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Technik Lichttechnologie der Zukunft: Multifunktions-Scheinwerfer

Motor & Technik


Lichttechnologie der Zukunft: Multifunktions-Scheinwerfer

Opel AFL AbbiegelichtÜber 80 Prozent aller Verkehrsunfälle ereignen sich bei ungünstigen Sichtverhältnissen, wenn Dunkelheit und schlechtes Wetter vorherrschen. Grund genug für die Opel-Ingenieure, ihre Anstrengungen bei der Entwicklung der nächsten Generation intelligenter Lichtsysteme mit multifunktionalen Schwenk-Scheinwerfern zu forcieren. Das Ziel: das Sichtspektrum für die Person hinter dem Lenkrad ausweiten und so eine signifikante Steigerung der Verkehrssicherheit und des Fahrkomforts erreichen. Dies vor dem Hintergrund, dass die Sehkraft des menschlichen Auges mit dem Alter kontinuierlich abnimmt. Vom 45. Lebensjahr an verringert sich bei allen Menschen die Sehschärfe bei Dämmerung und Dunkelheit. Und immerhin sind rund 25 Millionen Führerscheinbesitzer in Deutschland - mehr als die Hälfte aller Fahrer - älter als 40 Jahre.

Bereits heute ist Opel einer der Vorreiter in Sachen automobiler Lichttechnologie: Als erster Fahrzeughersteller brachte die Marke mit dem Blitz 2003 mit Adaptive Forward Lighting (AFL) dynamisches Kurvenlicht und 90-Grad-Abbiegelicht in die Mittelklasse. Nach wie vor bieten Vectra und Signum als einzige Fahrzeuge weltweit Bi-Xenon-Scheinwerfer, die diese beiden Funktionen in einer Scheinwerfereinheit kombinieren. Der neue Opel Astra folgte diesem guten Beispiel und war Primus mit Kurvenlicht in der Kompaktklasse.

Opel AugenbewegungJetzt arbeiten die Opel-Ingenieure des Internationalen Technischen Entwicklungszentrums (ITEZ) in Rüsselsheim an der Entwicklung der nächsten AFL-Generation. Sie schaffen damit die Voraussetzung, die führende Position der Marke bei moderner Schein­werfertechnologie weiter auszubauen.

Überlandlicht, Autobahnlicht, Stadtlicht und Schlechtwetterlicht heißen die zusätzlichen Funktionen, für deren Realisierung im Fahrzeug voraussichtlich ab 2007 eine neue ECE-Norm die gesetzlichen Grundlagen bereiten soll. Noch in diesem Jahr fahren die Licht-Experten auf dem Opel-Testzentrum in Dudenhofen die ersten Praxistests.

Die nächste AFL-Generation: Breites Funktionsspektrum für vielfältigste Bedingungen

Bei AFL der nächsten Generation orientiert sich die Lichtverteilung der Scheinwerfer automatisch am jeweiligen Streckenprofil und an den vorherrschenden Sichtverhältnissen. Bei schneller Geradeausfahrt, etwa auf der Autobahn, ist ein weit reichender Lichtpfeil gefragt. Ganz anders die AnForderung im urbanen Umfeld: Hier rückt ein möglichst breiter Lichtteppich Gefahrenquellen und wichtige Signale an der Auto-Peripherie ins Blickfeld des Fahrers. Auf Landstraßen erscheint das Fahrzeug-Vorfeld auf gerader Strecke und in Kurven dank einer zusätzlichen Spiegel/ Linseneinheit noch fülliger als mit dem heutigen AFL-System.

Für alle Funktionen beziehen die Opel-Entwickler dabei die Koppelung der Lichtsteuerung an satellitengestützte Navigationssysteme mit in ihre Überlegungen ein. Auf Basis exakter Streckeninformationen wäre das System in der Lage, sich frühzeitig und gezielt auf Kurvenradien oder Kuppen einzustellen. Der Schlechtwetter-Modus schließlich sorgt dafür, dass der Fahrer bei Nässe, Schnee oder Nebel mehr sieht, ohne beispielsweise von Lichtreflexionen der spiegelnden Fahrbahn gestört zu werden. Dies wird durch eine Abmagerung des zentralen Lichtscheins zu Gunsten zweier auf mittlere Distanz wirkende Lichtkegel erreicht, die in Richtung der Fahrbahnränder zielen. Maxime der Lichttechno-logie-Spezialisten von Opel: Unter allen Bedingungen bestmögliche Sichtverhältnisse für den Fahrer schaffen und dabei Blendwirkungen für den Gegenverkehr ausschließen.

