Was in Asien und Europa längst zulässig ist, kommt nun auch in die USA: „Smarte“ Scheinwerfer sind hier erst seit wenigen Monaten erlaubt. Die zuständige US-Behörde stellt jedoch besondere Anforderungen an die Fahrzeugbeleuchtung, die vor allem der höheren Sicherheit im Straßenverkehr dienen soll. Für die Licht&Sicht-Experten von EDAG kein Problem – sie entwickeln Komplettlösungen nach internationalen Standards.
Eigentlich müsste die europäische Auto-Industrie dem amerikanischen Präsidenten dankbar sein. Joe Biden hat 2021 einen parteiübergreifenden Gesetzentwurf für Infrastruktur-Investitionen auf den Weg gebracht [https://de.usembassy.gov/de/parteiuebergreifender-gesetzentwurf-fuer-infrastrukturinvestitionen/], der nicht nur für bessere Straßen, Brücken und Eisenbahnen, sauberes Trinkwasser und schnelleres Internet sorgen soll, sondern der auch die US-Bundesbehörde für Straßen- und Fahrzeugsicherheit NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration) anweist, adaptives Fahrlicht zuzulassen.
Neuer ADB-Markt in den USA
Bislang war in den USA zwingend vorgeschrieben, dass jedes Fahrzeug zwei unterschiedliche Lichtmodi beherrschen muss, Abblendlicht und Fernlicht – Alternativen waren nicht erlaubt. Mit der jüngsten Gesetzesänderung, die im Februar in Kraft trat, sind nun ADB-Scheinwerfer (Adaptive Driving Beam) explizit erlaubt.
So ganz glücklich und dankbar ist die Auto-Industrie dennoch nicht – aus unterschiedlichen Gründen. Denn die erfahrenen Premiumhersteller können ihre Technik, die beispielsweise in Europa, Kanada und Asien den gängigen Standards entspricht, nicht einfach 1:1 in US-Fahrzeugen einsetzen. Mit einer eigenen 300 Seiten umfassenden Regulierung hat die NHTSA gesorgt, dass Fahrzeuge für den US-Markt angepasste oder neu entwickelte Lösungen benötigen, die den dortigen Zulassungsbedingungen entsprechen.
US-basierten OEMs ohne Einsatz dieser Technik in Europa mangelt es häufig an Erfahrung mit dieser Technik – sie müssen nun schnellstmöglich aufschließen, um im Wettlauf mit europäischen und asiatischen Wettbewerbern konkurrenzfähig zu bleiben. Dabei ist das Interesse der amerikanischen Marktteilnehmer hoch – erste Anbieter haben bereits angekündigt, die neue Technologie nutzen zu wollen. Darunter der E-Mobil-Anbieter Rivian oder das Startup Lucid Motors. Für die Newcomer ist es essentiell, mit modernster Technik zu punkten. Aber auch die traditionellen Oberklasse-OEMs stehen ADB positiv gegenüber, das sie als zusätzliches Sicherheits-Feature ihrer Fahrzeuge anpreisen können.
Bedeutender Sicherheitsgewinn
Adaptives Fahrlicht bringt einen enormen Sicherheitsgewinn in einer Reihe unterschiedlicher Situationen. So führt ein selektives Abblenden bei Gegenverkehr dazu, dass entgegenkommende Fahrerinnen und Fahrer nicht geblendet werden, der eigene Fahrweg jedoch über eine größere Distanz ausgeleuchtet bleibt, als beim herkömmlichen Abblendlicht. Auch Fußgänger und Radfahrer werden weniger irritiert – diese können durch das Vermeiden des Blendens angemessener reagieren und mit dazu beitragen, dass weniger Unfälle passieren.
Bei Nebel bringt ein smarter Scheinwerfer ebenfalls Vorteile, die Straße wird nach vorne und zu den Rändern hin gut ausgeleuchtet, ohne dass durch starke Reflektionen Fahrerinnen und Fahrer selbst blenden und damit gefährdet werden.
