LICHT IST TECHNOLOGIE KNOW HOW FÜR DEN WERKSTATT PROFI

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1 LICHT IST TECHNOLOGIE KNOW HOW FÜR DEN WERKSTATT PROFI

2 ALLES ÜBER LICHTTECHNIK AUF 84 SEITEN HELLA steht für Kompetenz und Erfahrung, und das seit über 100 Jahren. Von dieser umfangreichen Erfahrung können Sie profitieren. Rund um das Thema Lichttechnik geben wir Ihnen aktuelles und umfangreiches Wissen an die Hand. So haben Sie mit diesen geballten Informationen das, was eine Profi- Werkstatt braucht. Unser Know-how für Ihren Erfolg.

3 INHALT LICHTQUELLEN Lichttechnische Grundbegriffe 5 Einflussfaktoren auf eine Lichtquelle 7 Tipps im Umgang mit Lichtquellen 11 Technische Daten der gebräuchlichsten Lampen 12 SCHEINWERFER Bauteile von Scheinwerfern 17 Tipps für den Umgang mit Kunststoffabschlussscheiben 20 Lichttechnische Konzepte 20 Scheinwerfersysteme 21 Xenon-Technologie 25 Tagfahrlicht 30 Leuchtweitenregulierung 32 Kurvenlicht 39 LED-Technologie 41 Scheinwerfer-Reinigungsanlage 56 Überprüfen und Einstellen von Scheinwerfern 60 SIGNALLEUCHTEN Aufbau einer Signalleuchte im PKW 63 Tipps für den Umgang mit Signalleuchten 64 ASIGNIS Adaptives Signal-System 65 INTELLIGENTE LICHTSYSTEME Fahrerassistenz-System 67 GESETZLICHE VORSCHRIFTEN + TYPPRÜFNUMMERN Scheinwerfer (PKW und NKW) 73 Leuchtweitenregulierung 77 Scheinwerfer-Reinigungsanlage 78 Signalleuchten

4 LICHTQUELLEN Lichttechnische Grundbegriffe 5 Einflussfaktoren auf eine Lichtquelle 7 Tipps im Umgang mit Lichtquellen 11 Technische Daten der gebräuchlichsten Lampen 12 Für die Sicherheit im Straßenverkehr ist das Sehen der wichtigste Sinn. Dieser wird aber unter gewissen Umständen, wie z. B. Dämmerung, Witterungseinflüssen, verschmutzten Scheiben etc., negativ beeinflusst. Daher ist das Unfallrisiko unter solchen Bedingungen vergleichsweise hoch. Die sich verändernde und ständig wachsende Mobilität und die damit zunehmende Verkehrsdichte stellen zudem ein weiteres Gefahrenpotenzial dar. Um diesen Herausforderungen gerecht zu werden, wird ständig an der Verbesserung bestehender sowie an der Entwicklung neuer lichttechnischer Einrichtungen gearbeitet. In dieser Broschüre sind die verschiedenen Lichtsysteme und deren Bauteile mit ihren Eigenschaften und Besonderheiten dargestellt. Auch die Vernetzung einzelner Komponenten miteinander und die gesetzmäßigen Anforderungen, die eine lichttechnische Einrichtung heute erfüllen muss, werden in diesem Zusammenhang näher beleuchtet. Die Beleuchtung in Fahrzeugen wird immer komplexer. Schon lange ist der Generator nicht mehr allein für das Licht verantwortlich. Immer mehr Aggregate kommen hinzu, die über ein Bordnetz miteinander kommunizieren. Das Licht wird immer elektronischer, und damit wachsen auch die Ansprüche an die Werkstatt. Deshalb soll auch hier ein Blick in die Zukunft gemacht und über kommende Technologien informiert werden.

5 LICHTQUELLEN Lichttechnische Grundbegriffe Hier ein Überblick über die wichtigsten lichttechnischen Grundbegriffe und entsprechenden Maßeinheiten zur Bewertung der Eigenschaften von Lampen und Leuchten: Lichtstrom Φ Einheit: Lumen [lm] Als Lichtstrom F bezeichnet man die gesamte von einer Lichtquelle ausgestrahlte Lichtleistung. Lichtstärke I Einheit: Candela [cd] Teil des Lichtstroms, der in eine bestimmte Richtung strahlt Beleuchtungsstärke E Einheit: Lux [lx] Die Beleuchtungsstärke E gibt das Verhältnis des auftreffenden Lichtstroms zur beleuchteten Fläche an. Die Beleuchtungsstärke beträgt 1 lx, wenn ein Lichtstrom von 1 lm auf eine Fläche von 1 m 2 gleichmäßig auftrifft. Lichtausbeute ŋ Einheit: Lumen pro Watt [lm/w] Die Lichtausbeute h gibt an, mit welcher Wirtschaftlichkeit die aufgenommene elektrische Leistung in Licht umgesetzt wird. Farbtemperatur K Einheit: Kelvin [K] Kelvin ist die Einheit für die Farbtemperatur. Je höher die Temperatur einer Lichtquelle ist, desto größer ist im Farbspektrum der Blauanteil, und der Rotanteil wird geringer. Eine Glühlampe mit warmweißem Licht hat eine Farbtemperatur von ca K. Eine Gasentladungslampe (D2S) hat mit 4250 K dagegen ein kühles weißes Licht, welches mit seiner Farbe aber näher am Tageslicht (ca K) liegt. Lichtquellen Lichtquellen sind Temperaturstrahler, die durch Wärmeenergie Licht erzeugen. Das bedeutet, umso stärker eine Lichtquelle erhitzt wird, umso höher ist auch die Lichtstärke. Der niedrige Wirkungsgrad (8 % Lichtstrahlung) lässt aber gegenüber den Gasentladungslampen (28 % Lichtstrahlung) nur eine relativ geringe Lichtausbeute zu. Seit kurzer Zeit kommen auch LEDs in den Frontscheinwerfern als Lichtquelle zum Einsatz. Nähere Informationen finden Sie ab Seite 41. Leuchtdichte L Einheit: Candela pro Quadratmeter [cd/m 2 ] Die Leuchtdichte L ist der Helligkeitseindruck, den das Auge von einer leuchtenden oder beleuchteten Fläche hat. Licht ist Technologie Lichtquellen 4 5

6 Glühlampe Glühlampen (Vakuumlampen) gehören zu den Temperaturstrahlern, da durch Zufuhr von elektrischer Energie die Glühwendel aus Wolfram zum Glühen gebracht wird. Wie erwähnt, ist die Lichtleistung einer Standardlampe gering. Zudem kommt noch, dass durch verdampfte Wolframpartikel, welche als deutliche Schwärzung am Lampenkolben zu erkennen sind, alle lichttechnischen Werte vermindert werden und die Lebensdauer relativ niedrig ist. Halogenlampe Die Halogenlampe schafft dort Abhilfe. Durch Hinzufügen geringer Mengen von Halogenatomen, wie z. B. Jod, kann die Schwärzung des Lampenkolbens reduziert werden. Durch den sogenannten Kreisprozess können Halogenlampen bei gleicher Lebensdauer mit höheren Temperaturen betrieben werden und bieten dementsprechend einen höheren Wirkungsgrad. Kreisprozess in einer Halogenlampe Durch Zufuhr elektrischer Energie wird die Wolframwendel zum Glühen gebracht. Dadurch kommt es zum Abdampfen von Metall von der Wendel. Durch eine Halogenfüllung (Jod oder Brom) in der Lampe steigen die Wendeltemperaturen bis nahe an den Schmelzpunkt des Wolframs (ca C). Hierdurch entsteht die hohe Lichtleistung. Das verdampfte Wolfram verbindet sich in unmittelbarer Nähe der heißen Kolbenwand mit dem Füllgas zu einem Gas (Wolframhalogenid), das lichtdurchlässig ist. Gelangt das Gas aber wieder in die Nähe der Wendel, zersetzt es sich aufgrund der hohen Wendeltemperatur und bildet eine gleichmäßige Wolframschicht. Damit der Kreisprozess anhalten kann, muss die Außentemperatur des Lampenkolbens 300 C betragen. Der aus Quarzglas bestehende Kolben muss dafür die Wendel eng umschließen. Ein weiterer Vorteil dabei ist, dass man mit einem höheren Fülldruck arbeiten kann und damit der Verdampfung des Wolframs entgegenwirkt. Auch die Gaszusammensetzung im Kolben ist maßgeblich für die Lichtausbeute verantwortlich. Durch Einbringen geringer Mengen von Edelgasen, z. B. Xenon, wird die Wärmeabfuhr von der Wendel reduziert.

7 LICHTQUELLEN Einflussfaktoren auf eine Lichtquelle Trotz der Regeneration innerhalb der Glühlampe verbraucht sich der Wolframdraht allmählich und begrenzt somit die Lebensdauer. Negative Einflussfaktoren Mechanische Belastungen durch Stöße und Vibrationen Hohe Temperaturen Einschaltvorgang Spannungsspitzen und überhöhte Bordspannung Hohe Leuchtdichte durch extreme Wendeldichte Positive Einflussfaktoren Fülldruck Füllgas Die Lebensdauer und die Lichtausbeute hängen unter anderem stark von der vorliegenden Versorgungsspannung ab. Als Faustregel gilt: Erhöht man die Versorgungsspannung einer Lampe um 5 %, so steigt der Lichtstrom um 20 %, aber gleichzeitig wird die Lebensdauer halbiert. Lebensdauer in % 13,2 V ,2 V Aus diesem Grund kamen bei einigen Fahrzeugtypen Vorwiderstände zum Einsatz, damit die Versorgungsspannung von 13,2 V nicht überschritten wurde. Bei modernen Fahrzeugen von heute wird durch die Puls-Weiten-Modulation eine Anpassung der Spannung erreicht. Bei Unterspannung, z. B. durch einen defekten Generator, ist der Fall genau umgekehrt. Das Licht hat nun einen wesentlich höheren Rotanteil, und die Lichtausbeute ist dementsprechend geringer. Spannungserhöhung in % Licht ist Technologie Lichtquellen 6 7

