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Design einer effizienten Lichtleiteroptik für LED-Frontscheinwerfer | VDI-Bericht, Nr. 2038 (2008) |
LEDs eröffnen dem Optikdesigner völlig neue Entwicklungsmöglichkeiten. Breite Anwendung finden LEDs als Lichtquellen in automobilen Leuchten mit Signalfunktion wie zum Beispiel Rücklichtern und Fahrtrichtungsanzeigern. Erste LED-Frontscheinwerfer sind im High-End-Sektor bereits verfügbar oder stehen kurz vor der Markteinführung. Die Entwicklung von LED-Leuchten gestaltet sich als komplexes Zusammenspiel verschiedener Faktoren. Alle lichttechnischen Einrichtungen an der Außenseite eines Fahrzeugs sind sicherheitsrelevant und müssen daher in Europa den Anforderungen der ECE-Regelungen genügen. Der zunehmende Einsatz von High-Power-LEDs in allen Bereichen der automobilen Beleuchtung erfordert neuartige, fortgeschrittene Designtechniken. Nur so lassen sich die vorteilhaften Eigenschaften der LEDs konsequent für die Entwicklung hocheffizienter Beleuchtungssysteme nutzen. Dieser Beitrag verdeutlicht anhand des praxisrelevanten Beispiels eines LED-Frontscheinwerfers die Entwicklungsschritte der dazugehörigen optischen Komponenten. Die besondere Herausforderung der Aufgabenstellung liegt in der Erzeugung einer scharfen Hell-Dunkel-Grenze ohne zusätzliche abschattende Elemente. Anders als einige bisherige Lösungen basiert dieses System somit nicht auf der Projektionstechnologie. Das System ist zur Erzielung der erforderlichen Beleuchtungsstärken modular skalierbar und zeichnet sich durch weitreichende Anpassungsmöglichkeiten an das gewünschte individuelle Erscheinungsbild des LED-Scheinwerfers aus. |
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Do advertisements at the roadside distract the driver ? | Proc. SPIE 7003, 70032J (2008) |
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New design tools for LED headlamps | Proc. SPIE 7003, 70032C (2008) |
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The phantom light effects in modern car taillight combinations | Proc. SPIE 7003, 700328 (2008) |
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The influence of ambient light on the driver | Proc. SPIE 7003, 700329 (2008) |
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Die dynamische Leuchtweitenregelung und ihre Relevanz für die Verkehrssicherheit | VKU-Verkehrsunfall und Fahrzeugtechnik, Ausgabe 04/2008 |
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Optimierung der Beleuchtung von Personen- und Nutzfahrzeugen | Bundesanstalt für Straßenwesen (Bast), Bericht, Heft F66, 2008 |
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New Headlamp Technologies | Präsentation und Paper SPIE 2008 |
Actual studies show that 40 % of all accidents occur at night, but the part of the drives during the night represent only 20 % of all drives [WEID06]. So the risk potential to be involved in an accident at night is almost three times higher in comparison to daytime. |
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Optical design of LED-based automotive tail lamps | Proc. SPIE Vol. 6670, 66700L (2007) |
The application of ultra bright monochromatic and white High-Power-LEDs in the range of automotive lighting systems is now state of the art. These LEDs offer new possibilities in optical design and engineering within different fields of automotive lighting, e.g., tail lamps, signal lamps, headlamps and interior lighting. This contribution describes the process of the optical design of an automotive LED tail lamp based on a practical example. We will elaborate the principal geometric approach, the radiometric conditions and the optical design by using standard and advanced mathematical optimization methods. Special attention will be paid to the following topics: efficient light coupling from the LED into the optical device, adaptation of the illuminance and optimization with respect to the requirements from SAE/ECE regulations. It will be shown that the development of LED-lamps requires the complex interaction of several factors. The challenge for the optical designer is to fulfill the technical demands while also considering the appearance of the final product desired by the customer. Further design specifications emerge from the electrical and thermal layout of the lamp. |
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Relevanz und Optimierungsbedarf des Fußgängerschutzes im Straßenverkehr aus lichttechnischer Sicht | Paper VKU-Tagung 2007 |
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Untersuchung des Einflusses der Vorfeld- und Seitenausleuchtung automobiler Scheinwerfer auf die Erkennbarkeitsentfernung von Sehobjekten | Vortrag Lux Junior 2007 |
Untersuchung des Einflusses der Laut Statistiken steigt das Risiko, in einen nächtlichen Verkehrsunfall verwickelt zu werden, im Vergleich zur Tagfahrt, annähernd um den Faktor drei. Aus dieser Statistik leitet sich die Wichtigkeit einer guten Beleuchtungseinrichtung am Kraftfahrzeug ab. Besonders die Scheinwerfer nehmen hier eine essentielle Rolle ein.