Ingolf Schneider, Leiter der Lichttechnik-Entwicklung im ITEZ in Rüsselsheim, nennt weitere Prioritäten aus dem Lastenheft der nächsten AFL-Generation: "Um allen AnForderungen in Sachen Aerodynamik, Design und Raumausnutzung gerecht zu werden, müssen wir die zusätzlichen Funktionen auf möglichst kompaktem Bauraum realisieren. Das erreichen wir durch die intelligente Mehrfachnutzung und Vernetzung einzelner Funktionsgruppen. Darüber hinaus sollen die künftigen multifunktionalen Schwenk-Scheinwerfer auf einem ähnlichen Kostenniveau für die Kunden liegen wie die heutigen AFL-Systeme.

Kernelemente der nächsten Opel-AFL-Generation sind horizontal und vertikal schwenk­bare Bi-Xenon-Scheinwerfermodule mit beweglichen Reflektorelementen sowie variabel in den Strahlengang eingreifenden Blenden. Elektrische Stellmotoren richten die genannten Komponenten innerhalb von Sekundenbruchteilen situationsgerecht aus. Ihre Befehle erhalten die so genannten Aktuatoren kontinuierlich von einem in das elektronische Fahrzeug-Datennetzwerk integrierten Mikrocomputer. Dieser übernimmt die Steuerung des AFL-Lichtsystems abhängig von sensorerfassten Parametern wie Fahrgeschwindig­keit, Einschlagradius der Vorderräder, Karosserieneigung, Beladungszustand oder Umgebungslicht. Hohe Kundennachfrage nach Hightech-Scheinwerfersystemen

Welches Marktpotenzial solche Hightech-Scheinwerfer haben, zeigen die Bestelleingänge für die aktuelle AFL-Generation. So entschieden sich in diesem Jahr rund 28 Prozent der Signum-Käufer in Deutschland für die "mitdenkenden" Frontscheinwerfer. Seit August (Modelljahr 2005) bietet Opel dieses Feature als Bestandteil des mit einem Preisvorteil von 805 Euro verbundenen Komfort-Pakets an. Seitdem bestellt fast jeder zweite Signum-Käufer (45 Prozent) und jeder vierte Vectra-Kunde (23 Prozent) AFL. Beim neuen Astra gehört das AFL-Kurvenlicht im 2.0 Turbo mit 147 kW/200 PS zur Serienausstattung. In den anderen Varianten ist es einzeln oder im Rahmen des Performance-Pakets (Preisvorteil 540 Euro) erhältlich. Insgesamt wurden 8 Prozent des neuen Astra-Modelljahrgangs mit AFL ausgeliefert.

Eine Technikoption, bei der man im wahrsten Sinne des Wortes den Nutzen und die Vorteile auf den ersten Blick sieht! Das belegt eine Untersuchung des Fachbereichs Lichttechnik der Technischen Universität Darmstadt. Die Wissenschaftler wiesen mittels Messungen der Augenbewegungen von Fahrern erstmals nach, dass die Sicht in Kurven bei einer Nachtfahrt mit "mitlenkenden" Scheinwerfern auf Xenon-Basis annähernd der bei Tage entspricht. Bei der aufwändigen Versuchsreihe wurden während der Autofahrt die Augenbewegungen (Eye-Tracking-System) von über 50 verschiedenen Testpersonen mittels einer hochsensiblen Infrarot-Videokamera erfasst. Mit dabei: Der 18-jährige Führerscheinneuling genauso wie Berufskraftfahrer oder erfahrene Senioren im Alter von bis zu 68 Jahren. Die Auswertung der Videobilder und der Spiegelungen zweier auf die Pupille gerichteter Infrarotlicht-Strahler brachte folgendes Ergebnis: Die Kurveneinsicht bei einer Nachtfahrt mit dynamischem Kurvenlicht auf Xenon-Basis erreicht mit 36 Metern annähernd den Idealwert von 38 Metern Sichtweite (Fixationenentfernung) bei normalem Tageslicht. Zum Vergleich: Mit Kurvenscheinwerfern auf Halogen-Basis beträgt die ent­sprechende Sichtweite nachts nur noch 27 Meter, mit herkömmlichen, statischen Halogen-Scheinwerfern 24 Meter.