Die Weiterentwicklung der adaptiven Beleuchtung soll das Fahren noch sicherer machen und Verkehrsteilnehmer außerhalb des Fahrzeugs stärker mit einbeziehen. So wird bereits daran geforscht, Warnhinweis, etwa über Pfeile und Symbole, auf die Straße zu projizieren und so auf Gefährdungs-Situationen aufmerksam zu machen. Etwa beim Abbiegen oder bei drohenden Staus. Dies auch vor dem Hintergrund des autonomen Fahrens – wenn kein Mensch mehr am Steuer sitzt, der im Zweifelsfall freundlich winkt um eine Situation zu klären.
Automatische, flexible Anpassung
ADB basiert auf einer intelligenten Anpassung der Ausleuchtzone anhand der erkannten Verkehrssituation. Bei entgegenkommendem Verkehr wird beispielsweise die Lichtzone so reduziert, dass ein Blenden des anderen Fahrers vermieden wird. Ebenso wenn ein Fahrzeug vorausfährt: Dann wird der entsprechende Bereich abgedunkelt beziehungsweise geschwärzt. Bei Kurvenfahrten wandert der Lichtkegel mit, so dass stets die Fahrbahn beleuchtet wird und der Lichtstrahl nicht einfach nur geradeaus ins Gelände zeigt.
Realisiert wird das über eine Matrix-Lichtquelle, in der Lichtstrahlen in einem Raster erzeugt werden. Ähnlich wie bei einem Beamer kommt dabei oft ein Chip mit integrierten Spiegeln zum Einsatz, die jeden einzelnen Lichtstrahl an- oder ausschalten. Über die Linsen und Reflektoren von Primär- und Sekundäroptik entstehen überlappende Lichtfelder, die eine durchgängige Lichtfläche erzeugen. Über die Ansteuerung der einzelnen Scheinwerferelemente erfolgt die Anpassung in den jeweiligen Dimensionen: Bis zu welcher Entfernung die Ausleuchtungszone reicht, wie breit sie ist, in welche Richtung sie weist, ebenso Form, Größe und Intensität des Aussparens bzw. Dimmens.
Komplette Lichtentwicklung abgedeckt
Sowohl Fahrzeughersteller wie Systemlieferanten können bei der ADB-Technologie vom Know-how und der Erfahrung von EDAG profitieren. Das Center of Expertise (CoE) „Team Licht & Sicht“ hat seine Zentrale in Wolfsburg, ist jedoch weltweit vernetzt und bezieht unter anderem auch die amerikanischen Standorte in den USA, in Mexiko und Brasilien mit ein. So finden Kunden in jeder Region kompetente Ansprechpartner vor Ort.
Das CoE kann bereits auf umfangreiche Projekterfahrungen mit vielen unterschiedlichen OEMs und Zulieferern zurückgreifen. In Europa ist adaptives Fahrlicht bereits seit 2006 zulässig. Das CoE entwickelt seit mehr als zehn Jahren Scheinwerfertechnologien und hat in dieser Zeit seine Kompetenzen und Services stetig erweitert.
In einem eigenen Lichtlabor in Wolfsburg führt EDAG photonische Messungen durch.
Zu den Entwicklungsservices zählen unter anderem:- Vor- und Konzeptentwicklungen, Modellbau und Validierung für alle Beleuchtungsteile,
- Methodenentwicklung und Prozessoptimierung für Simulationsprozesse, die beispielsweise Strömungen und Abtauverhalten, Lichtleistung und Homologation oder Thermik und Materialbeständigkeit umfassen.
Auf dem Weg zur Serienreife stehen auch die Analyse, Visualisierung und Validierung von Beleuchtungsszenarien auf dem Programm, bis hin zu Funktions-, Fahrzeug- und Zulassungstests. In einem eigenen Lichtlabor erfolgen photonische Messungen, die beispielsweise Daten über Leuchtdichte, Verteilung von Helligkeit und Farbverläufen, dominante Wellenlängen und Beleuchtungsstärke liefern.
