LED There Be Light

Die Geschichte der Menschheit ist auch immer die Geschichte des Lichts. Wo Beleuchtung kontrollier- und steuerbar wurde, konnten sich die Menschen technisch und kulturell weiterentwickeln. Mit der Einführung von Licht emittierenden Dioden (LEDs) und digitalen Lichtsteuerungen in das moderne Leben ist das Licht nun endlich auch intelligent geworden.

Eigentlich kennen wir die LED schon lange, zum Beispiel als rot leuchtende Taschenrechner-Ziffernanzeige in den 1970er-Jahren. Ob als Hintergrundbeleuchtung im Handy-Display, im TV-Gerät oder im Computerbildschirm, als Signalgeber in der Fernbedienung, als Schrift- und Bildelement an Autobahnsignalbrücken oder als Lichtpunkt im Riesenbildschirm des „Public Viewing“ – ohne dass wir es besonders bemerkt hätten, ist die LED in unserem Alltag längst allgegenwärtig. Das gilt auch für jene 200 bis 600 LEDs, die in modernen Kraftfahrzeugen stecken, vom Rücklicht über die Fahrtrichtungsanzeige und die zahllosen kleinen Signallampen im Innenraum und im Armaturenbrett bis zum Scheinwerfer, der jüngsten Entwicklung.

LICHT GESTALTEN

Auch hier bietet die LED klare Vorteile. Während andere Automobilhersteller bereits partielle Lösungen anbieten, blieb Daimler dem Grundsatz treu, Fortschritt stets auf dem bereits Erreichten aufzubauen – ohne Einbußen bei Komfort und Sicherheit. „Unser LED-Scheinwerfer sollte von vornherein alle Funktionen bieten, die unseren Kunden in der bisherigen Xenontechnik zur Verfügung stehen“, umreißt Uwe Kostanzer, Leiter der Lichtsystementwicklung bei Daimler, die Aufgabe, vor der er und seine Kollegen standen. In nur 26 Monaten Entwicklungszeit – einschließlich der Designfindung – haben sie dieses Ziel voll erreicht. Der neue dynamische LED-Scheinwerfer, mit dem ab 2010 ein neues Mercedes-Benz Coupé-Modell ausgestattet ist, feiert Weltpremiere – ein interaktives System der anderen Art, das hohe Sicherheit verspricht.

Er enthält alle Funktionen des bekannten Intelligent Light System: das Landstraßenlicht, das den linken Fahrbahnrand stärker ausleuchtet als das herkömmliche Abblendlicht, das Autobahnlicht, das ab 90 Stundenkilometern die Fahrbahn in voller Breite ausleuchtet und die Sichtweite um 50 Meter verlängert, das erweiterte Nebellicht, das mehr Licht auf den Fahrbahnrand richtet, das aktive Kurvenlicht, bei dem die Scheinwerfer den Lenkbewegungen folgen und damit 35 Meter mehr Sichtweite bringen, und schließlich das Abbiegelicht, das die angezeigte Fahrtrichtung zusätzlich aufhellt. Darüber hinaus gelang es den Lichtspezialisten von Mercedes-Benz, die LED-Technik mit dem Adaptiven Fernlicht-Assistenten zu verbinden. Mithilfe einer Kamera hinter der Frontscheibe dimmt dieser Sicherheitsassistent die Scheinwerfer kontinuierlich und automatisch auf und ab und steuert die Leuchtweite des Abblendlichts entsprechend dem Abstand vorausfahrender oder entgegenkommender Fahrzeuge.

Dynamische Voll-LED-Scheinwerfer bei Mercedes-Benz

Für die Automobiltechniker liegt der besondere Reiz der LED im Scheinwerfer darin, dass sie in Zukunft einen großen Teil beweglicher Mechanik der bisherigen Systeme durch Elektronik und Software ersetzen können. Zum Beispiel beim Kurvenlicht: Hier sind heute Stellmotoren erforderlich, die die Scheinwerfer den Lenkbewegungen des Fahrzeugs folgen lassen. Anders funktioniert das LED-Array der Zukunft, eine Matrix von mehr als 80 unterschiedlich ausgerichteten Hochleistungsleuchtdioden, die – einzeln ansteuerbar – an die Stelle der bisherigen einen Xenonlampe treten. Hier genügt es, einzelne Dioden zu dimmen, an- oder abzuschalten, um alle erforderlichen Lichteffekte zu erzielen.

Nicht zuletzt zählt für die Automobilkonstrukteure auch die Energieeinsparung, die sie mit der LED-Technik erzielen. Die neuen Scheinwerfer werden nur noch etwa 30 Watt statt der bisherigen ca. 130 Watt benötigen. Darüber hinaus haben die Mercedes-Benz Ingenieure ein LED-Tagfahrlicht entwickelt, das den Verbrauch für diese Funktion von 38 Watt auf nur noch 4 Watt senken wird. Kostanzer sieht in den neuen LED-Scheinwerfern erst einen Anfang: „Der jetzige LED-Scheinwerfer ist mit 353 Einzelteilen noch erheblich komplexer als unser Xenonpendant. Die Effizienz muss steigen, die Komplexität sinken. Ziel muss es also sein, das System zu vereinfachen und stärker zu integrieren.“

LICHTJAHRE IM VORAUS DENKEN

Die möglichst rasche Fortentwicklung – und damit Veränderung – des LED-Scheinwerfers ist also programmiert. Gleichzeitig stehen die Entwickler aber vor der Aufgabe, eine gewisse Kontinuität zu sichern. „Wir müssen weit vorausschauend konstruieren“, weiß Kostanzer. „Denn wir müssen davon ausgehen, dass es die LED, die wir heute einbauen, in fünf Jahren so nicht mehr gibt. Aber auch dann müssen wir Ersatzteile für die Fahrzeuge von heute bereithalten. Das ist völlig anders als bei der früheren Glühlampe – die stand uns mehr als 40 Jahre lang zur Verfügung.“

Das Besondere an den LEDs: Sie sind Produkte der Halbleitertechnik, eine weitere Gattung von „Chips“, die in ihrem Aufbau und ihrer Produktionstechnik den Speicherchips und Prozessoren im Computer viel näher stehen als den herkömmlichen Lichtquellen wie Glühlampen, Leuchtstoffröhren oder anderen Entladungslampen. Mit denen hat die LED nur eines gemein: Sie leuchtet, und das mit immer größerer Helligkeit. Ihre Hochleistungsvarianten sind bereits in der Lage, die konventionelle Konkurrenz auch in anspruchsvollen Anwendungen zu ersetzen.

Die Leuchtdiode bietet noch einiges mehr: Sie ist extrem schnell schalt- und dimmbar und gibt von vornherein gerichtetes Licht ab. Und ohne Filter erzeugt der Chip – je nach Halbleitermaterial – unterschiedlich farbiges Licht über weite Teile des Spektrums. Selbst im ultravioletten Bereich kann er strahlen, beispielsweise in der kleinen UV-Lampe, mit der der Zahnarzt Kunststofffüllungen härtet. Zudem ist er wegen seiner geringen Größe attraktiv – ein „großer“ Chip hat eine Fläche von einem Quadratmillimeter ohne sein Gehäuse aus transparentem Kunststoff, das als Schutz und oft gleichzeitig als Linse dient. Nicht zuletzt aber hat die LED mit durchschnittlich rund 50.000 Stunden – wenn auch abhängig vom Einsatzgebiet, von Temperaturen und Stromstärken – eine höhere Lebensdauer als die meisten Konkurrenten.