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Auto-Licht

Moderne Lichttechnik - Variable Lichtverteilung (2)

Fortsetzung von Moderne Lichttechnik

Verschiedene Lichtverteilungen aus einem Scheinwerfer

Der nächste Schritt der Entwicklung in der modernen Lichttechnik beim Automobil ist ein variables intelligentes Lichtsystem (früher: VARILIS) mit situationsabhängiger und vollautomatischer Lichtsteuerung. (Anm.: Verschiedene Fahrzeug- und Systemhersteller verwenden dazu unterschiedliche Bezeichnungen.

Ein Weg zur Realisierung von variablen Lichtsystemen ist z.B. VarioX, ein innovatives Hella-Scheinwerfersystem, mit dem sich bis zu fünf verschiedene Lichtverteilungen (zum Beispiel verschiedene Arten des zukünftig möglichen Abblendlichtes, dazu etwa ein spezielles Autobahnlicht und das Fernlicht sowie die Umschaltung von Rechts- auf Linksverkehr) aus nur einem Xenonscheinwerfer erzeugen lassen.  

Grundlage von VarioX ist das Projektionsscheinwerfersystem  

Das Funktionsprinzip: Eine Blende wird zwischen Lichtquelle und Glaslinse geschoben, etwa vergleichbar mit einem Diaprojektor. Die Form dieser Blende sorgt für die gewünschte Hell-Dunkel-Grenze.

 
Blende im Scheinwerfer 
Ein weiterer Schritt, um außer dem Abblendlicht eine weitere Lichtverteilung aus einem Scheinwerfer zu erzeugen, war der Bi-Xenon-Scheinwerfer. Hier wird die Blende für das Abblendlicht binnen Sekundenbruchteilen mechanisch abgesenkt und gibt das Fernlicht frei (z.B. Porsche 911).  

Für VarioX haben Hella-Ingenieure eine Frei-Form-Walze entwickelt, die sich anstelle der Blende zwischen Xenonlampe und Glaslinse befindet.

Die um die Längsachse drehbare Walze besitzt auf ihrer Mantelfläche unterschiedliche Konturen, mit denen sich verschiedene Lichtverteilungen auf der Straße abbilden lassen.

  Freiformwalze

 

Gesteigerte Anforderungen an die Verkehrssicherheit bei Nacht

Mit variabalen Lichtverteilungen verfolgen die Lichtspezialisten und Autohersteller das Ziel, den Fahrkomfort und vor allem die Sicherheit auf nächtlichen Straßen zu erhöhen. Denn die Zahlen des Statistischen Bundesamtes belegen, dass 40 Prozent aller Unfälle mit tödlichem Ausgang bei Nacht geschehen, obwohl das Verkehrsaufkommen um 80 Prozent geringer ist als am Tag. Variable Lichtverteilungen basieren auf intensiven Studien von Straßengeometrien und nächtlichen Fahrsituationen, die ergaben, dass das Fahrlicht der Zukunft sich automatisch an die unterschiedlichen Fahrsituationen und Lichtverhältnisse anpassen sollte:

Kurvenlicht beim Abbiegen

Beim Abbiegen schwenkt der Scheinwerfer in die eingeschlagene Richtung

Stadtlicht

In der Stadt soll eine breite Lichtverteilung auch in Abbiegesituationen ein frühzeitiges Erkennen von Fußgängern und Radfahrern ermöglichen. Die Hell-Dunkel-Grenze ist horizontal eben und von der Reichweite herabgesetzt. Während Nickbewegungen des Fahrzeugs somit nicht zur Blendung des Gegenverkehrs führen, verbessert die breite Auslegung der Lichtverteilung die seitliche Wahrnehmung.

Kurvenlicht Landstraße

Auf Landstraßen ist neben einer vergrößerten Reichweite auch eine bessere Ausleuchtung der Kurven notwendig. Eine Anhebung der Hell-Dunkel-Grenze im linken Bereich verbessert die Sicht am Fahrbahnrand der Gegenspur. 

Landstraßenlicht

Autobahnlicht 

Auf der Autobahn ist es sinnvoll, neben einer vergrößerten Reichweite des Lichtes die Blendung für Vorausfahrende, speziell Fahrzeuge in Überholsituationen, zu reduzieren. Beim Autobahnlicht wird eine flache Hell-Dunkel-Grenze umgesetzt. Angehoben bietet sie dem Fahrer eine erhöhte Sichtweite.