8 Es gibt zwei unterschiedliche Halogenlampentypen. Die H1, H3, H7, H9, H11, HB3 haben nur eine Glühwendel. Sie werden für Abblendlicht und Fernlicht eingesetzt. Die H4-Lampe hat zwei Glühwendeln, eine für Abblend- und eine für Fernlicht. Die Glühwendel für Abblendlicht ist mit einer Abdeckkappe versehen. Diese hat die Aufgaben, den blendenden Lichtanteil abzudecken und die Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen. H1+30/50/90 und H4+30/50/90 sind Weiterentwicklungen der herkömmlichen H1- bzw. H4-Glühlampen mit Schutzgasfüllung. Vorteile/Unterschiede gegenüber der Standardlampe Glühwendel dünner Kann mit höheren Temperaturen betrieben werden Höhere Leuchtdichte, bis zu 30/50/90 % mehr zwischen 50 und 100 Meter vor dem Auto und eine bis zu 20 Meter längere Ausleuchtung der Fahrbahn Mehr Fahrsicherheit bei Nacht und Schlechtwetter H7-Lampen besitzen im Vergleich zu H1-Lampen eine höhere Leuchtdichte, eine geringere Leistungsaufnahme und eine bessere Lichtqualität. Diese sind ebenfalls als H7+30/50/90 erhältlich. Seit einiger Zeit sind auch Halogenlampen mit blauem Erscheinungsbild erhältlich. Diese Lampen haben im Gegensatz zu den herkömmlichen Halogenlampen ein bläulich weißes Licht (bis zu 4000 K) und sind damit dem Tageslicht näher. Für das Auge erscheint das Licht heller und kontrastreicher und soll dazu beitragen, länger ermüdungsfrei fahren zu können. Dieser Eindruck ist aber subjektiv. Wer aber ein Maximum an Lichtleistung haben möchte, ist mit den + 30/50/90-Lampen besser bedient. Bei Blinkleuchten kamen bislang Lampen mit gelb lackiertem Glaskolben zum Einsatz. Für designorientierte Fahrer gibt es auch die Magic-Star-Blinkerlampen. Außer Funktion sind sie kaum im silbernen Reflektor zu erkennen. Erst beim Einschalten geben sie das charakteristische gelbe Licht in gewohnter Helligkeit ab. Durch das Aufbringen mehrerer Interferenzschichten auf dem Lampenkolben werden bestimmte Anteile des Lichtspektrums, die von der Glühwendel ausgestrahlt werden, ausgelöscht. Nur der Gelbanteil durchdringt die Schichten und wird sichtbar. Gasentladungslampen Gasentladungslampen erzeugen Licht nach dem physikalischen Prinzip der elektrischen Entladung. Durch das Anlegen einer Zündspannung vom Vorschaltgerät (bis 23 KV bei der 3. Generation der HELLA Vorschaltgeräte) wird das Gas zwischen den Elektroden der Lampe (Füllung mit Edelgas Xenon und einer Mischung aus Metallen und Metallhalogeniden) ionisiert und mit Hilfe eines Lichtbogens zum Leuchten angeregt. Während der kontrollierten Zufuhr von Wechselstrom (ca. 400 Hz) verdampfen die flüssigen und festen Substanzen aufgrund der hohen Temperaturen. Die Lampe erreicht ihre volle Helligkeit erst nach einigen Sekunden, wenn alle Bestandteile ionisiert sind. Um die Zerstörung der Lampe durch den unkontrolliert anwachsenden Strom zu vermeiden, wird der Strom von einem Vorschaltgerät begrenzt. Ist die volle Lichtleistung erreicht, ist nur noch eine Betriebsspannung (nicht die Zündspannung) von 85 V nötig, damit der physikalische Prozess erhalten bleibt. Lichtstrom, Lichtausbeute, Leuchtdichte und Lebensdauer sind erheblich besser als bei Halogenglühlampen.

9 Gasentladungslampen werden anhand ihrer jeweiligen Entwicklungsversion kategorisiert: D1, D2, D3 und D4. Das D steht hierbei für Discharge, das englische Wort für Entladung. Die Generationen unterscheiden sich teilweise erheblich. So verfügen D1-Lampen die Ur-Xenon-Brenner über ein integriertes Zündteil. D2-Lampen hingegen bestehen nur aus dem gesockelten Brenner selbst und haben im Gegensatz zu allen anderen Entwicklungsstufen der automotiven Gasentladungslampen keinen äußeren Glasschutzkolben um das Entladungsrohr. Alle Weiterentwicklungen haben einen UV-Schutzkolben und sind von der Bauform wesentlich stabiler. Häufig verwechselt wird die alte D1- mit der heutigen D1-S/R- Lampe mit integriertem Zündmodul. Für eine bessere Umweltverträglichkeit ohne Quecksilber sorgen heute die Weiterentwicklungen der D1- und D2-Lampen, die D3-, bzw. D4-Lampen. Aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Parameter (42 V anstelle von 85 V Brennerspannung bei gleicher Leistung) können D3-, bzw. D4-Lampen nicht mit den Steuergeräten für D1- oder D2-Lampen betrieben werden. Vergleich Glühwendel (Halogen) / Lichtbogen Gasentladungslampe (Xenon) Halogen-Glühlampe (H7) Gasentladungslampe Lichtquelle Glühwendel Lichtbogen Leuchtdichte 1450 cd/m cd/m 2 Leistung 55 W 35 W Energiebilanz 8 % Lichtstrahlung 92 % Wärmestrahlung 28 % Lichtstrahlung 58 % Wärmestrahlung 14 % UV-Strahlung Lebensdauer ca. 500 h 2500 h Erschütterungsfest bedingt ja Zündspannung nein ja V (3. Generation) Regelelektronik nein ja Licht ist Technologie Lichtquellen 8 9

10 Kraftfahrzeuglampen müssen nach ECE-R37 bzw. -R99 genormt sein. Dadurch soll der Tausch der Lampen ermöglicht und andererseits ein Vertauschen mit anderen Lampen vermieden werden. Folgende Aufschriften sind auf Lampen zu finden Name des Herstellers 6 oder 6 V, 12 oder 12 V, 24 oder 24 V steht für die Nennspannung gemäß der ECE-Regelung 37. H1, H4, H7, P21 W steht für die internationale Kategoriebezeichnung der ECE-genormten Lampen, z. B. 55 W. E1 gibt an, in welchem Land die Lichtquelle geprüft und zugelassen wurde. Die 1 steht für Deutschland. DOT bedeutet: auch für den amerikanischen Markt zugelassen. U steht für UV-reduzierte Lampen laut ECE. Diese Lampen kommen z. B. in Scheinwerfern mit Kunststoffabschlussscheibe zum Einsatz. Das von der Zulassungsbehörde erteilte Genehmigungszeichen, z. B. E1 (Kraftfahrbundesamt in Flensburg), steht auch auf der Lampe und lautet entweder 37 R (E1) + eine fünfstellige Nummer oder auch nur (E1) + eine dreistellige Nummer (auch alphanumerische Zeichen, s. Abb.). Die meisten Lampen haben ein verschlüsseltes Herstellerzeichen. Das ermöglicht eine Rückverfolgung zum Hersteller. Da nicht alle Lampen genügend Platz für die Kennzeichnung haben, werden vom Gesetzgeber nur folgende Informationen verlangt: Hersteller, Leistung, Prüfzeichen und Genehmigungszeichen.

11 LICHTQUELLEN Tipps im Umgang mit Lichtquellen Xenon-Scheinwerfer benötigen zur Zündung eine Hochspannung, deshalb sollte vor Arbeiten an den Scheinwerfern in jedem Fall der Stecker zur Spannungsversorgung des Vorschaltgerätes abgezogen werden. Beim Einsetzen einer neuen Lampe sollte der Glaskolben nicht angefasst werden, da sich Fingerabdrücke einbrennen und Trübungen hinterlassen. Zerbricht eine Xenon-Lampe in einem geschlossenen Raum (Werkstatt), sollte der Raum gelüftet werden, um eine Gesundheitsgefährdung durch giftige Gase zu vermeiden. D3- und D4-Xenon-Lampen enthalten kein Quecksilber mehr und sind damit umweltverträglicher. Standard-Glüh- und -Halogenlampen enthalten keine umweltrelevanten Stoffe und können in den normalen Hausmüll gegeben werden. Xenon-Lampen sind Sondermüll. Ist die Lampe defekt, der Glaskolben aber noch intakt, muss sie als Sondermüll entsorgt werden, da das Gas-Metalldampf-Gemisch quecksilberhaltig und daher sehr giftig beim Einatmen ist. Ist der Glaskolben zerstört, z. B. durch einen Unfall, kann die Xenon- Lampe dem normalen Müll zugeführt werden, da das Quecksilber sich verflüchtigt hat. Bei D3- und D4-Xenon-Lampen wurde das Quecksilber durch das ungiftige Zinkjodid ersetzt. Diese Lampen können über den normalen Hausmüll entsorgt werden. Die Abfallschlüsselnummer zur Entsorgung lautet: Zu LEDs wird es keine gesonderten Tipps geben, da sie in der Regel nicht austauschbar sind. Licht ist Technologie Lichtquellen 10 11

12 LICHTQUELLEN Technische Daten der gebräuchlichsten Lampen Verwendung Kategorie Spannung Nennwert V Leistung Nennwert W Lichtstrom Sollwerte Lumen Sockel IEC Bild Nebel-, Fern-, Abblendlicht im 4-Scheinwerfer-System H P 14,5 s Nebellicht, Fernlicht, Arbeitsscheinwerfer H PK 22 s Fernlicht/ Abblendlicht H /55 75/ / /1200 P 43 t-38 Fernlicht, Abblendlicht im 4-Scheinwerfer-System als Nebellicht H7 12/ PX 26 d Fernlicht im 4-Scheinwerfer-System HB P 20 d Abblendlicht im 4-Scheinwerfer-System HB P 22 d

13 Verwendung Kategorie Spannung Nennwert V Leistung Nennwert W Lichtstrom Sollwerte Lumen Sockel IEC Bild Brems-, Blink-, Nebelschluss-, Rückfahrlicht P 21 W 12/ BA 15 s Blinklicht PY 21 W 12/ BAU 15 s Bremslicht/ Nebelschlusslicht PR 21W BAW 15 s Bremslicht/ Schlusslicht P 21/5 W 12/24 21/51 21/51 440/35 440/40 BAY 15 d Schlusslicht/ Nebelschlusslicht P 21/4 W /4 21/4 440/15 440/20 BAZ 15 d Begrenzungs-, Schlusslicht R 5 W BA 15 s Licht ist Technologie Lichtquellen 12 13

14 Verwendung Kategorie Spannung Nennwert V Leistung Nennwert W Lichtstrom Sollwerte Lumen Sockel IEC Bild Schlusslicht R 10 W BA 15 s Kennzeichen-, Schlusslicht C 5 W SV 8,5 Begrenzungslicht T 4 W BA 9 S Begrenzungs-, Kennzeichenlicht W 3 W W 5 W 12/24 12/ W 2,1 x 9,5 d Nebellicht H PGJ 19-1 Fernlicht im 4-Scheinwerfer-System, Arbeitsscheinwerfer H PGJ 19-5

15 Verwendung Kategorie Spannung Nennwert V Leistung Nennwert W Lichtstrom Sollwerte Lumen Sockel IEC Bild Abblendlicht im 4-Scheinwerfer-System H PGJ 19-2 Abblendlicht im 4-Scheinwerfer-System, Bi-Xenon D1S 12/ PK 32 d-2 Abblendlicht im 4-Scheinwerfer-System, Arbeitsscheinwerfer, Bi-Xenon D2S 12/ PK 32 d-2 Abblendlicht im 4-Scheinwerfer-System D2R 12/ P 32 d-3 Abblendlicht im 4-Scheinwerfer-System D3 12/24 35 Bis zu 3200 Lumen P32d-2 Abblendlicht im 4-Scheinwerfer-System D4 12/24 35 Bis zu 3200 Lumen P32d-5 Die angegebenen Werte wurden bei vorgeschriebener Prüfspannung ermittelt. Licht ist Technologie Lichtquellen 14 15

16 SCHEINWERFER Bauteile von Scheinwerfern 17 Tipps für den Umgang mit Kunststoffabschlussscheiben 20 Lichttechnische Konzepte 20 Scheinwerfersysteme 21 Xenon-Technologie 25 Tagfahrlicht 30 Leuchtweitenregulierung 32 Kurvenlicht 39 LED-Technologie 41 Scheinwerfer-Reinigungsanlage 56 Überprüfen und Einstellen von Scheinwerfern 60 Scheinwerfer an Kraftfahrzeugen haben primär die Aufgabe, die Fahrbahn optimal auszuleuchten, um so eine ermüdungsfreie und sichere Fahrt zu ermöglichen. Scheinwerfer einschließlich ihrer Lichtquellen sind damit sicherheitsrelevante Fahrzeugteile, die einer behördlichen Zustimmung bedürfen und an denen nicht manipuliert werden darf. Durch die Gesetzgebung sind Art und Anbauort der Lichtfunktionen am Fahrzeug sowie deren Aufbau, Lichtquellen, Farben und die lichttechnischen Werte reglementiert.

