Voxel-Light - der LED-Scheinwerfer

  • Contact: Dipl.-Ing. André Domhardt,
  • Project Group: Forschungsabteilung der Prüfstelle für Lichttechnische Einrichtungen an Fahrzeugen
Entwicklung eines LED-Scheinwerfers zur Darstellung verschiedener Lichtverteilungen im realen Strassenverkehr und Erprobung von neuen Lichtverteilungen wie zum Beispiel dem "Advanced Frontlighting System" (AFS)

 
Erste Testfahrten bei Nacht mit dem LED-Scheinwerfer fanden am 8.6.2006 in der Region um Karlsruhe statt. (Eine Sondergenehemigung zum Fahren dieses Fahrzeugs im öffentlichen Strassenverkehr liegt vor).

 

  


Verschiedene Lichtverteilungen werden programmiert, um einen ersten Eindruck von den Möglichkeiten, die dieser Scheinwerfer bietet,  zu erhalten.  

Erste Fahrversuche mit einer schmalen Lichtverteilung, hoher Reichweite und einer breiten Lichtverteilung, geringerer Reichweite, haben die Vor- und Nachteile dieser Lichtverteilungen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bereits deutlich herausgestellt.

  

 

 Der fertige Simulationsscheinwerfer am Testwagen des LTI montiert.   16 LED-Module mit je 4 LEDs der rechten Scheinwerferhälfte. Die Ansteuerung der LEDs erfolgt über die USB-Schnittstelle eines Laptops im Fahrzeug. 

LEDs haben schon bald die Leistungsfähigkeit erreicht, dass sie herkömmliche Leuchtmittel wie Halogenglühlampen oder Xenon-Hochdruckgasentladungslampen im KFZ-Scheinwerfer ersetzen können. Vor diesem Hintergrund entwickelt das Lichttechnische Institut einen Scheinwerfer aus 128 Hochleistungs-LEDs, die an der Front des hauseigenen Testwagen in einer Arrayanordnung montiert werden. Die Abstrahlrichtung jeder LED kann bei einem Austrittswinkel von 4° festgelegt werden, indem die LED in die gewünschte Richtung des vor dem Fahrzeug liegenden Halbraumes ausgerichtet wird. Dadurch ergibt sich beim Leuchten aller LEDs eine halbkreisförmige Abstrahlcharakteristik vor dem Fahrzeug. Das heißt, dass der gesamte Halbraum vor dem Fahrzeug ausgeleuchtet werden kann.

     
LED-Modul mit 4 High-Power LEDs der Firma OSRAM OS  LED-Modul mit Linsen der Firma Edmund Optics und mechanischen Komponenten der Firma Waldmann  LED-Modul in Betrieb. Insgesamt werden 32 Module (128 LEDs) am Fahrzeug montiert.

 

 
Scheinwerfer-Gestell zur Aufnahme der 32 LED-Module

     

 
Das Notlicht (links) kann beim Ausfall der Steuerungssoftware oder -elektronik vom Fahrzeuginenraum angeschaltet werden.
Ein LED-Modul mit der Ausrichtung zur Beleuchtung des rechten Fahrbahnrandes (Mitte). Der Serienscheinwerfer wird durch den Lichtverteilungs-Simulations-Scheinwerfer verdeckt. 

 
Je 16 LED-Module auf der rechten und linken Seite des Fahrzeugs werden so ausgerichtet, dass der gesamte Halbraum vor dem Fahrzeug mit allen Lichtfunktionen wie Abbiegelicht oder Kurvenlicht und sämtliche AFS-Funktionen im realen Verkehrsraum dargestellt werden können. Auch neue Lichtfunktionen können einfach vom Fahrzeuginnenraum über eine grafische Oberfläche programmiert werden und während der Fahrt an den Scheinwerfer gesendet werden.  

 
Auch die linke Scheinwerferhälfte leuchtet den Verkehrsraum vom linken bis zum rechten Strassenrand aus. Für die Fernlichtfunktion sind 5 Module (20 LEDs) pro Seite in Fahrtrichtung ausgerichtet.

 

Während dem Fahrbetrieb ist es möglich, jede einzelne LED über einen Steuer-PC in ihrer Helligkeit zu variieren. Dadurch lässt sich jede gewünschte Lichtverteilung vor dem Fahrzeug realisieren.
So wird es möglich sein, während der Fahrt zwischen den Lichtverteilungen unterschiedlicher Fahrzeuge umzuschalten oder auch ganz neuartige Konzepte, wie zum Beispiel das Advanced-Frontlighting-System zu simulieren.
In Testfahrten wird die optimale Scheinwerferkonfiguration, bzw. die optimale Lichtverteilung für ein sicheres und komfortables Fahren mit dem ermittelt werden. Diese Untersuchungen werden für einen realisiert.      		    


 

Wir danken unseren Projektpartnern für die freundliche Unterstützung:

OSRAM Opto Semiconductors für die Lieferung der 128 High-Power LEDs (Golden Dragon) 

Edmund Optics für die Lieferung der Linsen

Waldmann für die Lieferung der Leuchtengehäuse

Hella für die Lieferung der Fahrtrichtungsanzeiger