlich und nicht ungefährlich, verliert der Fahrer doch unter Umständen für kurze Zeit die Orientierung. Auf der anderen Seite ist eine gut ausgeleuchtete Fahrbahn für die Sicherheit unerlässlich.

Mit der Hybrid-LED Eviyos hat Osram Opto Semiconductors jetzt Abhilfe geschaffen. Sie kombiniert zwei Technologien in einem Bauteil: den lichtemittierenden Chip und die Ansteuerelektronik für die 1.024 einzelnen Pixel,die für eineideale Ausleuchtung der Fahrbahn sorgen. Gleichzeitig wird vermieden, dass entgegenkommende Fahrer geblendet werden. Neben ihrer herausragenden Leuchtkraft und kompakten Bauweise eignet sich die Eviyos durch weitere Vorteile wie ihrer Effizienz und Skalierbarkeit für den Einsatz in intelligent ansteuerbaren Scheinwerfern. Diese erkennen bestimmte Fahrsituationen und reagieren selbstständig darauf. Das funktioniert durch das Zusammenspiel von Kamera und Ansteuerung: Die Kamera nimmt die Informationen der Umgebung wahr und leitet sie an das Steuergerät weiter. Dieses verarbeitet die Informationen und gibt eine entsprechend angepasste Lichtverteilung an die Leuchtpunkte in digitaler Form weiter.Die technische Grundlage für die Entwicklung der Eviyos basiert auf den Erkenntnissen des im Herbst 2016 abgeschlossenen Forschungsprojekt µAFS, an dem verschiedene Partner aus dem Industriebereich (darunter Fraunhofer IZM, Infineon, Hella und Daimler) unter der Koordination von Osram Opto Semiconductors beteiligt waren.Die Eviyos erzeugt die gewünschte Lichtverteilung rein elektronisch, kommt also ohne optomechanische Komponenten aus. Die Auflösung des Systems ist deutlich höher als die bisheriger LED-Matrixscheinwerfer. Daher lässt sich die Lichtverteilung sehr differenziert steuern.

Weg von den Extremen, hin zur Flexibilität

Bei konventionellem Fahrlicht stellte sich die Situation in der Vergangenheit immer so dar: Der Fahrer verfügte über Abblend- und Fernlicht. Eine weitere Differenzierung gab es nicht. Auch wenn das in vielen Fällen ausreicht, liegen die Nachteile doch auf der Hand: Fahren zwei Fahrzeuge aufeinander zu, blenden sie sich gegenseitig. Beim Abblenden ist dagegen nur der Bereich direkt vor dem Fahrzeug ausgeleuchtet. Häufig zu wenig, um die nötige Übersicht zu behalten. Somit bietet das konventionelle Licht immer nur diese beiden Extreme und die damit verbundenen Einschänkungen.

Die zunehmende Leuchtkraft von LEDs ermöglichte es, diese seit etwa 2013 erstmals auch in elektronisch gesteuerten Fahrzeugvollscheinwerfern einzusetzen. Schon die ersten LED-Module sollten Abhilfe bei den bekannten Problemen der Kfz-Beleuchtung schaffen. Sie ermöglichten bereits eine variable Lichtverteilung, mit der sich bestimmte Teile des Lichtfeldes ausblenden oder anderweitig der Fahrsituation anpassen ließen. Diese Lösungen brachten große Fortschritte insbesondere bei der Sicherheit, aber auch beim Fahrkomfort.

Was unterscheidet nun Osram's Eviyos von bisherigen LED-Matrixlösungen für Scheinwerfer? Im Wesentlichen ihre Auflösung. Klingt erst einmal ein wenig banal, ist es aber nicht: Arbeitet ein aktueller LED-Scheinwerfer mit 8 bis nicht einmal 100 Leuchtdioden, so ist die Auflösung der neuen Beleuchtung rund 10 Mal so hoch. Diese Auflösung erlaubt es, nicht mehr nur große Bereiche aus dem Lichtfeld herauszunehmen, sondern beispielsweise gezielt den Bereich der Frontscheibe des Gegenverkehrs - oder auch das Gesicht eines Fußgängers oder Radfahrers sowie stark reflektierende Verkehrsschilder auszublenden oder zu dimmen. Ansonsten bleibt die Sichtbarkeit der Umgebung vollständig erhalten - als würde man permanent mit Fernlicht fahren. Dabei lassen sich einzelne Pixel innerhalb nur weniger Millisekunden auf die neue Situation anpassen - entscheidend im bewegten Geschehen, das sich ständig verändert. Nicht nur Ein und Aus der einzelnen Pixel leistet die Eviyos, die Pixel lassen sich auch dimmen. Denn beispielsweise soll ein Verkehrsschild ja nicht unsichtbar werden, es soll nur einfach nicht blenden. Dies ermöglicht auch weiche Lichtübergänge.

Mit Bilderkennung zur perfekten Ausleuchtung

Voraussetzung für das optimale Funktionieren der LED im Kfz-Vollscheinwerfer sind natürlich die richtigen Sensoren. Dies können Kamerasysteme mit entsprechender Bilderkennung sein. Die "Intelligenz" des Systems hängt in erster Linie davon ab, welche Software der Anwender seinem Bilderkennungs- und Beleuchtungssystem spendiert. Zudem sind auch erweiterte Funktionen möglich. So kann das Licht beispielsweise vor Gefahrenstellen gesondert warnen oder sogar Hinweise wie Warnungen oder Richtungspfeile auf die Straße projizieren.

Für die Helligkeit der Eviyos gibt Osram derzeit einen Lichtstrom mindestens 3 lm pro Pixel bei einer Stromstärke von 11 mA an. Das entspricht rund 3000 lm pro LED - gut doppelt so viel wie die Lichtausbeute eines Halogen-Scheinwerfers. Jedoch sollen laut Osram auch noch höhere Lichtausbeuten möglich sein. Die LED selbst misst nur 4 mm x 4 mm, Steuergerät inklusive. Zur Qualität und differenzierten Ausleuchtung trägt auch der vergleichsweise hohe Kontrast von mindestens 300:1 bei. Neben dem geringeren Energieverbrauch ist das LED-System leichter als Xenon-Scheinwerfer und vor allem weniger anfällig für Erschütterungen - ein Umstand, der dem Dauerbetrieb zugute kommt.

Im Fahrzeug lässt sich die Eviyosbei Bedarf durch weitere LED-Lösungen ergänzen - je nach Kundenanforderung. Auch als Komponenten für intelligente Lichtsysteme in anderen Anwendungen kommen sie infrage. Für die USA sind LED-Matrix-Scheinwerfersysteme derzeit aufgrund der dort geltenden gesetzlichen Bestimmungen noch nicht zugelassen. Jedoch hofft man dort auf eine Überarbeitung der Richtlinien und eine Anpassung an die neuen technischen Gegebenheiten.

 

Komponenten gibt es auf www.rutronik24.de.

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LED-Prototyp Osram Eviyos
Grafik: Osram