17 SCHEINWERFER Bauteile von Scheinwerfern Gehäuse Träger sämtlicher Scheinwerferkomponenten (Kabel, Reflektor etc.) Befestigung zur Fahrzeugkarosserie Schutz vor äußerlichen Einflüssen (Feuchtigkeit, Hitze etc.) Als Werkstoff werden Thermoplaste eingesetzt. Reflektor Erstes Funktionsziel des Reflektors ist, einen möglichst großen Anteil des von der Glühlampe abgegebenen Lichtstroms aufzufangen und in Richtung Fahrbahn zu lenken. Es gibt verschiedene Reflektorsysteme, um diese Anforderung so effektiv wie möglich zu gestalten (s. Scheinwerfer und Lichtverteilung). Licht ist Technologie Scheinwerfer 16 17

18 Werkstoff-Auswahl für Reflektoren Wurden früher die meisten Reflektoren aus Stahlblech gefertigt, kommen aufgrund, der heutigen Anforderungen an die Scheinwerfer wie z. B. Fertigungstoleranzen, Bauform, Oberflächengüte, Gewicht etc. hauptsächlich Kunststoffe (verschiedene Thermoplaste) zum Einsatz. Diese werden mit einer hohen Genauigkeit der Formwiedergabe gefertigt. Dadurch lassen sich besonders gestufte und Mehrkammersysteme realisieren. Anschließend werden die Reflektoren lackiert, um die nötige Oberflächengüte zu erreichen. Bei thermisch stark beanspruchten Scheinwerfersystemen kommen auch Reflektoren aus Aluminium oder Magnesium zum Einsatz. Im nächsten Schritt wird eine Reflexionsschicht aus Aluminium und danach eine Schutzschicht aus Silizium aufgedampft. Projektionsmodule Aufgrund des genau abgegrenzten Strahlenganges und des hohen Lichtstroms kommen sehr häufig Projektionsmodule bei modernen Scheinwerfern zum Einsatz. Mit unterschiedlichen Linsendurchmessern, Lichtfunktionen und Einbaumöglichkeiten können diese Module für sehr individuelle Scheinwerferkonzepte genutzt werden. Abschlussscheiben Abschlussscheiben mit Streuoptik haben die Aufgabe, den vom Reflektor gesammelten Lichtstrom so abzulenken, zu streuen oder zu bündeln, dass die gewünschte Lichtverteilung, z. B. Hell-Dunkel-Grenze, erzeugt wird. Dieses frühere Standardkonzept wurde aber gänzlich durch optikfreie Systeme ersetzt.

19 Abschlussscheiben ohne Streuoptik Auch sogenannte klare Abschlussscheiben besitzen keine optischen Elemente. Sie dienen nur noch als Schutz vor Verschmutzung und Witterungseinflüssen. Sie kommen bei folgenden Scheinwerfersystemen zum Einsatz: Linse innen (DE-System), für Abblend-, Fern- (Bi-Xenon) und Nebellicht Separate Streuscheibe innen im Scheinwerfer, direkt vor dem Reflektor Freiflächen-Scheinwerfer (FF), völlig ohne Zusatzoptik Werkstoff-Auswahl für Abschlussscheiben Herkömmliche Abschlussscheiben bestehen in der Regel aus Glas. Dieses muss schlieren- und blasenfrei sein. Aufgrund der vorher genannten Anforderungen werden die Abschlussscheiben aber immer mehr aus Kunststoff (Polycarbonat, PC) hergestellt. Dieses hat als Alternative zum Glas viele Vorteile: Hoch schlagfest Sehr leicht Kleinere Fertigungstoleranzen möglich Wesentlich größere gestalterische Freiräume Oberfläche mit Spezialbeschichtung kratzfest nach ECE- und SAE-Vorschrift Licht ist Technologie Scheinwerfer 18 19

20 SCHEINWERFER Tipps für den Umgang mit Kunststoffabschlussscheiben Tipps für den Umgang mit Kunststoffabschlussscheiben Niemals Kunststoffstreuscheiben trocken reinigen (Gefahr von Kratzern)! Bevor dem Streuscheibenreinigungsanlagen-Wasser irgendwelche Zusätze wie z. B. Reinigungs- oder Frostschutzmittel zugesetzt werden, unbedingt auf die Hinweise in der Fahrzeuganleitung achten. Zu aggressive oder die falsche Reinigungschemie kann Kunststoffabschlussscheiben zerstören. Niemals unzulässige Hochwatt-Lampen einsetzen! Nur Glühlampen mit UV-Filter einsetzen! SCHEINWERFER Lichttechnische Konzepte Die Lichtverteilung auf der Straße basiert bei heutigen Scheinwerfern auf zwei unterschiedlichen lichttechnischen Konzepten, der Reflexions- und der Projektionstechnik. Während sich Reflexionssysteme durch großflächige Reflektoren hinter einer klaren oder optikbehafteten Abschlussscheibe auszeichnen, besitzen Projektionssysteme einen kleinen Lichtaustritt mit einer charakteristischen Linse.

21 SCHEINWERFER Scheinwerfersysteme Man unterscheidet zwischen vier typischen Scheinwerfersystemen Paraboloid-Scheinwerfer, z. B. Audi 100-Fern- und Abblendlicht FF-H4-Scheinwerfer, z. B. VW Bora Frei-Flächen-(FF-)Scheinwerfer, z. B. Skoda Roomster Super-DE-Scheinwerfer (kombiniert mit FF-Scheinwerfer), z. B. Skoda Superb Licht ist Technologie Scheinwerfer 20 21

22 Paraboloid-System Die Reflektorfläche hat die Oberfläche eines Paraboloiden. Dieses ist die älteste Technik, die für die Lichtverteilung bei Scheinwerfern verwendet wird. Paraboloid-Reflektoren werden aber heute kaum noch eingesetzt. Sie kommen nur noch vereinzelt in Fernscheinwerfern und großen H4-Scheinwerfern zum Einsatz. A Genutzte Reflektorfläche in der Vorderansicht A Schaut man von vorn in den Reflektor, wird für das Abblendlicht der obere Teil des Reflektors genutzt. B Die Lichtquelle ist so platziert, dass das nach oben abgestrahlte Licht vom Reflektor nach unten über die optische Achse auf die Straße reflektiert wird. C Optische Elemente in der Streuscheibe bewirken die Verteilung des Lichts, sodass die gesetzlichen Anforderungen erfüllt sind. Dies geschieht über zwei verschiedene Formen optischer Elemente: zylindrische senkrechte Profilierungen zur horizontalen Verteilung des Lichts und prismatische Strukturen in Höhe der optischen Achse, die so der Verteilung des Lichts dienen, dass an den wichtigsten Stellen im Straßenraum mehr Licht zu finden ist. B Reflexion des Lichts auf die Straße in der Seitenansicht D Die Streuscheibe eines Paraboloid-Scheinwerfers für das Abblendlicht ist deutlich mit optischen Elementen versehen und liefert die typische Lichtverteilung. Brennpunkt C Lichtablenkung durch Prismen und Lichtstreuung durch zylindrische Optiken in der Streuscheibe (Draufsicht). Nutzbares Licht ca. 27 %. 1 Reflektor, 2 Lichtquelle, 3 Strahlenblende, 4 Streuscheibe E Typische Abblendlichtverteilung eines Paraboloid-Scheinwerfers als Isolux-Straßendiagramm Reichweite Abblendlicht in m Beleuchtungsstärke in lx* D Typische Abblendlichtverteilung auf der Streuscheibe eines Paraboloid-Scheinwerfers * lx (Maßeinheit für die Beleuchtungsstärke 1 lx ergibt gerade noch genug Licht zum Lesen einer Zeitung.)

23 Frei-Flächen-(FF-)System FF-Scheinwerfer haben Reflektorflächen, die frei im Raum geformt sind. Sie können nur mit Hilfe von Computern berechnet und optimiert werden. Im vorliegenden Beispiel ist der Reflektor in Segmente aufgeteilt, die unterschiedliche Bereiche der Straße und Umgebung beleuchten. A Durch spezielle Auslegung können nahezu alle Reflektorflächen für das Abblendlicht genutzt werden. B Flächen sind so ausgerichtet, dass das Licht von allen Reflektorsegmenten nach unten auf die Straße reflektiert wird. A Genutzte, in Segmente aufgeteilte Reflektorfläche eines FF-Scheinwerfers C Die Ablenkung der Lichtstrahlen und die Streuung des Lichts werden direkt durch die Reflektorflächen ermöglicht. Damit können auch klare, optikfreie Abschlussscheiben verwendet werden, die einen brillanten Eindruck vermitteln. Die Hell-Dunkel-Grenze und die Beleuchtung des rechten Straßenrandes werden durch die horizontal angeordneten Reflektorsegmente erzeugt. E Die Lichtverteilung in der Straßenebene kann speziellen Wünschen und Erfordernissen gut angepasst werden. Fast alle modernen Reflexions-Scheinwerfer-Systeme für Abblendlicht werden mit FF-Reflektorflächen ausgestattet. B Reflexion des Lichts auf die Straße in der Seitenansicht Brennpunkt C Ablenkung und Streuung des Lichts direkt durch die Reflektorfläche. Nutzbares Licht ca. 45 %. 1 Reflektor, 2 Lichtquelle, 3 Strahlenblende, 4 Abschlussscheibe E Typische Abblendlichtverteilung eines FF-Scheinwerfers als Isolux-Straßendiagramm Reichweite Abblendlicht in m Beleuchtungsstärke in lx* D Beispiel einer Lichtverteilung auf der Abschlussscheibe eines FF-Scheinwerfers * lx (Maßeinheit für die Beleuchtungsstärke 1 lx ergibt gerade noch genug Licht zum Lesen einer Zeitung.) Licht ist Technologie Scheinwerfer 22 23

24 Super DE (kombiniert mit FF) Super-DE-Scheinwerfer sind ebenso wie die DE-Scheinwerfer Projektionssysteme und funktionieren prinzipiell genauso. Dabei werden die Reflektorflächen mit Hilfe von FF-Technologien ausgelegt. Die Technologie ist folgendermaßen aufgebaut: A Der Reflektor erfasst möglichst viel vom Lampenlicht. A Genutzte Reflektorfläche und Blendenform (Vorderansicht) B Das erfasste Licht wird so gerichtet, dass möglichst viel davon über die Blende und dann auf die Linse fällt. C Das Licht wird mit dem Reflektor so gerichtet, dass in der Höhe der Blende die Lichtverteilung entsteht, E die die Linse auf die Straße projiziert. B Erzeugung der HDG (Hell-Dunkel-Grenze) und geringe Abschattung durch die Blende (Seitenansicht) Die FF-Technik ermöglicht eine größere Streubreite und eine bessere Beleuchtung der Straßenseiten. Das Licht lässt sich dicht an der Hell-Dunkel-Grenze konzentrieren, wodurch man eine größere Reichweite und entspanntes Fahren bei Nacht erreichen kann. Fast alle neuen Projektionssysteme für Abblendlicht sind heute mit FF-Reflektorflächen ausgestattet. Es werden Linsen zwischen 40 mm und 80 mm Durchmesser eingesetzt. Größere Linsen bedeuten größere Lichtleistung, aber auch höheres Gewicht. Brennpunkt Brennraum C Strahlengang und Lichtkonzentration im Brennraum (Draufsicht). Nutzbares Licht ca. 52 %. 1 Reflektor, 2 Lichtquelle, 3 Blende, 4 Linse, 5 Abschlussscheibe E Typische Abblendlichtverteilung eines Super-DE-Scheinwerfers als Isolux-Straßendiagramm Reichweite Abblendlicht in m Beleuchtungsstärke in lx* D Typische Abblendlichtverteilung eines Super- DE-Scheinwerfers auf der Abschlussscheibe * lx (Maßeinheit für die Beleuchtungsstärke 1 lx ergibt gerade noch genug Licht zum Lesen einer Zeitung.)