 

Besonders wichtig ist die Verbesserung von Sicht und Sichtbarkeit bei Schlechtwettersituationen wie Regen, Nebel oder Schneefall, für die das intelligente Beleuchtungssystem eine optimierte Lichtverteilung bereitstellt.  

Für die variablen Lichtverteilungen wurden völlig neue Beleuchtungstechniken entwickelt, die variabel auf die unterschiedlichen Situationen reagieren können und die zum Teil konträre Lichtverteilungen erfordern. Bei all diesen unterschiedlichen Lichtverteilungen darf es zudem keinesfalls zu einer Blendung des Gegenverkehrs kommen.

Die Nutzung von Videosystemen zur Erfassung des Straßenverlaufs und der -breite oder von Navigationssystemen stellen weiteres Verbesserungspotential für AFS dar. Ist der Verlauf einer Strecke im voraus bekannt, so kann die Lichtverteilung vorausschauend angepasst werden. Der Blick des Fahrers soll durch das Licht geführt in die Kurve geleitet werden.

Die Auswertung der Videobilder ermöglicht eine Vorausschau auf den weiteren Straßenverlauf. Zusätzlich können weitere Verkehrsteilnehmer in ihrer Position erkannt werden. Eine Anpassung der Lichtverteilung minimiert die Blendung. Die Fahrbahnbreite stellt eine weitere Größe dar, die sich als Information für das AFS eignet. 

Adaptive Helldunkelgrenze 

Mit der Adaptiven Hell-Dunkel-Grenze (aHDG) können entgegenkommende Fahrzeuge ausgeschnitten werden.  Mehr dazu auch in der neuen App Nachtfahrt von Hella.

 

Ein Sicherheitsplus: Das automatische Einschalten der Beleuchtung  

Ein weiteres Sicherheitsplus bei modernen Lichttechniken ist das automatische Einschalten des Lichts (z.B. Citroen C5). Denn bei Dämmerung und Dunkelheit tauchen immer wieder unbeleuchtete Fahrzeuge im Straßenverkehr auf. Die Gründe: Wegen der vorhandenen Straßenbeleuchtung merkt der Fahrer nicht, dass er ohne Licht fährt. Oder er sagt sich bei Dämmerung: "Ich sehe noch genug, ich brauch noch kein Licht." In beiden Fällen bilden die Fahrzeuge ein erhebliches Sicherheitsrisiko, weil sie von anderen Verkehrsteilnehmern kaum wahrgenommen werden. Ein von Hella-Spezialisten entwickelter Licht-Sensor verfügt über zwei voneinander unabhängige Sensoren zur Erfassung des Umgebungslichtes und der Vorfeldbeleuchtung. Der Umgebungslichtsensor misst die allgemeine Lichtintensität. Dazu erfasst er das Licht in einem möglichst großen Winkel, ohne die Einfallrichtung zu berücksichtigen. Der Sensor für die Vorfeldbeleuchtung misst dagegen die Lichtintensität in einem kleinen Winkel ausschließlich direkt vor dem Fahrzeug.

Ein spezieller Algorithmus erkennt anhand der Daten dieser beiden Sensoren sowie unter Einbeziehung weiterer Daten aus der Fahrzeugelektronik die unterschiedlichen Lichtverhältnisse (Tag, Nacht, Dämmerung, Tunnel- oder Brückendurchfahrten) und schaltet entsprechend das Fahrlicht ein oder aus.

 

Datenaustausch durch digitale Fahrzeugelektronik

Darüber hinaus kann das intelligente Beleuchtungssystem mit Hilfe digitaler Elektronik die Daten weiterer Sensoren nutzen, etwa die Sonnensensoren der Klimasteuerung, Geschwindigkeitssensoren, Sensoren für Straßenzustand (trocken/nass), Regen, Nebel und Straßenverlauf (gerade/kurvenreich). Die Koppelung intelligenter Scheinwerfer mit einem Navigationssystem macht darüber hinaus eine vorausschauende Ausleuchtung verschiedener Fahrsituationen (etwa bei Kurven) möglich.  

Lichtleitertechnik

Einen neuen Weg geht Hella nun auch mit der Lichtleitertechnik. Im Volvo SCC (Safety Concept Car) sind Lichtquelle und Lichtaustritt getrennt. Das gibt den Designern völlig neue Möglichkeiten. Eine Xenonlampe dient beispielsweise als Lichtquelle. Das Licht wird über eine Lichteinkopplungseinheit durch einen elliptischen Reflektor in einem Brennpunkt gesammelt und in das Lichtführungselement, bestehend aus Glasfasern, eingespeist.

Video zum Kurvenlicht


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Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 24.09.2015

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