Dynamisches Kurvenlicht: Bis zu 90 Prozent bessere Fahrbahnausleuchtung

Highlight der heute in Vectra, Signum und Astra angebotenen AFL-Systeme sind die schwenkbaren Bi-Xenon-Scheinwerfermodule. Vernetzte Sensoren messen permanent Lenkradeinschlag und Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Fährt das Auto in eine Kurve, dreht ein Elektromotor die Hauptscheinwerfer analog dem Fahrbahnverlauf um bis zu 15 Grad nach links oder rechts und lenkt so das Licht genau dorthin, wo es wirklich gebraucht wird. Das Kurvenlicht arbeitet sowohl in der Abblend- als auch in der Fernlichtfunktion und reagiert abhängig vom jeweiligen Fahrtempo. Die Ausleuchtung der Straße erhöht sich somit um bis zu 90 Prozent gegenüber starren Scheinwerfern. Daraus folgt ein spürbares Plus an aktiver Sicherheit. Zudem erhöht AFL Komfort und Fahrspaß: Der Fahrer kann dank besserer Einsicht in den Streckenverlauf eher über seinen Rhythmus und das passende Kurventempo entscheiden.

Die ergänzende Vertikalbeweglichkeit der Scheinwerfereinheit kommt ab etwa 115 km/h und konstanter Geradeausfahrt zum Tragen. Dann stellt sich das Abblendlicht selbsttätig etwas höher ein und optimiert so die Fernsicht. Die serienmäßige automatische Leucht-weitenregulierung verhindert, dass das "Autobahnlicht" den Gegenverkehr blendet. Basis-aufgabe der Leuchtweitenregulierung bleibt, Beladungsänderungen oder Karosseriebe-wegungen beim Anfahren und Abbremsen auszugleichen. Die Scheinwerfer werden so immer in der vorgeschriebenen, "partnerfreundlichen" Höhe justiert.

Abbiegelicht: Ausleuchtung von Kreuzungen im 90-Grad-Winkel

Die zweite Hauptfunktion der AFL-Bi-Xenon-Scheinwerfer in Vectra und Signum ist das so genannte "Abbiegelicht", das vor allem im Stadtverkehr eine wertvolle Hilfe darstellt. Ein zusätzlicher feststehender Halogen-Reflektor erleuchtet den Bereich bis zu 90 Grad links oder rechts des Fahrzeugs circa 30 Meter weit. Die Steuerung erfolgt abhängig von Blinkerstellung, Lenkwinkel und Geschwindigkeit je nach Abbiegerichtung. Damit leuchten die Scheinwerfer nicht nur die Straße vor dem Fahrzeug aus, sondern ermöglichen vor Kreuzungen und engen Kurven den vorausschauenden Blick in die Richtung, in die der Fahrer abbiegen möchte. Potenzielle Hindernisse können auf diese Weise frühzeitig erkannt und Unfälle vermieden werden. Damit das Abbiegelicht nicht versehentlich beispielsweise beim Spurwechsel auf der Autobahn aktiviert wird, funktioniert es ausschließlich bei Geschwindigkeiten bis 40 km/h.

Anbieter von Kurvenlicht und Abbiegelicht

Hersteller / ModellAbbiegelichtDynamisches Kurvenlicht
Opel Vectra, SignumXX
Opel AstraX
Audi A4, A6X
Audi A8X
BMW 3 Coupé/Cabrio, 5, 6, 7, X3, X5X
Citroën C4, C5X
Ford FocusX (Halogen)
Land Rover DiscoveryX
Lexus RX 300, LS 430X
Mercedes A, C, SLKX
Mercedes EX
Mercedes CLSX (im Nebelscheinwerfer)X
Porsche CayenneX
Renault ModusX