25 SCHEINWERFER Xenon-Technologie Entwicklungsstufen der von HELLA hergestellten elektronischen Xenon-Vorschaltgeräte: Xenius D1/D3-Brenner Vollgeschirmtes System Lasergeschweißtes Gehäuse LIN-Kommunikation 5. Generation D1-Brenner Vollgeschirmtes System Lasergeschweißtes Gehäuse Alle AFS-Funktionen integriert (ersetzt AFS ECU) Generation D1-Brenner Vollgeschirmtes System Lasergeschweißtes Gehäuse Generation D2-Brenner Externer Zünder Gefi lterte und geschirmte Version Längeres Kabel möglich Verbesserte Zündzuverlässigkeit 3. Generation D2 Brenner Interner Zünder Generation D2-Brenner Externer Zünder Miniaturisierung Generation Licht ist Technologie Scheinwerfer 24 25

26 Einschaltvorgang einer Gasentladungslampe H4 / 55 W Aufbau und Funktion des elektronischen Vorschaltgeräts (EVG) Das EVG (E) zündet das Edelgasgemisch in der Lampe mit einem Hochspannungsimpuls von bis zu 30 kv (4. Generation), durch den ein Funke zwischen den Elektroden der Lampe überschlägt. Es steuert den Lampenstart, damit die Lampe schnell ihre Betriebsphase erreicht, und regelt anschließend die Lampenleistung auf konstant 35 W (s. Abb.). Ein Gleichspannungswandler erzeugt aus dem Fahrzeugbordnetz die benötigten Spannungen für die Elektronik und die Lampe. Die Brückenschaltung liefert eine 300-Hz-Wechselspannung, um die Xenon-Lampen zu betreiben. Mehrere Kontroll- und Sicherheitsschaltungen sind im Gerät integriert. Gleichspannungswandler Leistungsregler Sicherheitsschaltung Brückensteuerung Brückenschaltung Filter Zündung Eingangsstecker Stecker Sicherung Batterie spg. 12 / 24 V Lampe Eine Abschaltung des Systems innerhalb von 0,2 Sekunden erfolgt bei Fehlendem oder defektem Brenner Beschädigtem Kabelstrang oder Lampenteil Differenzstrom (Fehlerstrom) über 30 ma, mit ansteigendem Differenzstrom wird die Abschaltzeit geringer Zum Schutz der Vorschaltelektronik sorgt eine Zählschaltung dafür, dass eine defekte Lampe nur siebenmal gezündet wird. Danach erfolgt die Abschaltung. Blockschaltbild des elektronischen Vorschaltsystems Sollte der Kabelstecker während des Betriebs abgezogen werden, sind die Spannungsstecker nach < 0,5 Sekunden praktisch spannungslos (< 34 V), sodass auch bei Nichtbeachtung des Warnhinweises keine unmittelbare Gefahr durch einen Stromschlag besteht. Eigenschaften und Unterschiede der 3. / 4. Generation gegenüber der 5. / 6. Generation Merkmale 3. Generation 4. Generation 5. Generation 6. Generation (Xenius) Brenner D2 D2 D1 D1/D3 Interner Zünder X Externer Zünder X Gefilterte und geschirmte Version X Vollgeschirmtes System X X Längeres Kabel möglich X Verbesserte Zündzuverlässigkeit X Lasergeschweißtes Gehäuse X X Alle AFS-Funktionen integriert X LIN-Kommunikation X

27 Zündmodul Die verschiedenen Versionen erfüllen u. a. unterschiedliche Grenzwerte bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit. Die Hauptunterschiede zwischen der 3. und 4. Xenon-Generation sind ein Zündgerät mit bzw. ohne Metall-Schirmung und die Kabelgruppe zwischen Vorschalt- und Zündgerät, die mit oder ohne Schirmung ausgeführt ist. Tipps für den Umgang mit elektronischen Vorschaltgeräten Geschirmt Auswirkungen bei Ausfall Ein defektes Vorschaltgerät hat einen Totalausfall des Scheinwerfers zur Folge. Ursachen für einen Ausfall des Vorschaltgeräts sind: Fehlende Spannungsversorgung Fehlende Masseverbindung Defekte Elektronik im Gerät Interne Kurzschlüsse Gefiltert Fehlerdiagnose Überprüfen, ob das Vorschaltgerät Zündversuche zum Zünden der Lampe nach Einschalten des Lichts ausführt. Die Zündversuche sind in der Nähe des Scheinwerfers deutlich hörbar. Werden erfolglose Zündversuche ausgeführt, sollte die Xenon-Lampe durch Tauschen mit der Lampe vom anderen Scheinwerfer überprüft werden. Wird kein Zündversuch ausgeführt, sollte die Sicherung überprüft werden. Ist die Sicherung in Ordnung, die Spannungs- und Masseversorgung direkt am Vorschaltgerät prüfen. Die Spannung muss mindestens 9 V betragen. Sind die Spannungs- und Masseversorgung sowie die Xenon-Lampe in Ordnung, ist ein defektes Vorschaltgerät die Fehlerursache. Licht ist Technologie Scheinwerfer 26 27

28 Bi-Xenon Bi-Xenon bedeutet, dass Fern- und Abblendlicht von einem Projektionsmodul realisiert wird. Dieses hat den Vorteil, dass nur ein Vorschaltgerät benötigt wird. So werden auf engstem Bauraum zwei Lichtverteilungen mit großem Lichtstrom realisiert. Bi-Xenon-Modul Funktion Durch den Einsatz einer beweglichen Blende kann rein mechanisch zwischen den Lichtverteilungen für das Fernund Abblendlicht umgeschaltet werden. Damit ist außer der Stellmechanik für die Blende kein zusätzlicher Aufwand für einen separaten Scheinwerfer mit eigener Steuerelektronik notwendig. Zudem reicht das Fernlicht weiter, und die Randbereiche der Straße werden deutlich besser ausgeleuchtet. Ausleuchtung mit gutem Fernlicht Ausleuchtung mit Bi-Xenon-Fernlicht Hinweise zur illegalen Umrüstung von Xenon-Licht Man kauft ein Set mit Kabeln, Xenon-Lichtquelle und Vorschaltgerät, entfernt die Halogenlampe aus dem Scheinwerfer, sägt ein Loch in die Abdeckkappe, steckt die Xenon-Lampe in den Reflektor, verbindet das elektronische Vorschaltgerät mit dem Bordnetz, und fertig ist der Xenon-Scheinwerfer. Dieses gefährdet andere Verkehrsteilnehmer durch extreme Blendung und ist gesetzwidrig: Die Betriebserlaubnis des Fahrzeugs erlischt, und der Versicherungsschutz wird eingeschränkt. Legal sind lediglich komplette, typgeprüfte Xenon-Scheinwerfer-Sets inklusive automatischer Leuchtweiteregulierung und Scheinwerfer-Reinigungsanlage.

29 Gesetzliche Grundlage In Europa dürfen nur komplette Xenon-Scheinwerfersysteme nachgerüstet werden. Sie bestehen aus einem Satz typgeprüfter Scheinwerfer (etwa mit dem Kennzeichen E1 auf der Abschlussscheibe), einer automatischen Leuchtweiteregulierung und einer Scheinwerfer-Reinigungsanlage (Vorschrift gemäß ECE-Regelung R48 bzw. Beachtung der nationalen Vorschriften). Jeder Scheinwerfer erhält seine Bauartgenehmigung zusammen mit der Lichtquelle (Halogen oder Xenon), mit der er betrieben wird. Wenn die Lichtquelle gegen eine weder typgeprüfte noch für die Bauartgenehmigung des Scheinwerfers vorgesehene Lichtquelle ausgetauscht wird, erlischt diese Bauartgenehmigung und damit die Betriebserlaubnis des Fahrzeugs ( 19 Absatz 2 Satz 2 Nr. 1 StVZO). Fahren ohne Betriebserlaubnis führt zu Einschränkungen des Versicherungsschutzes ( 5 Absatz 1 Nr. 3 KfzPflVV, Kraftfahrzeug-Pflichtversicherungs-Verordnung). Auch wer solche nicht typgeprüften Beleuchtungsgeräte verkauft, muss mit Schadensersatzansprü chen der Käufer rechnen. Denn mit der Weitergabe dieser Teile übernimmt der Verkäufer nicht nur die Garantie, dass sie zu dem vorgesehenen Zweck verwendet werden dürfen, sondern unter Umständen auch die Risiken des Schadens, und das in unbegrenzter Höhe. Technische Hintergründe Hohe Blendwerte: Durch Messungen im Lichtlabor wurde festgestellt, dass die aktive Lichtverteilung eines Scheinwerfers, der für Halogenlampen entwickelt wurde und nun illegal mit einer Xenon-Lichtquelle betrieben wird, in keiner Weise mehr den ursprünglich berechneten Werten entspricht. Bei Reflexionssystemen wurden Blendlichtwerte gemessen, die die zulässigen Grenzwerte bis zum 100-Fachen überschreiten. Die Scheinwerfer dieser Fahrzeuge haben dann keine Hell-Dunkel-Grenze mehr und sind auch nicht mehr einstellbar. Die Blendlichtwerte entsprechen denen von Fernscheinwerfern. Dies führt zu einer massiven Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer. Licht ist Technologie Scheinwerfer 28 29

30 SCHEINWERFER Tagfahrlicht Ob in Autozeitschriften, Tuningbroschüren oder im Internet: Tagfahrlicht ist ein aktuelles Thema und wird überall angepriesen. Neben den optional ab Werk erhältlichen Ausstattungsvarianten bei Neufahrzeugen gibt es eine Vielzahl von Nachrüstlösungen im freien Teilehandel. Doch aufgepasst! Bei der Fülle an Anbietern gibt es natürlich auch schwarze Schafe, deren Sets nicht der Gesetzgebung entsprechen. Daher ist es wichtig, sich sehr genau mit diesem Thema zu beschäftigen. Warum Tagfahrlicht und welche Vorteile bietet es? Bessere Wahrnehmung des Fahrzeugs durch andere Verkehrsteilnehmer Mehr Zeit zu reagieren für die anderen Verkehrsteilnehmer Das Tagfahrlicht schaltet sich automatisch ein. Tagfahrlicht hat primär die Aufgabe, ein Fahrzeug für andere Verkehrsteilnehmer besser sichtbar zu machen. Gerade in Situationen mit wechselnden Lichtverhältnissen, z. B. beim Durchfahren eines Waldstückes, ist das besonders wichtig. Ein weiterer Vorteil ist der Gewinn an Reaktionszeit anderer Verkehrsteilnehmer, die ein Fahrzeug schneller und deutlicher wahrnehmen können. Noch ein Plus an Komfort ist die automatische Aktivierung der Tagfahrleuchten beim Einschalten der Zündung. Ein versehentliches Vergessen wird somit ausgeschlossen. Welche Nachteile hat normales Abblendlicht gegenüber dem Tagfahrlicht? Erhöhter Kraftstoffverbrauch, da alle Scheinwerfer und Leuchten immer eingeschaltet sind: Licht ist teuer, denn die Scheinwerfer und Heckleuchten benötigen Strom und verbrauchen somit Kraftstoff! Bei einem normalen PKW mit Benzinmotor sind das etwa 0,207 Liter Mehrverbrauch pro 100 Kilometer, wenn das Licht eingeschaltet ist. Eine Laufleistung von km im Jahr zugrunde legend, summiert sich damit der Mehrverbrauch auf gut 60 Liter. Als Konsequenz steigern sich natürlich auch die Abgas-Emissionen entsprechend. Die Austauschrate der Leuchtmittel steigt erheblich: Durch dauerhaft eingeschaltetes Licht erhöht sich der Lampenverschleiß. Bei den Standardausführungen der H7- und H4-Halogenlampen (keine + 50 %- oder Long-Life-Lampen) liegt die Lebensdauer zwischen 550 und 700 Stunden. Bei ständigem Betrieb würde sich die Austauschrate deutlich erhöhen. Dagegen hat eine LED-Tagfahrleuchte eine Lebensdauer von Stunden und hält in der Regel ein Autoleben lang. Neben den Materialkosten entstehen teils nicht unerhebliche Kosten für den Austausch der Leuchtmittel: Muss das Leuchtmittel getauscht werden, ist das bei einigen Fahrzeugen mit erheblichem Aufwand verbunden, da Batterie, Luftfi l- terkasten, Scheinwerfer etc. ausgebaut werden müssen. Die Warnwirkung von Abblendlicht ist geringer als die von speziellen Tagfahrleuchten. Charakteristisch für Abblendlicht ist, dass die Straße in der Dunkelheit optimal ausgeleuchtet wird. Das ausgestrahlte Licht fällt gleichmäßig ab, damit der Gegenverkehr nicht geblendet wird. Dagegen ist Tagfahrlicht so ausgelegt, dass eine optimale und frühe Wahrnehmung des Fahrzeugs am Tag erreicht wird. Die Lichtintensität ist dabei beschränkt (2 Lux bei einem Abstand von 25 m), damit ausgestrahltes Licht nicht als Blendung empfunden wird. Golf VI mit aktiviertem Tagfahrlicht

