Im Rahmen des Forschungsverbund μAFS (Micro-Structured Adaptive Front-Lightning System) haben sich die Firmen Osram, Infineon, Hella, Daimler und das Fraunhofer Institut unter der Leitung von Osram zusammengeschlossen, um einen hochpixelierten LED-Scheinwerfer zu entwickeln.
Ziel war es, einen Prototyp-Scheinwerfer in einem Demofahrzeug zum Einsatz zu bringen, der dabei über intelligente, mechanikfreie und dynamische Lichtfunktionen sowie über eine minimale Lichtquellenanzahl verfügt. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt begann im Februar 2013 und wurde jetzt mit der Herstellung und dem Feldtest – nach dreieinhalb Jahren – erfolgreich abgeschlossen. Das Ergebnis ist ein – zumindest auf den ersten Blick – fast normal aussehender LED-Scheinwerfer im Hauptscheinwerfer der Vorgänger E-Klasse-Generation.
Pro LED-Chip jeweils 1024 einzeln ansteuerbare Lichtpunkte
Doch im Detail ist dieser Prototyp alles andere als normal, was ein genauer Blick auf das Forschungsergebnis verrät: Im Innern des Scheinwerfers arbeiten drei neuartige LED-Chip mit je 1.024 einzeln ansteuerbaren Lichtpunkten, dieser wurde von Osram gemeinsam mit Infineon und dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) entwickelt.
Der bisherige Benchmark bei den LED-Lichtsystemen sind 84 Lichtpunkte, wie diese aktuell auch in den MULTIBEAM-Scheinwerfer der aktuellen E-Klasse (Baureihe 213) zu finden sind.
Intelligenteres Licht auf LED-Basis
Nun einfach mehr LEDs auf den Chip bringen und damit „mehr und intelligenteres Licht“ zu erzeugen, klappt nicht. Der Bauraum im Scheinwerfer ist einfach zu sehr begrenzt und zusammen mit den zusätzlichen elektronischen Komponenten geht schlicht der Platz aus. Dennoch sollen aber mit der neuen LED-Lichttechnik viele Lichtpunkte auf engstem Raum untergebracht werden.
Um diesen Konflikt zu lösen, wurde deshalb ein neuer Ansatz für das Autolicht der Zukunft gefunden und die Elektronikansteuerung der LED in den Chip integriert.
Jeder Lichtpunkt einzeln steuerbar
Die Steuerung im neuartigen LED-Chip entwickelte dazu die Firma Infineon. Mit der intelligenten Treiberschaltung lässt sich jeder einzelne der 1.024 Lichtpunkte individuell ansteuern. Besonders dabei ist, dass es der Halbleiterhersteller geschafft hat, die Schaltung so zu designen, dass sie im LED-Chip direkt mit dem über ihr liegenden lichtemittierenden LED-Array verbunden werden kann.
Und genau an dieser Stelle kommt das Fraunhofer ins Spiel, welches dafür seine Kompetenz in Sachen Verbindungstechnik in das Projekt eingebracht hat und in einem speziellen Verfahren das LED-Array von Osram mit seinen 1.024 Pixeln auf die aktive Treiberschaltung von Infineon montiert. Jeder Scheinwerfer enthält so am Ende insgesamt drei neuartige LED-Lichtquellen mit jeweils 1.024 einzeln ansteuerbaren Punkten.
Aufbau des Prototyps durch Hella
Den letzten Part nehmen Hella und Daimler ein. Hella spezifizierte zusammen mit Vorgaben aus dem Hause Daimler die wesentlichen technischen Anforderungen an eine derart neuartigen Lichtquelle. Das Licht-Unternehmen entwickelte dabei das gesamte optische System der Lichtmodule und baute schlussendlich den Prototypscheinwerfer auf. Dieser kam dann in der Vorgänger E-Klasse für die Erprobungstests im Realverkehr zum Einsatz.
Pixel auf einer Fläche von 4×4 Quadratmillimeter
Der neuartige LED-Chip mit 1.024 einzeln ansteuerbaren Lichtpunkten ist etwa so groß wie ein Fingernagel. Konkret befinden sich die Pixel auf einer Fläche von 4×4 Quadratmillimeter. Die Kombination von drei solchen LED-Chips ermöglicht eine Auflösung von 3.072 Pixel je Scheinwerfer.
Das Autolicht der Zukunft mit seinem intelligenten und hochauflösenden Scheinwerfer schafft es, durch sein feines Raster mit variabler und adaptiver Lichtverteilung, deutlich stärker als die bisherigen Lichtsysteme, in jeder Situation immer eine passgenaue Beleuchtung bereitzustellen.
Serienreife angestrebt
Diese neue Art hochauflösender LED-Lichtquellen soll nun zur Serienreife gebracht werden. Einen Zweifel daran das dieses nicht gelingt, gibt es so gut wie nicht. Das Forschungsprojekt hat gezeigt, das die technische Machbarkeit für so ein System vorhanden ist. Nun gilt es, die Feinheiten zu erarbeiten, um höchstwahrscheinlich bis zum Ende dieses Jahrzehnts genau diese neue Scheinwerfer-Generation in die Serie zu bringen.
Bilder: ©Philipp Deppe / MBpassion.de / Osram