Statistics show that the risk to be involved in an accident at night is three times higher in comparison to the risk of the day. From this statistic follows that the automotive illumination is very important. Especially the headlamps play an essential roll. The designer of automotive headlamps are liable to the arrangements of the Economic Commission for Europe (ECE). For defined points and zones on a measurement screen this Commission provides minimal and maximal data for the illuminance. Very important are the arrangements for glare limitations of the low beam. If the system perform the requirements, for example the test centre of the light technology institute in Karlsruhe compiles a certificate for the Federal Bureau of Motor Vehicles and Drivers. In the next step this establishment gives the approval for the road traffic. This ensures a minimum standard of the quality of automotive headlamps. The relevance of ECE-arrangements for the nearfield illumination and the sidefield illumination must be verified. Because of sense physiological aspects especially the scattered light theory of the eye a high intensity could lead to a reduced detection distance of objects on the road. To ensure the road safety it is necessary to verify this theory. In his thesis JEBAS analysed the influence of the near field illumination and the side field illumination on the detection distance of objects on the road. The surveys of this study are important for concepts of new light distributions of automotive headlamps. The theoretic basics and the realisation of the study are described in the presentation. Furthermore it shows the results of the survey as well as the influence of prospective headlamps.
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Die dynamische Leuchtweitenregelung und ihre Relevanz für die Vekehrssicherheit | Postervortrag Lux Junior 2007 |
Die dynamische Leuchtweitenregelung und ihre Autoren: Christian Jebas, Karsten Klinger, Uli Lemmer Die Längsneigung, also die Lage des Fahrzeuges bezogen zur Fahrbahnebene, ist nicht konstant. Wechselnde Beladungszustände, sowie die Fahrdynamik verursachen ein ständiges Schwanken der Karosserie und führen somit zu einer Änderung der Scheinwerferreichweite, die keinesfalls gering ist. Bei einer mittleren positiven oder negativen Beschleunigung von 3 m/s² können die Neigungswinkel je nach Fahrzeugtyp bis zu 1 ° betragen. In diesem Fall besitzt der Scheinwerfer beim Abbremsen des Fahrzeuges fast eine dreimal größere Neigung, als im Normalfall. Die Reichweite entspricht dann nur noch einem Drittel des Ausgangswertes, also in etwa 22 m. Beim Beschleunigen mit diesem Wert besitzt der Scheinwerfer eine fernlichtähnliche Charakteristik und führt zu einer Blendung des Gegenverkehrs. Bei Fahrzeugen mit besonders hoher Zuladung, wie beispielsweise im Fall von Kleintransportern können die Nickwinkel bei starker Verzögerung sogar Werte bis zu 2 ° erreichen. Zur Gewährleistung einer konstanten Reichweite des Scheinwerfers sind Kompensationseinrichtungen erforderlich, die in der Lage sind, Längsneigungen des Fahrzeuges auszugleichen. Diese Systeme werden als Leuchtweitenregelung (LWR) bezeichnet. Das Poster erläutert die Notwendigkeit, sowie den prinzipiellen Aufbau von bereits etablierten Leuchtweitenregelungen. |
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Entwicklung angepasster Messgeräte und Messabläufe für lichttechnische Messungen für eine NCAP Fahrzeugbewertung | Licht 2006, Bern, Vortrag |
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Ermittlung des Leuchtenbetriebswirkungsgrades mit einem neuartigen Digital-EVG als Referenz-Vorschaltgerät | Licht 2006, Bern, Vortrag | ||
LED-Scheinwerfersimulator zur Generierung komplexer Lichtverteilungen im Kraftfahrzeugbereich | Licht 2006, (2006) | ||
Einfluss von ambienter Innenraumbeleuchtung auf das Kontrastsehvermögen des Autofahrers | Licht 2006, Bern, Vortrag |
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Advantages of ambient interior lighting for drivers contrast vision | Proceedings of the SPIE 6198: Photonics Europe: Photonics in the Automobile, 61980G (2006) | The Light Technology Institute equipped a test vehicle with ambient lighting of door surfaces, the foot area, the roof liner and the instrument lighting. All lighting devices can be varied in color and brightness. In a first study the effects of the colors white, blue, red, green, orange, turquoise and violet in three stages of luminance (0.04 cd/m2, 0.1 cd/m2, 0.4 cd/m2) on the contrast vision were examined. The test persons had to recognize Landoltrings of different size and with decreasing contrast. These Landoltrings were presented in visus steps from 0.125 to 2 on a screen in a distance of 20 meters. The contrast ratios were 1, 0.7, 0.5, 0.33 and 0.2. Depending on the minimum ring contrast recognized by the test person, an improvement or degradation of the visual efficiency as a function of the brightness or the color of the ambient lighting was found. The results of this study are presented on a poster at the conference. | |