31 Auf dem Markt werden Einbausets mit einer Elektronik angeboten, die nur das Abblendlicht einschaltet. Ist das eine Alternative zum Tagfahrlicht? Im Vergleich zum Fahren ohne Licht ist das zwar ein Schritt in die richtige Richtung. Jedoch, wie auf der vorigen Seite erklärt, sind Tagfahrleuchten in Bezug auf Erkennbarkeit und Energiebilanz deutlich überlegen. Bei manchen dieser Elektroniken wird das Abblendlicht zusätzlich auch noch gedimmt, bei einem Hersteller sogar um ca. 50 %. Das bedeutet, dass sich der Lichtstrom, d. h. die gesamte von einer Lichtquelle ausgestrahlte Lichtleistung, so stark verringert, dass der vorgeschriebene Mindestwert unterschritten wird. Dies verbietet der Gesetzgeber ausdrücklich! Der Grund: Ein Scheinwerfer bekommt seine Typprüfung für Form, Leuchtmittel und Funktion. Tagfahrlicht, das mit Hilfe einer Elektronik generiert wird, bedeutet eine zusätzliche Lichtfunktion, die somit bei der Typprüfung nicht berücksichtigt wurde. Dadurch verliert der Scheinwerfer automatisch seine Zulassung! Worauf sollte generell bei Tagfahrleuchten geachtet werden? Eine Tagfahrleuchte muss generell eine Zulassung für den Straßenverkehr besitzen. Um die zu erlangen, muss sie den Spezifikationen nach ECE-R87 entsprechen. Hat die Leuchte die sogenannte Typprüfung bestanden, wird eine Genehmigung erteilt. Das Genehmigungszeichen ist dann in der Regel auf der Lichtscheibe oder dem Gehäuse zu sehen E1 00 RL 2578 Nummer der Genehmigung E1 Kennzeichnung gemäß ECE E. Hinter dem E folgt die Kennzahl des Landes, das die Typprüfung erteilt hat. (In diesem Fall wurde sie in Deutschland erteilt.) RL Kennzeichnung als Tagfahrleuchte Einige Anbieter bewerben ihre meist sehr klein gebauten, stabförmigen LED-Leuchten als Tagfahrleuchten. Erst im Kleingedruckten weisen sie dann darauf hin, dass sie gar keine Zulassung als Tagfahrleuchte nach ECE-R87 haben. Gründe dafür können sein: Leuchtende Flache kleiner als 25 cm 2 Lichtwerte zu gering (auf Niveau einer Positionsleuchte) Diese Leuchten dürfen nicht als Tagfahrleuchten geschaltet werden. Sie dürfen höchstens als Positionslicht verwendet werden sofern sie über diese Zulassung verfügen. Weitere Informationen erhalten Sie im Internet unter Licht ist Technologie Scheinwerfer 30 31

32 SCHEINWERFER Leuchtweitenregulierung Sicheres Fahren bei Dunkelheit ist nur mit Scheinwerfern möglich, deren Neigungswinkel stets richtig eingestellt sind. Mit der heute in Europa gesetzlich vorgeschriebenen Leuchtweiten- Handverstellung für Halogen-Scheinwerfer hat der Fahrer die Möglichkeit, mittels Schalter am Armaturenbrett die Scheinwerferneigung dem jeweiligen Beladungszustand anzupassen. Die Verstellung der Neigung erfolgt in der Regel über elektromotorische Steller. Die in der Folge entwickelten automatischen Leuchtweitenregelungssysteme passen den Neigungswinkel der Scheinwerfer an die Straßenlage des Fahrzeugs an, ohne dass der Fahrer eingreifen muss. Derartige Systeme sind schon wie erwähnt für Xenon-Scheinwerfer vom Gesetzgeber vorgeschrieben. Manuelle Regelung Bei dieser Anlage muss der Fahrer selbst mittels Schalter die Scheinwerferneigung einstellen. Es gibt pneumatische wie auch elektrische Systeme. Das Problem, welches sich hierbei ergibt, ist, dass viele beladene Fahrzeuge blenden, da die Autofahrer nicht ausreichend über die Verstellmöglichkeit und deren Funktionsweise bei ihrem Fahrzeug informiert sind. Automatische Regelung/Aufbau einer automatischen LWR Diese LWR-Systeme erfüllen ihre Aufgabe ohne Aktivität des Fahrers. Man unterscheidet zwei Systeme: die quasistatische und die dynamische LWR. 1 Scheinwerfer 2 Stellglied 3 Vorderachssensor 4 Lichtschalter 5 Steuergerät 6 Hinterachssensor 7 Drehzahlsensor 8 Beladung

33 LWR-Sensor und -Steuergerät Quasistatische LWR Diese LWR korrigiert nur Neigungsänderungen aufgrund von Beladungsänderungen. Ein Steuergerät wertet die Daten von Vorder- und Hinterachssensor aus, vergleicht diese mit den gespeicherten Solldaten und steuert ggf. die Stellmotoren an den Scheinwerfern entsprechend an. In der Regel werden auch die gleichen Stellmotoren wie bei der manuellen LWR verbaut. Bei kompakten Fahrzeugen ohne lange Radüberstände bietet diese Anlage die Möglichkeit, auf den vorderen Achssensor zu verzichten, da die Neigungsänderungen zum großen Teil nur an der Hinterachse auftreten. Die quasistatische LWR arbeitet außerdem mit großer Dämpfung, d. h., sie regelt nur lang anhaltende Karosserieneigungen aus. Bei Xenon-Umrüst-Sets von HELLA kommt ein System auf Ultraschallbasis zum Einsatz. Hierbei misst der Sensor den direkten Abstand zur Fahrbahn. Blockschaltbild einer Ultraschall-LWR Licht ist Technologie Scheinwerfer 32 33

34 LW-Steller LW-Steuergerät LW-Sensor Tachosignal Dynamische LWR Bei Fahrzeugen, die mit Xenon-Scheinwerfern ausgerüstet sind, gibt es heute fast nur dynamische LWR-Systeme, welche auch auf fahrbedingte Neigungsänderungen, wie z. B. Beschleunigung und Bremsen, reagieren. Das Blockschaltbild zeigt den Aufbau einer dynamischen LWR. Das Steuergerät berechnet hierbei aus den Sensordaten unter Berücksichtigung des Fahrzustands die Solldaten. Im Gegensatz zu der quasistatischen LWR werden dann die Stellmotoren in Bruchteilen einer Sekunde angesteuert. Um diese schnellen Reaktionszeiten zu ermöglichen, werden hauptsächlich Schrittmotoren als Stellglieder an den Scheinwerfern eingesetzt. Blockschaltbild einer dynamischen LWR Geschwindigkeit Bremsen Beschleunigung Blendung reduzierte Sehweite geregelt ungeregelt Zeit Scheinwerfer mit und ohne dynamische LWR beim Bremsen und Beschleunigen

35 Leuchtweitesteller für manuelle und automatische LWR In den derzeit auf dem Markt befindlichen Systemen haben sich elektrische Leuchtweitesteller durchgesetzt, die inzwischen in der 3. Generation mit weiteren Optimierungen (Version 3i) gebaut werden. Leuchtweitesteller für manuelle und automatische LWR HELLA bietet jedem Kunden optimale kundenspezifische Systemlösungen. LW-Steller für die Integration in Scheinwerfern sowie LW-Steller für den Außenanbau mit und ohne manuelle Grundeinstellung als 12-V- und 24-V-Versionen stehen zur Verfügung. Eine vollautomatische Fertigung mit hohen Qualitätsstandards sichert eine Fertigungsmenge von über 10 Mio. Stellern pro Jahr. Durch den konsequenten Ausbau der internationalen Standorte ist die Belieferung unserer Kunden auch mit Stellern aus Korea, Indien und China möglich. ISM (Intelligent Stepper Motor) Der intelligente Schrittmotor vereint den bipolaren Schrittmotor mit der üblicherweise in einem separaten Steuergerät untergebrachten Leistungselektronik zu einer mechatronischen Einheit. Kernbestandteil des ISM ist ein integrierter Schaltkreis, der die komplette Schrittmotoransteuerung, die Diagnose und die Schnittstelle zum übergeordneten System über ein Kommunikationsmodul mit integriertem LIN-Bus-Interface realisiert. Die wesentlichen funktionalen Vorteile des intelligenten Schrittmotors sind Mikroschrittsteuerung (geräusch- und resonanzarmer Betrieb) Diagnosefähigkeit Verbessertes EMC-Verhalten Teilautonome Fehler-Behandlung Optimiertes Verkabelungskonzept HELLA setzt vor allem bei den variablen Scheinwerfersystemen auf die ISM-Technologie. Neben dem intelligenten Schrittmotor für die dynamische Leuchtweitenregelung werden auch das dynamische Kurvenlicht und die Walze des VARIOX -Moduls mit intelligenten Schrittmotoren ausgerüstet. Licht ist Technologie Scheinwerfer 34 35

36 Steuergerät für eine dynamische LWR Induktiver Fahrzeug-Niveausensor Steuergerät für die automatische und dynamische LWR Seit 1995 werden HELLA Steuergeräte für die automatische und dynamische Leuchtweiteregelung in den Fahrzeugen mit Xenon- Licht eingesetzt. Die neue Generation der LW-Steuergeräte zeichnet sich durch einen zusätzlichen LIN-Bus-Ausgang aus und entwickelt sich somit zu einer universellen Standardkomponente. Die Einfederungsdaten der Achssensoren werden im Steuergerät aufbereitet und mit Hilfe ausgeklügelter Algorithmen in Steuergrößen zur Einstellung der Leuchtweite umgerechnet. Der modulare Aufbau der Steuergeräte macht es möglich, dass die einzelnen Komponenten wie z. B. Gehäuse, Stecker, Leiterplatte oder Software bezüglich der unterschiedlichen Kundenanforderungen so kombiniert werden können, dass ein Maximum an Kostensynergie und Flexibilität realisiert werden kann. Dank der CAN-Bus- Schnittstelle kann das Steuergerät am Ende der Fahrzeug-Fertigungslinie durch Codierung oder Programmierung der spezifischen Parameter auf verschiedene Fahrzeugtypen angepasst werden. Induktiver Fahrzeug-Niveausensor Bei einer Reihe sicherheits- und komfortfördernder Fahrzeugausstattungen wie aktiver Fahrwerke, Niveauregulierungen sowie automatischer Leuchtweitenregelung ist es erforderlich, die jeweilige Neigung des Fahrzeugs zu erfassen. Beim induktiven Fahrzeug-Niveausensor sind auf einer Leiterkarte mehrere stromdurchflossene Spulen untergebracht, welche ein elektromagnetisches Feld erzeugen. Über dieser Leiterkarte wird ein mit dem Betätigungshebel des Sensors verbundener metallischer Rotor bewegt, der das elektromagnetische Feld beeinflusst. Von weiteren auf der Sensor-Leiterkarte befindlichen Spulen wird in Abhängigkeit von der Hebelstellung des Sensors eine Feldänderung registriert und von einem speziell hierfür entwickelten ASIC ausgewertet (s. Abb. rechts unten). Mit diesem Sensor lassen sich unterschiedliche Winkelbereiche mit gleichbleibender hoher Linearität realisieren. Der induktive Achssensor liefert sowohl ein analoges als auch ein PWM-Signal. Der Sensor arbeitet mit hervorragender Genauigkeit völlig unabhängig von der Temperatur. Die Sensor-Null-Lage ist dabei individuell zu variieren. Eine Weiterentwicklung dieses Sensors stellt der neue induktive Sensor dar, welcher auf dem Umfang ein immer wiederkehrendes auf 75 % komprimiertes PWM- Signal liefert. Damit ist dieser Sensor plattformübergreifend als Gleichteil einsetzbar. Verschiedene Einbaulagen und Montagetoleranzen werden dabei durch eine elektronische Justage im auswertenden Steuergerät abgeglichen. Nächstes Entwicklungsziel sind die weitere Optimierung des Bauraums und die Verbesserung des Ausgangssignals für Fahrwerksanwendungen (Fahrzeug-Niveausensor 2. Generation).

