Neues Autolicht soll Sicherheit im Verkehr revolutionieren Forschungsverbund entwickelt intelligenten Pixelscheinwerfer - AutomobilKONSTRUKTION

Neues Autolicht soll Sicherheit im Verkehr revolutionieren

Forschungsverbund entwickelt intelligenten Pixelscheinwerfer

Osram Opto Semiconductors hat mit Infineon und dem Fraunhofer IZM einen neuartigen LED-Chip mit 1024 einzeln ansteuerbaren Lichtpunkten entwickelt. Er ist etwa so groß wie ein Fingernagel. Die Kombination von drei solchen LED-Chips ermöglicht eine Auflösung von 3072 Pixel je Scheinwerfer Bild: Osram
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Ein deutscher Forschungsverbund mit namhaften Mitgliedern aus Industrie und Forschung hat die Grundlagen für einen intelligenten LED-Fahrzeugscheinwerfer mit hoher Auflösung entwickelt. Er soll das sogenannte adaptive Fahrlicht in eine neue Dimension bringen. Das Demonstrationsmodell wurde vom Gesamtprojektleiter Osram gemeinsam mit den Projektpartnern Daimler, Fraunhofer, Hella und Infineon entwickelt.
Jeder Scheinwerfer enthält drei neuartige LED-Lichtquellen mit jeweils 1024 einzeln ansteuerbaren Punkten. Dadurch lässt sich das Scheinwerferlicht sehr genau an die jeweilige Verkehrssituation anpassen, sodass immer optimale Lichtverhältnisse herrschen, ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden. Das Licht kann an jeden denkbaren Kurvenverlauf so angepasst werden, dass es keine dunklen Randbereiche gibt. Mithilfe von Sensoren im Fahrzeug kann zudem das Umfeld analysiert werden, um andere Verkehrsteilnehmer ausreichend anzuleuchten. Dies macht sie für den Fahrer deutlicher wahrnehmbar. Gleichzeitig können aber die Köpfe entgegenkommender Verkehrsteilnehmer vom Lichtstrahl ausgespart werden, um zuverlässig deren Blendung zu vermeiden. Solch ein variables Fernlicht bräuchte daher auf der Landstraße nie mehr abgeblendet zu werden.
Beim Einsatz eines intelligenten und hochauflösenden Scheinwerfers, dessen Machbarkeit nun in dem Projekt erfolgreich demonstriert wurde, werden die Fahr- und Wettersituationen kontinuierlich analysiert: Wie ist der Straßenverlauf, wie hoch die Geschwindigkeit, kommt Gegenverkehr und wie ist der Abstand zu anderen Verkehrsteilnehmern? Darauf basierend, sorgt die variable und adaptive Lichtverteilung in jeder Situation für eine passgenaue Beleuchtung. Bei höherer Geschwindigkeit vergrößert sich beispielsweise automatisch auch die Reichweite des Lichtkegels. Im Stadtverkehr bringt hingegen eine breitere Lichtverteilung mehr Sicherheit, die zusätzlich zur Straße auch den Bürgersteig und Randbereiche besser ausleuchtet. „Wir wollen diese neue Art hochauflösender LED-Lichtquellen nun zur Serienreife bringen und sehen großes Potenzial für die Anwendung im Fahrzeuglicht“, sagt Stefan Kampmann, Technikvorstand der Osram Licht AG.
Infineon entwickelte die intelligente Treiberschaltung im neuartigen LED-Chip. Dank ihr lässt sich jeder einzelne der 1024 Lichtpunkte individuell ansteuern. Dem Halbleiterhersteller ist es gelungen, sie so zu designen, dass sie im LED-Chip direkt mit dem über ihr liegenden lichtemittierenden LED-Array zu verbinden ist.
Die Hella KGaA Hueck & Co spezifizierte – ausgehend von den funktionalen Anforderungen von Daimler – die wesentlichen technischen Anforderungen an die Lichtquelle. Der Licht- und Elektronikspezialist entwickelte das gesamte optische System der Lichtmodule sowie deren Entwärmungskonzept und baute die Prototypenscheinwerfer auf.
Von Daimler wurden im Forschungsprojekt die funktionalen Anforderungen und die künftigen Fahrzeugeigenschaften für das Scheinwerfer-Gesamtsystem spezifiziert. Daraus ergaben sich die Komponenten und die Moduleigenschaften für das Scheinwerfer-Gesamtsystem, das unter Berücksichtigung künftiger Sensoren und Fahrzeug-Architekturen die optimale Lichtverteilung berechnet und an die Pixel-Scheinwerfer weitergibt. Für die Erprobungstests im Realverkehr war ein Fahrzeug von Daimler mit den intelligenten LED-Scheinwerfern im Einsatz.
Fraunhofer brachte in das Projekt seine Kompetenz zu Verbindungstechnik (LED & ICs) und Materialien sowie zur Erkennung und Isolation von Defekten ein. Die sehr hohe Auflösung gelang durch eine noch feinere Strukturierung mit einer außergewöhnlichen, miniaturisierten Anschlusstechnik. Hierzu wurden am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin LED-Arrays von Osram mit 1024 Pixeln auf eine aktive Treiberschaltung von Infineon montiert, die jeden Pixel individuell ansteuert. Bei einer extrem guten Entwärmung wurden die Chips so aufgebaut, dass sie den Ausgleich einiger Mikrometer Höhenunterschied ermöglichen.
Das Projekt μAFS wurde durch das BMBF unter dem Förderkennzeichen 13N12510 gefördert und lief von Februar 2013 bis September 2016. Die von den Projektpartnern entwickelte intelligente Lichtlösung kann als technische Grundlage für eine neue Klasse energieeffizienter LED-Frontscheinwerfer mit ergänzenden Verkehrssicherheitsfunktionen gelten.
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