Blendfreie Sicht dank LCD-Scheinwerfer

Blendfreie Sicht dank LCD-Scheinwerfer

Wissen | Hintergrund

Bild: Porsche AG

Autozulieferer Hella nutzt ein LC-Display im LED-Scheinwerfer, um den Gegenverkehr nie mehr zu blenden. Das Display-Fernlicht kann zugleich als Spurassistent dienen, Distanzwarnung einblenden oder gezielt andere Verkehrsteilnehmer sichtbarer machen.

Wenn die Scheinwerfer des Gegenverkehr furchtbar blenden, hat nicht selten ein entgegenkommender Fahrer vergessen, sein Fernlicht auszuschalten. Mit dem intelligenten LCD-Scheinwerfersystem von Hella sollte das trotz eingeschaltetem Fernlicht nicht mehr passieren. Dafür soll ein Graustufendisplay mit Flüssigkristalltechnik im Frontscheinwerfer sorgen.

Der von Hella und dem Institut für Großflächige Mikroelektronik (IGM) der Universität Stuttgart im Rahmen des BMBF-Projekts "VoLiFa2020" entwickelte Scheinwerfer-Protoyp nutzt ein übliches Mikrolinsen-Raster. Das LC-Display haben die Entwickler in den Lichtweg zwischen Linse und die gleißend hellen LEDs gelegt. Mit ihm können sie das Licht des Frontscheinwerfers lenken und gezielt einzelne Segmente aus dem Lichtkegel ausnehmen – beispielsweise die Frontscheibe eines entgegenkommenden Fahrzeugs. Der Flüssigkristall dient dabei wie im herkömmlichen Monitor als Ventil, der das Licht an den gewünschten Positionen abschirmt oder durchlässt.

Für die Ausrichtung werden zunächst die LEDs – beim auf der DisplayWeek gezeigten Prototypen waren es 25 Stück – gezielt ein- oder ausgeschaltet und so der Lichtkegel vorgeformt, also beispielsweise bei starkem Gegenverkehr die linke Seite automatisch abgeblendet. Ein Array aus weiteren LEDs leuchtet den Straßenraum unmittelbar vor dem Fahrzeug aus. Die Feinausrichtung des Fernlichts übernimmt das LC-Display.

Nach Angaben des Projektverantwortlichen David Duhme könnte man sogar einzelne Personen aus dem Scheinwerferlicht ausnehmen. Dazu müsste eine Kamera im Fahrzeug die Personen zunächst erkennen und dann verfolgen. Die Kamera erkenne auch den Mittel- und den Seitensteifen und man könne die optimale Fahrspur als Linie auf die Straße projizieren.

Um nicht 50 Prozent des LED-Lichts zu verlieren, leitete ein Strahlteiler die beiden Polarisationsrichtungen des Lichts jeweils auf den oberene bzw. unteren LCD-Bereich (Bild: Distinguished Paper 47.3, SID 2017)

Das horizontal zweigeteilte TN-Display beherrscht 16 Graustufen und hat eine Auflösung von zweimal 300 × 100 Pixel. Zweimal deshalb, weil ein polarisierender Strahlteiler eine Polarisationsrichtung des LED-Lichts zum unteren LCD und die andere Polarisationsrichtung zum oberen Display lenkt. Hierdurch lässt sich auch das andernfalls am ersten Polarisator geblockte Licht fürs Fernlicht nutzen und so die Lichtausbeute insgesamt deutlich verbessern.

Die äußere Bauform des Frontscheinwerfers basiert auf der LED-Fernlicht-Variante HD84, wie sie beispielsweise in der E-Klasse und im Porsche Panamera zum Einsatz kommt; allerdings nutzt diese 84 LEDs, der gezeigte Prototyp nur 25 Dioden. Diese erzielen auf der Straße in 25 Meter vor dem Fahrzeug 120 Lux, wenn das LCD auf Durchlass geschaltet ist. Entgegenkommende Fahrer sollen mit maximal 1 Lux "befeuert" werden. Das Gesamtsystem erreicht eine Effizienz von etwa 20 Prozent – ohne LCD liegt die Effizienz lenkbarer LED-Scheinwerfer bei 30 bis 40 Prozent. Die Entwicklung des LCD-Scheinwerfers wurde vom BMBFim Projekt VoLiFa2020 gefördert.

Man spiele auch Alternativen zum integrierten LCD durch, berichtete Projektleiter Duhme gegenüber c't. So ließe sich beispielsweise auch DLP-Technik zur gezielten Lichtformung nutzen. Allerdings muss in solchen Systemen das gesamte LED-Licht an einem vergleichsweise kleinen DLP-Chip reflektiert werden – das wirft thermische Probleme auf. Ohnehin sind die Komponenten im Fahrzeug großen Temperaturschwankungen ausgesetzt: Im Sommer müssen sie bei bis zu 125 Grad einwandfrei funktionieren und im Winter auch bei -40 Grad durchhalten.

Die dritte Möglichkeit zur intelligenten Ausleuchtung der Straße ist ein Laserscanner, der die auszuleuchtende Fläche wie der Elektronenstrahl eines Röhrenfernsehers abtastet. Mechanischen Problemen begegnet man hier durch eine räumliche Trennung von Lichtquelle und Scheinwerfer. Die Umsetzung dieser Variante untersucht Audi zusammen mit Partnern im Forschungsprojekt iLaS.

Insgesamt scheint sich die in Los Angeles gezeigte LCD-Variante am einfachsten umsetzen zu lassen. Das fand auch das Kongresskommitee der Society for Information Display in Los Angeles: Hella und das IGM erhielen von der SID den iZone-Award für den besten Prototypen. Nach der Messe will Hella die LED-LCD-Kombi im Porsche Panamera Testfahrzeug ausführlich in der Praxis testen. (uk)

Kommentare

Anzeige
Anzeige