37 Sensorintegriertes Leuchtweitesteuergerät Für die automatische Leuchtweitenregelung in kompakten Fahrzeugen wurde in einer weiteren Entwicklungsstufe das separate Steuergerät in den Achssensor integriert: Sensor Integrated Electronic Control Unit (SIECU). Basis für das sensorintegrierte Leuchtweitesteuergerät ist der induktive Fahrzeug-Niveausensor. Die mechanischen Schnittstellen wie Befestigung und Sensorhebel entsprechen denen der Achssensoren. Als sensorintegriertes Steuergerät an der Hinterachse bietet sich diese Lösung einer automatischen Leuchtweitenregelung aufgrund ihrer Vorteile nicht nur für Fahrzeuge mit Xenon-Scheinwerfern an, sondern führt auch als Ersatz für die Leuchtweiten- Handverstellung bei Fahrzeugen mit Halogen-Scheinwerfern zu einem erheblichen Komfort- und Sicherheitsgewinn. Rotor Sendespule Stator Elektronik Induktion Empfängerspule Licht ist Technologie Scheinwerfer 36 37

38 Opel/Vauxhall Signum 3.2i V6 Home Parameter / Komfort Systemspannung Power-Modus-Bus aus v Fahrzeuggeschwindigkeit Niveauregelung Niveausensor vorne km/h v Niveausensor hinten Kalibrierung Niveausensor vorne Kalibrierung Niveausensor hinten Kanal Tipps für den Umgang mit LWR-Systemen Tritt während der Fahrt ein elektrischer Fehler in der LWR auf, bleiben die Scheinwerfer in dieser Position stehen. Bei anderen Fahrzeugen wiederum werden die Scheinwerfer in die Ausgangslage gefahren und verbleiben dort. In jedem Fall wird aber der Autofahrer über eine Signalleuchte oder auch durch Hinweistext im Cockpit auf den Fehler aufmerksam gemacht. Ein Ausfall der Anlage kann folgende Gründe haben Stellmotoren an den Scheinwerfern defekt LWR-Sensor für das Fahrzeugniveau defekt Steuergerät wurde erneuert und nicht codiert Scheinwerfer wurden nicht justiert (Grundeinstellung) Steuergerät defekt Unterbrochene Datenleitung Keine Versorgungsspannung Mechanische Beschädigungen Fehlerdiagnose In Verbindung mit einer automatischen LWR ist zum Einstellen der Scheinwerfer in der Regel ein Diagnose-Tester notwendig. Mit diesem kann auch das LWR-System diagnostiziert werden. Aber auch ohne Diagnose-Tester kann mit Hilfe von Multimeter und Oszilloskop die LWR überprüft werden. Wichtig ist aber immer, dass ein Schaltplan des zu prüfenden Systems vorliegt. Überprüfung der Funktionsfähigkeit Fahrzeug unbeladen auf einer ebenen Fläche abstellen. SEG vor dem Auto ausrichten und Abblendlicht einschalten. Korrekte Hell-Dunkel-Grenze überprüfen. Heck des Fahrzeugs belasten, z. B. durch Beladen des Kofferraums. Bei einer quasistatischen LWR erfolgt die Nachregelung der Scheinwerfer nach einigen Sekunden und kann am SEG verfolgt werden. Bei einer dynamischen LWR erfolgt die Regelung in sehr kurzer Zeit, sodass der Regelvorgang bei einigen Fahrzeugen am Prüfschirm des SEG nur als ein kurzes Zucken wahrgenommen wird. Bei einigen Fahrzeugen funktioniert diese Regelung aber erst im Fahrbetrieb. Ist kein Regelprozess wahrnehmbar, sollten folgende Messungen durchgeführt werden Versorgungsspannung an den Stellmotoren, dem Steuergerät und dem LWR-Sensor prüfen. LWR-Sensor und Datenkabel auf mechanische Beschädigung und korrekte Einbauposition prüfen. Mit dem Oszilloskop das Sensorsignal überprüfen. Mit einem Diagnose-Tester die Parameter und Istwerte prüfen (s. Abb. oben).

39 SCHEINWERFER Kurvenlicht Dynamisches Kurvenlicht Das dynamische Kurvenlicht wird realisiert durch Schwenken des Abblendlichts in Abhängigkeit zu dem gerade durchfahrenen Kurvenradius. Der Projektionsscheinwerfer ist in einen Rahmen eingebaut, der sich um die vertikale Achse drehen lässt. Der Schwenkwinkel im Bereich von +/ 15 Grad ist für Kurvenradien bis etwa 200 Meter ausgelegt. Beträgt der vom Abblendlicht ausgeleuchtete Bereich bei Einfahrt in eine Kurve mit 190 Metern Radius normalerweise rund 30 Meter, so verlängert er sich dank der neuen Scheinwerfertechnik um weitere 25 Meter. Dynamisches Kurvenlicht dynamisches Kurvenlicht herkömmliches Abblendlicht Weil die Lichtverteilung dem jeweiligen Lenkwinkel entspricht, erkennt der Autofahrer beim Einlenken den Kurvenverlauf frühzeitig und kann seine Fahrweise dementsprechend anpassen. Das aktive Kurvenlicht arbeitet sowohl in der Abblend- als auch in der Fernlichtfunktion und passt sich kontinuierlich der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit an. Während die Scheinwerfer bei hohem Tempo sekundenschnell dem Lenkradeinschlag folgen, arbeitet die Schwenkmechanik bei niedrigerem Tempo entsprechend langsamer, um das Licht so zu verteilen, wie es der Autofahrer benötigt. Abblendlicht Statisches Kurvenlicht statisches Kurvenlicht Kombiniertes statisch-dynamisches Kurvenlicht Für größere (etwa auf Autobahnen) oder kleinere Kurvenradien (etwa auf Landstraßen) bietet es sich an, das dynamische Kurvenlicht durch ein zusätzliches statisches Kurvenlicht oder Abbiegelicht zu unterstützen. Es wird dem Abblendlicht automatisch und abhängig von der Geschwindigkeit hinzugeschaltet, wenn der Fahrer den Blinker zwecks Abbiegen betätigt oder durch enge Kurven fährt. Dazu wertet ein Steuergerät die Parameter Geschwindigkeit, Lenkwinkel und Blinksignal aus. Um den Komfort dieser Lichtfunktion zu erhöhen, geschieht das Ein- und Ausschalten nicht schlagartig, sondern durch Auf- und Abdimmen der Systeme nach speziellen zeitlichen Parametern. Licht ist Technologie Scheinwerfer 38 39

40 Opel-Signum-Scheinwerfer 1 Bi-Xenon-Schwenkmodul 2 Abbiegelicht 3 Lichtleistungsmodul 4 Steuergerät 5 Vorschaltgerät für Xenon Opel/Vauxhall Signum 3.2i V6 Home Stellglied / Komfort Scheinwerfer senken mit Scheinwerfer heben mit LCD-Display-Symbol Dynamisches Kurvenlicht Bauteil wird angesteuert! Bauteil aktiv mit Bauteil deaktiv mit Hinweis: Motor muss laufen, Abblendlicht muss eingeschaltet sein Bauteil wird angesteuert! Scheinwerfer nach rechts schwenken mit Scheinwerfer nach links schwenken mit Hinweis: Motor muss laufen, Abblendlicht muss eingeschaltet sein! Tipps zum Umgang mit Kurvenlicht Auswirkung bei Ausfall Kein Ausleuchten der Kurven beim dynamischen Kurvenlicht Kein Ausleuchten des statischen Kurvenlichts beim Abbiegen Aufleuchten der Kontrollleuchte im Armaturenbrett Fehlerdiagnose Die Funktion des dynamischen Kurvenlichts kann bei langsamer Fahrt und durch leichtes Einschlagen des Lenkrads überprüft werden. Beim statischen Kurvenlicht kann durch Betätigen des Blinkers und abwechselnde Kreisfahrt (nicht schneller als 40 km/h) die Funktion überprüft werden. Bei einigen Fahrzeugen, z. B. Opel Vectra C, ist es auch möglich, mit Hilfe eines Diagnose-Testers das System zu diagnostizieren (s. Abb. oben).

41 SCHEINWERFER LED-Technologie Die Leuchtdiode in der Automobilbranche effizient, leistungsstark, langlebig Leuchtdioden werden mittlerweile in nahezu jedem Bereich des Lebens eingesetzt. Sie zeichnen sich durch eine Vielzahl positiver Eigenschaften aus, weshalb sie zunehmend an Bedeutung gewinnen, vor allem in der Automobilbranche. Bei einigen Herstellern werden Leuchtdioden bereits serienmäßig als Leuchtmittel im Innen- und Außenbereich eingesetzt. Die Geschichte der Leuchtdiode begann vor über 100 Jahren. An der Erfindung und Entwicklung der Leuchtdiode (LED) sind vier Wissenschaftler maßgeblich beteiligt gewesen. Der eigentliche Erfinder ist Henry Joseph Round entdeckte er, dass anorganische Stoffe durch elektrische Spannung leuchten können. Unabhängig davon untersuchte 1921 der russische Physiker Oleg Vladimirovich Losev denselben Vorgang entdeckte der Wissenschaftler George Destriau eher zufällig ein Leuchtphänomen an Zinksulfid, das er Lossew-Licht nannte. Manche Quellen geben Nick Holonyak als Erfinder der Leuchtdiode an. Er untersuchte allerdings nicht die Halbleiter, sondern insbesondere organische Leuchtdioden, OLEDs (Organic Light Emitting Diode). Die Entwicklung der Leuchtdiode 1907 Henry Joseph Round entdeckt physikalischen Effekt der Elektrolumineszenz Großer Fortschritt in der Halbleiterphysik durch die Entwicklung des Transistors, der die Lichtemission erklärt. Erste Versuche mit Halbleitern Galliumarsenid (GaAs) und Galliumphosphid (GaP) werden eingehend erforscht. Unter Spannung emittieren beide Stoffe rotes Licht Die erste rote Lumineszenz-Diode Typ GaAsP ist erhältlich LEDs sind nun auch in Grün, Orange und Gelb vorhanden Shuji Nakamura erzeugt mit Hilfe von SiC (Siliziumcarbid) blaues Licht. Somit steht ein umfangreiches Farbspektrum zur Verfügung Effi ziente InGaN-Dioden, die im blauen und grünen Spektrum emittieren, sind erhältlich Einführung der ersten LED mit weißem Licht (aus Lumineszenzkonversion) Licht ist Technologie Scheinwerfer 40 41