Ein weiteres Werkzeug bietet der Einsatz von Virtual Reality (VR), um die Integration von Beleuchtungslösungen in bestehende Szenarien darzustellen, Designs sowie verschiedene Beleuchtungspakete und -funktionen darzustellen oder eine physikalisch korrekte Lichtausbreitung, inklusive Helligkeits- und Farbwechsel zu visualisieren.
Integration inklusive
Die hochkomplexe Kommunikation im Adaptionsprozess stellt eine große technische Herausforderung dar, denn es sind eine ganze Reihe unterschiedlicher Systeme beteiligt. Hier ist zum einen die Bilderkennung mittels Kamera zu nennen. Diese wird ergänzt um verschiedene Sensoren, wie etwa ein hochpräzises GPS-Ortungssystem, ein rückwärtiges Radar oder der Lenksensor.
Alle Daten und Messwerte müssen an die Zentraleinheit (ECU) zur Verarbeitung übermittelt werden, um aus der aktuellen Fahrzeugposition und -geschwindigkeit sowie Bewegungsrichtung und Lenkeinschlag den Fahrweg zu bestimmen und in diesem Bereich die relevanten Objekte zu identifizieren. Über den CAN-Fahrzeugbus kommuniziert die ECU dann mit den Scheinwerfern, um geeignete Reaktionen auszulösen.
Im CoE „Licht & Sicht“ sind Konstruktion und Simulation der intelligenten Matrix-Scheinwerfer gebündelt. Darüber hinaus bietet EDAG jedoch für alle involvierten Bereiche technische Unterstützung an, so dass Kunden hier nicht „nur“ die Scheinwerfer-Technik erhalten können, sondern ein Gesamtpaket mit einer umfassenden Komplettlösung – also: Alles aus einer Hand.
Dazu zählt beispielsweise die Entwicklung von Steuergeräten (Beleuchtungs-ECU) vom Leiterplatten-Design über die Erstellung von Prototypen, der Softwareprogrammierung, die Integration der ECU in die Fahrzeugarchitektur inklusive der Datenkommunikation bis hin zur Integration in die Fahrer-Assistenz-Systeme (ADAS, Advanced Driver Assistance Systems).
Internationalität ist Trumpf
Neben den technischen Kompetenzen in allen relevanten Bereichen, wie Lichtdesign, Hard-und Software sowie der Integration in das Fahrzeugnetz, sind bei der Entwicklung sicherheitsrelevanter Fahrzeugfunktionen auch Kenntnisse der gesetzlichen Rahmenbedingungen gefragt. Für EDAG, mit seinem weltweiten Netzwerk, das Standorte in Nord-, Mittel- und Südamerika, Nordeuropa, China und Indien umfasst, gehört dies zum täglichen Geschäft. Genau wie nun beim adaptiven Fahrlicht bei Pkw, findet man auch im Lkw-Bereich abweichende Regularien in Bezug auf die Fahrzeugbeleuchtung.
Die Lichtexperten von EDAG befassen sich intensiv mit solchen Vorgaben. Sie haben die Unterschiede zwischen EU, USA und China bei der Beleuchtung der Fahrzeugfront, der Rück- und Seitenbeleuchtung von Fahrzeugen über 3,5 t in einem Whitepaper festgehalten und liefern alle relevanten Informationen in komprimierter Form. Dazu gibt das Papier einen Überblick zu den verschiedenen Weltmärkten. Laden Sie das PDF gleich hier herunter.
Weitere Fragen zu Fahrzeugbeleuchtung von Pkw und Lkw sowie zu den Services des Center of Expertise (CoE) „Team Licht & Sicht“ beantworten Ihnen Tibor Giesen, Teamleiter CoE Lighting Technology und Jannes Buthmann, Projektleiter Lichttechnologie.