Reaction Time Increase due to the Overlap of Brake Light and Turn Signals | ISAL 2005 6th International Symposium on Automotive Lighting, Proceedings, September 27–28, 2005, Darmstadt | ||
NCAP-Lighting - A New Approach to Rate Illumination of Cars | Proceedings of the ISAL 2005, 6th International Symposium on Automotive Lighting, Darmstadt, ISBN: 3-8316-0499-1, p.831-839, 27.-28.9.2005 |
The New Car Assessment Program, abbreviated „NCAP“, is a rating system for new cars. The rating criteria exceed the requirements of the regulations and provide costumers with information on the safety of a car. So far, the NCAP tests are restricted to the case of a crash. The present rating is well known under the name „NCAP-crash test“. Car manufacturers promote their cars by mentioning the number of received „NCAP-stars“, which symbolize the performance in the crash tests. A maximum value of five stars can be achieved.
The development of significant rating criteria was a prerequisite for a meaningful NCAP-rating. The criteria for the crash behavior of cars are established. Recently the extension towards active safety systems has been addressed. Lighting is an important part of active safety of cars. We have worked out a catalogue and a categorization of significant criteria for measures that increase the safety of the driver by improving lighting and visibility. From the results of this research, a rating-system for “NCAP-lighting” is deduced. |
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Allgemeinbeleuchtung mit LEDs. Die Entwicklung von universitären Studien zu marktreifen Kleinserienprodukten | Jahrestreffen der Hochschulgemeinschaft für Lichttechnik an der Universität Karlsruhe (25.10.2004) | ||
Design einer LED-Leuchte – Ein Überblick über das Wettbewerbsprojekt | Jahrestreffen der Hochschulgemeinschaft für Lichttechnik an der Universität Karlsruhe (5.10.2004) |
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Dependency of the reaction time from the overlap of signal lights with different colors | Tagungsbeitrag FIRST WORKSHOP ON PHOTONICS IN THE AUTOMOBILE 2004 29 November – 1 December 2004 World Meteorological Organization Geneva, Switzerland Conference Chair: Thomas P. Pearsall, European Photonics Industry Consortium (France) |
The rearward signal aspect consists of lights with different colors. With standard technics these signal lights are located at different places. With new technics it is possible to build signal lights with different colors together in one place. The signals overlap. In experiments at the University of Karlsruhe we studied the dependency between reaction time and overlap of signal lights. We can see, that the total overlap from a yellow turn signal and a red brake signal will increase the reaction time. The increase depends of the ratio between the luminance of the turn indicator signal and the luminance of the brake signal. With a ratio from one to one (best case with minimal increase) we found an increase of 300 milli seconds. |
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Untersuchungen zur Überlappung von Lichtsignalen bei Kraftfahrzeugen | Tagungsbeitrag auf der Licht 2004, 20. - 22. Sept. 2004, Dortmund, Germany |
Erläuterung der Problematik Das rückwärtige Signalbild eines Kraftfahrzeuges besteht aus Lichtsignalen mit teilweise unterschiedlicher Farbkodierung. Aufgrund der bisher verwendeten Technologien wurden Signale unterschiedlicher Farbe bisher fast immer durch voneinander getrennte Leuchtenteile realisiert. Unterschiedlich farbiges Licht tritt somit aus unterschiedlichen Flächen aus. Mit neuen Technologien zur Lichterzeugung können Fahrzeugleuchten gestaltet werden, bei denen das Licht verschiedenfarbiger Signale aus derselben Fläche austritt. Die Flächen der einzelnen Signale überlappen. Ziel der Untersuchungen ist es, zu ermitteln, in wie weit eine Mischung verschiedenfarbiger Signale bzw. die teilweise Überlappung der Flächen von zwei Signallichtern im Vergleich zu einer konventionellen Anordnung mit klar getrennten leuchtenden Flächen zu einer signifikanten Verlängerung der Reaktionszeit führt. |