42 Von der hochgesetzten Bremsleuchte zum Voll-LED-Scheinwerfer Die LED-Technologie wird erst seit wenigen Jahren für die Außenbeleuchtung in PKW eingesetzt. Während Leuchtdioden zu Anfang nur im Innenraum und als Rückleuchten verwendet wurden, sind sie seit Kurzem auch serienmäßig im Frontbereich vertreten. Aufgrund der technischen Entwicklung sind sie ideale Leuchtmittel, insbesondere in der Automobilindustrie Voll-LED-Scheinwerfer im Audi A6 erhältlich (inklusive AFS-Funktion) 2010 Voll-LED-Scheinwerfer wahlweise im Audi A8 erhältlich (inklusive AFS-Funktion) 2010 Voll-LED-Scheinwerfer im Audi A7 erhältlich. Mercedes entscheidet sich ebenfalls für LED-Technologie und setzt sie im CLS (Mercedes-Benz C 218) als Sonderausstattung ein HELLA setzt Voll-LED-Scheinwerfer im Cadillac Escalade Platinum ein (Einführung USA 2009) R8 (Audi/Automotive Lighting) ist als erstes Serienfahrzeug mit einem Voll-LED-Scheinwerfer ausgestattet. Alle Lichtfunktionen erfolgen über LED (Verkauf ab 2008). Lexus verwendet im LS 600H LEDs serienmäßig für das Abblendlicht (Verkauf ab 2007) HELLA präsentiert weltweit ersten zweifarbigen LED-Scheinwerfer (Golf-V-Prototyp) und produziert Voll-LED-Rückleuchte (zum Beispiel Golf-V-Plus) LEDs werden serienmäßig im Frontbereich eingesetzt (Scheinwerfer Audi A8 W12; als Modul im Audi S6 / Porsche 911) HELLA stellt ersten gesetzlich zugelassenen Voll-LED-Hauptscheinwerfer vor Kombinationsheckleuchten für Rück-, Blink- und Bremslichter erhältlich (Cadillac DeVille). Heckleuchte mit LED-Teilfunktionen erhältlich Erstmaliger Einsatz von LEDs in der Fahrzeugaußenbeleuchtung (dritte Bremsleuchte)

43 Epoxidharzlinse Reflektorwanne Golddraht LED-Chip Grundlagen der LED Definition, Aufbau und Funktionsweise Die Leuchtdiode wird auch als Lumineszenz-Diode bezeichnet oder verkürzt LED genannt. LED steht für Light Emitting Diode (Licht emittierende Diode), da sie elektrische Energie in Licht wandelt. Aus physikalischer Sicht ist sie eine Kaltlichtquelle und ein elektronisches Halbleiter-Bauelement der Optoelektronik, dessen Leitfähigkeit zwischen der von Leitern (z. B. Metalle, Wasser, Graphit) und Nichtleitern (z. B. Nicht-Metalle, Glas, Holz) liegt. Anode (+) Kathode ( ) Aufbau Leuchtdioden gibt es je nach Bedarf in den unterschiedlichsten Größen, Bauformen und Farben. Die klassische Variante (Standard-LED) hat eine zylinderähnliche Form und ist an der Stelle, wo das Licht austritt, durch eine Halbkugel geschlossen. Einfache Leuchtdioden bestehen aus folgenden Bauteilen LED-Chip Reflektorwanne (mit Kontakt zur Kathode) Golddraht (Kontakt zur Anode) Kunststoff-Linse (vereint und fi xiert Bauteile) Silikonlinse Kathode Bonddraht LED-Die Die-Bond Keramiksubstrate Metall-Interconnect-Layer Thermischer Pad (elektrisch isoliert) Klein und widerstandsfähig Die Hochleistungsdiode Hochleistungsdioden verfügen über einen großen Metallrohling, der für eine bessere Wärmeregulierung sorgt. Dadurch dass die Wärme leichter abgeführt wird, kann mehr Strom durch die Diode fließen, die Lichtabstrahlung erfolgt großflächiger, und die Lichtleistung ist höher. Im Vergleich zu einer einfachen 5-mm-LED ist der Wärmewiderstand um das Zehnfache reduziert. In der Praxis bedeutet dies, dass eine Hochleistungsdiode, wie beispielsweise die Luxeon Rebel, eine etwa 1 mm große quadratische Emissionsfläche hat und einen Wirkungsgrad von rund Lumen. Die Leistung einer normalen 5-mm-Standard-LED verblasst dagegen. Mit einer Größe von 0,25 mm und einer Leistung von weniger als 0,1 W und ma erreicht sie nur einen Wirkungsgrad von 1-2 Lumen. weiß- oder farbigtransparentes Epoxy Die kleine, flache Bauform der LEDs bietet großen gestalterischen Freiraum für zukunftsweisende Produktdesigns: zum Beispiel LEDayFlex -Tagfahrlicht-Module für PKW, Truck und Caravan. Bonddraht LED-Chip Metallrahmen Anode (+) Kathode ( ) Licht ist Technologie Scheinwerfer 42 43

44 Bauformen Es gibt unterschiedliche Typen und Bauformen von Leuchtdioden. Je nach Einsatzbereich unterscheiden sie sich in Aufbau, Leistung und Lebensdauer. Zu den wichtigsten LEDs gehören: 1. Bedrahtete Leuchtdioden Der Vorreiter aller LEDs sind die bedrahteten Leuchtdioden, die vorrangig zu Kontrollzwecken eingesetzt wurden. In Kombination mit mehreren LEDs verwendet man sie heute auch als LED- Spots, -Leuchtstoffröhren, -Module oder -Röhren. Sie sind in den Größen 3, 5 und 10 mm erhältlich. Die Kathode, den Minuspol einer bedrahteten LED, erkennt man daran, dass sie kürzer ist als die Anode (Pluspol) und die Kunststoffummantelung abgeflacht ist. Der Austrittswinkel des Lichts wird durch die Linsenform des Gehäuses definiert. 2. SuperFlux Leistungsstärker als einfache bedrahtete LEDs sind SuperFlux- LEDs, die bis zu vier Chips (Halbleiter-Kristalle) haben. Zu den häufig verwendeten Modellen gehören Piranha und Spider. Sie zeichnen sich durch einen großen Abstrahlwinkel aus und werden besonders im Bereich der Flächenbeleuchtung eingesetzt, da das Licht flächenförmig ausgestrahlt wird. Eine gute Wärmeableitung erfolgt über vier Kontakte, die einzeln angesteuert werden können. Der Aufbau der High Flux sichert eine hohe Lebensdauer und macht sie so zu einem effizienten Leuchtmittel, welches universell eingesetzt werden kann. 3. SMD SMD steht für Surface Mounted Device und bedeutet, dass diese Diode im Bereich der Oberflächen-Montage eingesetzt wird. SMD-LEDs bestehen meistens aus drei bis vier Chips und haben Lötkontakte, die auf die jeweilige Leiterplatte oder Anschlussfläche gelötet werden. Sie sind in Bezug auf die Stromdichte relativ unempfindlich und können daher intensiv leuchten. Die Ausführungen der SMD-LED sind sehr vielfältig. Größe, Gehäuseform und Lichtstromstärke können variabel ausgewählt werden. In Kombination mit anderen SMD-Leuchtdioden verwendet man sie in LED-Leuchtstoffröhren oder -Modulen. In der Automobilindustrie wird sie vorrangig für Blink-, Brems- oder Tagfahrlicht eingesetzt.

45 4. High Power High-Power-LEDs sind leistungsstarke und widerstandsfähige Leuchtdioden, die bei optimalen Betriebsbedingungen mit Strömen von 1000 ma betrieben werden können. Eingesetzt werden sie meistens auf Metallkern-Leiterplatten. Ihre außergewöhnliche Bauform erfordert erhöhte Ansprüche an das Thermo-Management. 5. COB Die Chip On Board -LED (COB) ist die am höchsten entwickelte Leuchtdiode. Sie trägt diesen Namen, da sie unmittelbar auf der Platine befestigt wird. Dies erfolgt mit Hilfe der Bündelung, wobei die Chips auf der vergoldeten Leiterplatte vollautomatisch befestigt werden. Der Kontakt zum Gegenpol erfolgt über einen Draht aus Gold oder Aluminium. Da bei COB-LEDs keine Reflektoren oder Linsenoptik benutzt werden, ist der Abstrahlwinkel des ausgestrahlten Lichts sehr groß. Die größten Vorteile der COB-Technologie liegen in der starken Leuchtkraft, der homogenen Ausleuchtung sowie den umfangreichen Anwendungsbereichen. Licht ist Technologie Scheinwerfer 44 45

46 U ges I F U R U F R V LED Elektrische Eigenschaften warum zu hoher Strom schädlich ist Wird an eine Leuchtdiode Spannung angelegt, so sinkt ihr Widerstand auf null. Leuchtdiode sind äußerst empfindliche Bauteile, bei denen schon die kleinste Überschreitung der zugelassenen Stromhöhe dazu führt, dass sie zerstört werden. Daher ist zwingend darauf zu achten, dass Leuchtdioden nie unmittelbar an eine Spannungsquelle angelegt werden. Erst wenn ein Strombegrenzer oder Vorwiderstand im Stromkreislauf eingebaut ist, dürfen sie angeschlossen werden. Bei Hochleistungs-LEDs erfolgt die Ansteuerung über eine Vorschaltelektronik, die einen konstanten Strom liefert. Die nebenstehende Grafik verdeutlicht einen Stromkreislauf, der für eine optimale Funktionsleistung der LED erforderlich ist. In diesem Fall wird ein Vorwiderstand als Begrenzer eingesetzt, der den Durchlass-Strom I F, der durch die Leuchtdiode fließt, kontrolliert. Um den Widerstand entsprechend auszuwählen, ist vorher die Durchlass-Spannung U F zu ermitteln. R V = U ges U F I F Um den Vorwiderstand R V zu berechnen, braucht man die Gesamtspannung, die Durchlass-Spannung und den Durchlass-Strom. Die Einheiten werden in nebenstehende Formel eingesetzt: Widerstand Konstantstrom I = konst. DC/DC-Wandler LED-Ansteuerung Da LEDs nur wenig Strom brauchen, leuchten sie schon dann, wenn sie nur einen Bruchteil (wenige ma) des zugelassenen Durchlass-Stroms erhalten. Oft reicht dieser aus, um für ausreichend Licht zu sorgen. Wie bereits erwähnt, gibt es je nach Anwendungsfall unterschiedliche Möglichkeiten, LEDs zu betreiben. Nebenstehend sind drei dieser Möglichkeiten aufgeführt. Power-Input Power-Input Power-Input Verluste ~ % Verluste ~ % Verluste ~ % Low Power - Anwendungen High Power - Anwendungen Drei Ansteuerungsmöglichkeiten von LEDs