Stand: November 2004

Glossar: Opel Lichttechnologie

Abbiegelicht

Das Abbiegelicht, auch Kreuzungslicht genannt, sorgt als Bestandteil des →AFL in Vectra und Signum für eine bessere Ausleuchtung der näheren, seitlichen Zonen am Fahrzeug. Zu diesem Zweck wird beim Blinken und Abbiegen sowie in engen Kehren mit einer Geschwindigkeit von bis zu 40 km/h ein zusätzliches, zum Kurveninnenrand gerichtetes Halogen-Reflektorelement im Scheinwerfergehäuse zugeschaltet. Dank der rund 30 Meter weit reichenden und damit um bis zu 90 Prozent besseren Flanken-Ausleuchtung lassen sich mögliche Hindernisse am Straßenrand deutlich früher erkennen. Dunkel gekleidete Fußgänger, Skater oder Radfahrer laufen weit weniger Gefahr, an Kreuzungen unerkannt zu bleiben und angefahren zu werden.

Adaptives Autobahnlicht

Bei schneller Geradeausfahrt tritt die automatische Leuchtweitenregulierung mittels vertikal schwenkbarem →Bi-Xenon-Scheinwerfermodul als Bestandteil des →AFL in Astra, Vectra und Signum ab etwa 115 km/h in Aktion. Mit dieser adaptiven Autobahnlicht-Funktion wird die Strecke ohne Blendung anderer Verkehrsteilnehmer vom Abblendlicht weiter nach vorne ausgeleuchtet.

AFL (Adaptive Forward Lighting) / Adaptives Fahrlicht

Mitlenkendes Scheinwerfersystem mit →Bi-Xenon-Scheinwerfern. AFL bietet im Astra die Funktionen →dynamisches Kurvenlicht und →adaptives Autobahnlicht. In Vectra und Signum kommt die Funktion →Abbiegelicht, auch Kreuzungslicht genannt, hinzu.

ALC (Automatic Lighting Control) / Automatisches Abblendlicht

Aufgrund der Messwerte zweier Sensoren in der Frontscheibe aktiviert oder deaktiviert ALC selbsttätig das Abblendlicht. Ein Sensor misst die Umgebungshelligkeit, der zweite berücksichtigt die Lichtverhältnisse auf dem vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahnab­schnitt und dient so zur Erkennung von Tunnels oder Brücken. Registrieren beide Sensoren gleichzeitig Dunkelheit (z.B. in einem Tunnel), wird automatisch das Abblendlicht einge­schaltet. Wird vor dem Fahrzeug Helligkeit gemessen und in der Umgebung noch Dunkelheit erkannt, bleibt das Abblendlicht eingeschaltet (noch im Tunnel). Erkennen beide Sensoren wieder Helligkeit, werden die Scheinwerfer mit kurzer Verzögerung ausgeschaltet. Messen der Vorauslichtsensor Helligkeit und der Umgebungslichtsensor Dunkelheit, steht das für eine Brücke oder Unterführung. Die Scheinwerfer bleiben aus.

Bi-Xenon-Scheinwerfer

→ Xenon-Scheinwerfer. Die Bi-Xenon-Systeme in Astra, Vectra und Signum erlauben es, mit dem einen Lichtbogen der Gasentladungslampe sowohl das Abblend- als auch das Fernlicht zu erzeugen. Die Umschaltung besorgt eine bewegliche Blende im Strahlengang. Vorteile der Bi-Xenon-Konstellation sind die in beiden Betriebszuständen sehr helle Fahrbahnausleuchtung und die jeweils gleiche, dem Tageslicht ähnliche Lichtfarbe beim Auf- und Abblenden. So werden die AnForderungen an die Anpassungsfähigkeit der Fahreraugen auf ein MINImum reduziert.

Dynamisches Kurvenlicht

Das dynamische Kurvenlicht als Hauptbestandteil des →AFL in Astra, Vectra und Signum verbessert die Ausleuchtung kurviger Streckenabschnitte auf Land- oder Bundesstraßen um bis zu 90 Prozent, indem die Scheinwerfer den Lenkbewegungen der Räder folgen. Bei Einfahrt in eine Kurve mit 190 Metern Radius, bezogen auf die Mittellinie der Straße, beträgt der ausgeleuchtete Bereich mit herkömmlichen Scheinwerfern rund 30 Meter. Das dynamische Kurvenlicht verlängert diesen Bereich um 25 auf circa 55 Meter. Dementsprechend steigt die Wahrnehmungsfähigkeit und damit die Fahrsicherheit bei Nachtfahrten. Angesteuert werden die →Bi-Xenon-Scheinwerfermodule von einem in das elektronische Datennetzwerk des Fahrzeugs integrierten Mikrocomputer. Den Schwenk-vorgang besorgt ein Schrittmotor abhängig von den sensorerfassten Parametern Fahrgeschwindigkeit (Schwenktempo) und Lenkradwinkel beziehungsweise Einschlag-radius der Vorderräder (Schwenkwinkel).

