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Grenzenlose Möglichkeiten: LED & OLED im Fahrzeug

| Autor / Redakteur: Bettina Gehbauer-Schumacher * / Hendrik Härter

Autohersteller setzen auf unterschiedliche LED-Scheinwerfer

Beim Audi R8 mit Baujahr 2008 kamen die ersten elektronisch gesteuerten, voll ausgestatteten LED-Scheinwerfer zum Einsatz, die alle Frontlichtfunktionen wie Blinker, Positionslicht, Tagfahrlicht, Abblend- und Fernlicht übernahmen. Unterschiedliche Gruppen von LEDs, so genannte Arrays (Baugruppen), sorgten für die jeweils richtige Verteilung und Helligkeit. Im aktuellen Audi A8 hat ein Scheinwerfer inzwischen insgesamt 54 LED-Lichtquellen. Jede Einheit setzt sich aus Gehäuse, Chip/Chiparray, Platine und Kühlkörper zusammen. Für die gezielte Wärmeabfuhr sowie die Enteisung der Scheinwerfer sorgen elektrische Lüfter. Diese neuartigen LED-Arrays liefern einen Lichtstrom von 600 lm.

Mercedes-Benz setzt bei der E-Klasse ein Multibeam-System ein: Eine Matrix aus 84 LEDs wird in drei Zeilen durch eine Linse abgebildet. Das Modul wird situativ chipweise angesteuert. Somit können die Zeilen unterhalb, entlang und oberhalb der HDG projiziert werden. 2015 führte Opel als erster Hersteller in der Kompaktklasse (Astra K) ein Voll-LED-Matrix-Lichtsystem ein. BMW setzt im BMW i8, BMW 7 und Audi im R8 auf Laserfernlicht.

Trotz verdoppelter Leuchtweite beansprucht es deutlich weniger Bauraum und verbraucht rund 30 Prozent weniger Energie als LED-Scheinwerfer. Lichtquelle sind hier blaue Laserdioden, die teilweise durch eine Phosphor-Keramik geleitet und dabei in gelbes Licht gewandelt werden. Das zusammengeführte gelbe und blaue Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen.

Flächiges Licht mit der OLED in der Heckleuchte

Die Hersteller setzen für ihre jeweiligen Marken auf unterschiedliche Design-Schwerpunkte. Vielfach werden dabei die Vorteile der Lichtleittechnik genutzt, um neuartige Erscheinungsbilder zu generieren. Beispiele hierfür sind Prismenstäbe, Lichtvorhang, Edge Light oder Spiegeltunnel.

Auch bekannte Konzepte, wie Lichtscheibenoptik und Reflektoroptiken, können so abgewandelt werden, dass neue Designmöglichkeiten entstehen. Eine LED ist immer eine punktartige Lichtquelle, die für eine flächige Ausleuchtung zusätzliche optische Mittel benötigt. Anstelle eines Lichtpunkts einer LED erzeugt eine OLED schon von selbst ein flächiges Leuchtareal. Diese organischen Lichtquellen bieten einen extrem flachen Aufbau kombiniert mit einer homogenen Durchleuchtung.

Somit lassen sich die bisherigen Gestaltungsmöglichkeiten durch die Automobilersteller erweitern. OLEDs werden serienmäßig erstmals in den Rückleuchten bei verschiedenen Premiummodellen verbaut. Das sind der Audi TT und der A8 sowie der BMW M4 GTS. Bei Letztgenanntem sorgen insgesamt 15 Osram-OLEDs pro Leuchte für eine Leuchtdichte von 1200 cd/m². Damit das gelingt, musste beispielsweise ein höherer Temperaturbereich für die Halbleiter einkalkuliert werden. Die Vorteile von OLED-Modulen für den Kfz-Markt sind:

  • Einzeln dimmbare und regelbare Segmente,
  • beliebige Formen und
  • große Homogenität.

Bei OLEDs sind organische Materialien in hauchdünne Glasscheiben eingeschlossen. Wird Strom durch diese Schicht geleitet, entstehen Photonen, die die Diode mit hoher Lichtausbeute leuchten lassen. Mit allen Arten von LEDs sind Animationen oder verschiedene Beleuchtungsszenarien ausführbar, beispielsweise beim Einsteigen.

Innenraum, Assistenzsysteme und Steuergeräte

LED-beleuchtete Anzeigen und Instrumente im nahen Sichtfeld des Fahrers dienen der Kommunikation. Weiterhin können LEDs in der Innenraumbeleuchtung bei den Bedienelementen der Mittelkonsole, dem Oberlicht, Türgriffen und Schaltern eingesetzt werden. Sie sorgen so für das Wohlfühl-Ambiente. Der Trend geht von einzelnen Anzeigen hin zu vollflächigen Displays/Bildschirmen in der Frontkonsole. Ihre Inhalte können situationsbezogen dargestellt oder ausgewählt werden.

Eine Split-View-Technik ermöglicht beispielsweise, dass der Fahrer in seinem Bereich die Navigation einschaltet, der Beifahrer aber gleichzeitig auf seiner Seite einen Film oder Nachrichten abrufen kann. Diese Möglichkeiten werfen unter anderem die Fragen auf, wie viel Information im Auto sinnvoll ist, was den Fahrer automatisiert unterstützen sollte und wie er auf Sicherheitsrelevantes hingewiesen werden kann.

Bestandsfahrzeuge auf LED umrüsten

Da eine LED ein Elektronikprodukt ist, werden ihre Fertigungsprozesse, Optiken und Funktionen – speziell Vernetzung und Sensorik – starken Einfluss auf die weitere Entwicklung nehmen. Die Leistung neuentwickelter LED-Lichtquellen erhöht sich alle zehn Jahre um einen Faktor von 30. Neben dem Einsatz in Neuwagen wird die Umrüstung älterer Fahrzeuge von Halogen- und Glühlampen auf LEDs interessant.

Auch wenn diese Entwicklung in Europa noch nicht erlaubt ist, sind entsprechende Upgrades in den USA und Asien teilweise zugelassen. LEDs können derzeit nicht bei jedem bestehenden Frontscheinwerfer eingebaut werden. Darüber hinaus sollte generell beachtet werden, dass sich für eine gute Ökobilanz von Fahrzeugen alle verwendeten Stoffe später möglichst sortenrein trennen lassen.

Erster Prototyp: LED-Scheinwerfer arbeitet mit 1024 Pixeln

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Besseres Chip-Design sorgt für hellere Scheinwerfer

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* Bettina Gehbauer-Schumacher von Smart Skript-Fachkommunikation für Architektur und Energie in Griesheim.

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