Elektrochromatische Spiegel

Senken die Lichtreflexion , um den Fahrer bei Dunkelheit vor Blendung zu schützen. Bei Vectra und Signum (mit Sicht-Paket) können dies der Außenspiegel auf der Fahrerseite und der Rückspiegel, beim Astra der Rückspiegel (mit Sicht-Paket).

Follow-me-home-Funktion

Die Front- und Rückfahrscheinwerfer leuchten auf Wunsch nach Abstellen und Verlassen des Fahrzeugs noch 30 Sekunden weiter. Diese Funktion erleichtert auf den ersten Schritten am Fahrziel die Orientierung, ohne auf Hilfsmittel wie etwa eine Taschenlampe zurückgreifen zu müssen.

Halogen-Scheinwerfer

Mit Halogenlampen, deren Jod- oder Bromfüllung eine Wendeltemperatur bis nahe an den Schmelzpunkt von Wolfram zulässt, kann im Vergleich zu normalen Glühlampen die etwa doppelte Lichtmenge, eine höhere Lichttemperatur und die doppelte Lebensdauer erzielt werden. Das 1995 eingeführte H7-Abblendlicht machte im Zusammenhang mit der modernen Freiflächen-Reflektor-Technik Karriere. Gegenüber einem Xenon-Scheinwerfer fällt die Leuchtstärke des Halogen-Abblendlichts um bis zu 87 Prozent, die des Fernlichts gar um bis zu 180 Prozent geringer aus.

LED-Technik (Light Emitting Diode; "Licht aussendende Diode")

Dieses Halbleiter-Element, auch Leucht-Diode genannt, leuchtet besonders schnell auf und kommt beim Corsa, Astra, Vectra und Signum unter anderem in der dritten Bremsleuchte zum Einsatz. Dank der gegenüber konventionellen Glühlampen verkürzten Ansprechzeit von rund 50 Millisekunden ist der nachfolgende Verkehr früher gewarnt, die Gefahr eines Auffahrunfalls kann so vermindert werden.

Welcome light ("Willkommens-Beleuchtung")

Innenlicht-Steuerung ("Theaterfunktion"), die sich mit dem Entriegeln des Fahrzeugs zuschaltet. Innenlicht und Leselampen werden innerhalb von 10 Sekunden hochgedimmt und gleichzeitig die Instrumenten- und Konsolenbeleuchtung aktiviert. Das Color-Info-Display besitzt eine automatische Tag-Nacht-Umschaltung. So lassen sich unabhängig von den Lichtverhältnissen die Daten stets einwandfrei ablesen.

Xenon-Scheinwerfer

Bei diesen Gasentladungslampen zünden Elektroden das Edelgas Xenon in einem Quarzkolben. In Astra, Vectra und Signum kommen →Bi-Xenon-Lampen für Abblend- und Fernlicht als Extraausstattung zum Einsatz. Die wesentlichen Vorteile der Xenon-Technik sind: - Hohe Lichtwirkung: Der Lichtbogen einer 35-Watt-Lampe D2S liefert im Vergleich zu einer modernen H1-Halogenlampe den zweifachen Lichtstrom bei höherer Farbtem-peratur, d.h., Grün und Blau kommen ähnlich wie beim Sonnenlicht stärker zur Geltung. Die volle Lichtausbeute ergibt sich, wenn die Betriebstemperatur des Quarzkolbens von 900 Grad Celsius erreicht ist. - Lange Lebensdauer: Ca 2.000 Stunden entsprechen der durchschnittlich erForderlichen Gesamtbetriebsdauer in Pkw.- Geringer Einbauflächenbedarf: Die kompakten Maße der Gasentladungslampen und damit der Scheinwerfermodule geben Aerodynamikern und Designern mehr Freiheit bei der Gestaltung der Fahrzeugfront.


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