47 Aktive Schicht (pn-übergang) Loch Kathode Anode n-dotierte Schicht Elektron Lichtstrahlung p-dotierte Schicht Aber woraus besteht eine LED überhaupt? Im Wesentlichen besteht eine LED aus mehreren Schichten von Halbleiterverbindungen. Halbleiter, wie z. B. Silizium, sind Stoffe, die von ihrer elektrischen Leitfähigkeit zwischen den Leitern, wie z. B. den Metallen Silber und Kupfer, und den Nichtleitern (Isolatoren), wie z. B. Teflon und Quarzglas, liegen. Durch gezieltes Einbauen von elektrisch wirksamen Fremdstoffen (Dotieren) können Halbleiter in ihrer Leitfähigkeit stark beeinflusst werden. Die verschiedenen Halbleiterschichten bilden zusammen den LED-Chip. Von der Art und Weise der Zusammensetzung dieser Schichten (unterschiedliche Halbleiter) hängen die Lichtausbeute (Effizienz) der LED und die Farbe des Lichts ganz entscheidend ab. Dieser LED-Chip wird von einem Kunststoff (Epoxidharzlinse) umhüllt, welcher wiederum für die Abstrahlcharakteristik der LED verantwortlich ist zugleich dient er dem Schutz der Diode. Fließt in der LED ein Strom in Durchflussrichtung (von Anode + zur Kathode ), wird Licht erzeugt (emittiert) In der nebenstehenden Darstellung soll die Funktionsweise erläutert werden: Die n-dotierte Schicht ist durch Einbau von Fremdatomen so präpariert, dass ein Überfluss an Elektronen herrscht. In der p-dotierten Schicht sind nur wenig dieser Ladungsträger vorhanden. Dadurch gibt es die sogenannten Elektronenlücken (Löcher). Beim Anlegen einer elektrischen Spannung (+) an der p-dotierten Schicht und ( ) an der n-dotierten Schicht bewegen sich die Ladungsträger aufeinander zu. Beim pn-übergang kommt es zur Rekombination (Wiedervereinigung gegensätzlich geladener Teile zu einem neutralen Gebilde). Bei diesem Prozess wird Energie in Form von Licht freigesetzt. Grundlegende Eigenschaften Lebensdauer wie sich die Temperaturentwicklung auf die Lebensdauer auswirkt Wird von der Lebensdauer oder auch der Licht-Degeneration einer LED gesprochen, so ist die Zeit gemeint, in der die Diode leuchtet, ehe ihre Leuchtkraft auf die Hälfte des anfänglichen Leuchtwerts sinkt. Die Funktionstüchtigkeit einer LED hängt von mehreren Faktoren ab. Das verwendete Halbleiter-Material ist dabei genauso von Bedeutung wie die Betriebsbedingungen oder die Degeneration des Silizium-Kristalls. Wie lange die Lebensdauer tatsächlich ist, lässt sich allerdings nicht allgemeingültig festlegen. Während Standard- LEDs bis zu Stunden halten, sind Hochleistungs- LEDs nur etwa ein Viertel bis maximal halb so lang einsetzbar ( ). Würden beide Dioden ohne Unterbrechung eingesetzt, so würde der Dauerbetrieb über elf bzw. über zwei Jahre erfolgen können. Die Lebensdauer hängt stark vom jeweiligen Einsatzort und der zugeführten Stromdichte ab. Denn je höher der Stromfluss ist, desto mehr erwärmt sich die Diode. Dies führt zu einer verkürzten Lebensdauer. Auch die Umgebungstemperatur ist für die Lebensdauer relevant, denn je wärmer es allgemein ist, desto eher fällt die Diode aus. Grundsätzlich gilt für alle Leuchtdioden, dass die Stärke der Lichtstrahlung im Laufe der Zeit kontinuierlich abnimmt. Dies ist ein Vorteil, denn anders als bei herkömmlichen Lampen (Glühbirne, Halogen) steht man mit einer LED nicht plötzlich im Dunkeln. Selbst wenn die Leuchtkraft nachlässt, so fällt sie unter normalen Umständen nicht einfach aus. Die üblicherweise bei den meisten LEDs eingesetzten Kunststoffe der Linsen werden mit der Zeit trüb, was sich ebenfalls negativ auf die Lichtausbeute auswirkt. Hauptfaktoren, die die Lebensdauer beeinflussen Temperatur Stromdichte Degeneration des Silizium-Kristalls Licht ist Technologie Scheinwerfer 46 47

48 Thermo-Management Das Thermo-Management spielt bei der Verwendung von Leuchtdioden eine entscheidende Rolle, da diese Bauelemente sehr empfindlich auf Wärme reagieren. Leuchtdioden sind Kaltlichtquellen, da sie zwar Licht, aber nahezu keine UV- oder IR-Strahlung aussenden. Das ausgesendete Licht wirkt kühl und erwärmt die angestrahlten Objekte nicht. Die LED allerdings wird durch den Lichtentstehungsprozess erwärmt. Bis zu 85 % der Energie werden in Wärme umgesetzt. Je niedriger die Temperatur ist, desto heller und länger leuchtet die LED. Auf eine entsprechende Kühlung ist demzufolge unbedingt zu achten. Neben der selbst produzierten Wärme müssen bei Scheinwerfern oder Leuchten auch andere Wärmequellen, wie Motorwärme, Sonneneinstrahlung etc. berücksichtigt werden. Daher kommen auch heute je nach LED und deren Verwendungszweck unterschiedliche Techniken zur Steigerung der Wärmeübertragung oder -ableitung zum Einsatz. Beispiele a) Rippen-Kühlkörper (s. Abb. links) b) Pin-Kühlkörper c) Kühlkörper mit,,heatpipe Zudem besteht meistens die Möglichkeit, den Strom für die LEDs zu regeln. Unter extremen Bedingungen kann die Leistung der LEDs bis auf ein bestimmtes Maß reduziert werden, um so die Wärmeproduktion zu verringern. Um die Kühlung noch zu steigern, wird die Luftzirkulation durch Axial- oder Radial-Lüfter zwischen den Kühlelementen erhöht. Hier der Axiallüfter beim Audi A8.

49 Vorteile der LED Leuchtdioden überzeugen in mehrfacher Hinsicht. Zwar sind sie in der Anschaffung teurer als normale Glühlampen oder Halogenlampen, doch ihr Einsatz rentiert sich bereits nach kurzer Zeit. Gerade die Automobilbranche macht sich die positiven Eigenschaften der LED zunutze und setzt sie aufgrund folgender Vorteile verstärkt in Neufahrzeugen ein: Lichtquelle Lichtstrom lm] Effizienz lm/w] Farbtemperatur K] Leuchtdichte Mcd/m 2 ] konventionelle Glühlampe W5W ~ 50 ~ 8 ~ 2700 ~ 5 Halogenlampe H7 ~ 1100 ~ 25 ~ 3200 ~ 30 Gasentladung D2S ~ 3200 ~ 90 ~ 4000 ~ 90 LED 2,5 Watt ~ 120 (2010) ~ 175 (2013) ~ 50 (2010) ~ 70 (2013) ~ 6500 ~ 45 (2010) ~ 70 (2013) Wichtigste Vorteile Geringer Energieverbrauch Hohe Lebensdauer Stoß- und vibrationsfest Reduzierte Wärmeentwicklung Keine Wartungs- oder Reinigungskosten Quecksilberfrei Gute Blendungsbegrenzung Trägheitslos schalt- und modulierbar Hochwertige Lichtwiedergabe Vielfältige Bauformen (nahezu überall einsetzbar) Individuelle Anordnung des Leuchtmittels Lichttemperatur bleibt beim Dimmen erhalten Regulierbare Lichtfarbe Geringe Produktionskosten Erhöhte Lichtmenge/Chip Extrem wenig Frühausfälle Kleinste Abmessungen Keine UV- oder IR- Strahlung Geringe Leistungsaufnahme Gerichtetes Licht Lambert-Strahler mit 120 -Abstrahlwinkel Hohe Farbsättigung Licht ist Technologie Scheinwerfer 48 49

50 Energieverbrauch und Einsparpotenziale durch LEDs optimieren Umweltschutz und steigende Kraftstoffpreise sind die beiden schlagkräftigsten Argumente, warum das Thema Energiesparen aktueller ist als je zuvor. Das Hauptaugenmerk bei der Neuanschaffung eines Fahrzeugs liegt heute eindeutig auf dem Kraftstoffverbrauch. Doch zu oft wird das Einsparpotenzial außer Acht gelassen, das den Energiebedarf der Fahrzeugbeleuchtung betrifft. Fernlicht 6 % Positionslicht 6 % Blinklicht links 2 % Blinklicht rechts 1 % Bremslicht 10 % Schlusslicht 14 % Nebelscheinwerfer 1 % Nebelschlusslicht 0 % Rückfahrlicht 0 % Abblendlicht 60 % Obenstehende Grafik stellt den 100-prozentigen Energiebedarf eines Fahrzeugs dar, das mit einer Kombination aus Glühlampen (Rückleuchten) und Halogenlampen (Scheinwerfer) ausgestattet ist. Leicht zu erkennen ist, wer der größte Stromverbraucher ist. 60 % des erforderlichen Energieaufwands werden allein für das Abblendlicht benötigt. Schlusslicht 3 % Bremslicht 3 % Fernlicht 3 % Positionslicht 6 % Blinklicht links 2 % Blinklicht rechts 1 % Nebelscheinwerfer 1 % Nebelschlusslicht 0 % Rückfahrlicht 0 % Abblendlicht 42 % Energieeinsparung zu Halogen -/ Glühlampen 39 % Bereits der Einsatz einer Kombination aus Xenon-Leuchten und LEDs führt dazu, dass der Energiebedarf um 39 % reduziert werden kann. Schlusslicht 0 % Bremslicht 1 % Fernlicht 2 % Positionslicht 1 % Blinklicht links 0 % Blinklicht rechts 0 % Nebelscheinwerfer 1 % Nebelschlusslicht 0 % Rückfahrlicht 0 % Abblendlicht 35 % Energieeinsparung zu Halogen- / Glühlampen 60 % Setzt man allein auf eine LED-Beleuchtung, so wird der Energieverbrauch um 60 % gedrosselt.

51 Kraftstoffersparnis bei der Kombination verschiedener Leuchtmittel Kraftstoffverbrauch und CO 2 -Emission bei durchschnittlicher Betriebszeit der Beleuchtung Fahrzeug-Konfiguration (Scheinwerfer/Heckleuchte) Kraftstoffverbrauch [l/100 km] CO 2 -Emission [kg/100 km] Reduzierung Halogen/konventionell ~ 0,126 ~ 0,297 Xenon/LED ~ 0,077 ~ 0, % LED/LED (Potenzial für 2015) ~ 0,051 ~ 0, % Zusätzlicher Kraftstoffverbrauch und CO 2 -Emission für Tagfahrlicht (TFL) TFL-System Kraftstoffverbrauch [l/100 km] CO 2 -Emission [kg/100 km] Reduzierung Halogen-Scheinwerfer ~ 0,138 ~ 0,326 LED (separate TFL-Funktion) ~ 0,013 ~ 0, % Kraftstoffverbrauch je nach Beleuchtungskonfiguration (OE-Kfz) Vergleich Leuchtmittel Halogen-/Glühlampen-Konfiguration Xenon-/LED-Konfiguration Voll-LED-Konfiguration (Potenzial 2015) Kraftstoffverbrauch 0,10 0,25 l /100 km 0,05 0,15 l /100 km 0,03 0,09 l /100 km Reaktionsintensität % LED P21W Zeit msek Bremswegverkürzung mit der LED auf der sicheren Seite Weltweit steigt die Anzahl an zugelassenen Fahrzeugen. Durch die erhöhte Verkehrsdichte auf den Straßen kommt es immer häufiger zu Auffahrunfällen. Um diese zu verhindern, ist die schnelle Wahrnehmung von Lichtsignalen seitens des Fahrers von Bedeutung. Während eine normale Glühlampe bis zu 0,2 Sekunden braucht, um aufzuleuchten, reagiert eine LED direkt. Sie braucht keine Aufwärmphase und leuchtet sofort auf, nachdem das Bremspedal betätigt wurde. Das hintere Fahrzeug kann so schneller auf den Bremsvorgang des vorderen reagieren. Beispiel Zwei Autos fahren mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h (Sicherheitsabstand 50 m) hintereinander her. Das vordere Fahrzeug bremst, der Fahrer des hinteren Fahrzeugs kann durch das sofortige Aufleuchten der LEDs nahezu im selben Moment reagieren und ebenfalls bremsen. Auf diese Weise verkürzt sich der Bremsweg um fast 5 m. Dies bedeutet eine enorme Steigerung der Sicherheit. Licht ist Technologie Scheinwerfer 50 51

52 Die Zukunft der LED optimale Lichtverhältnisse am Fahrzeug Zwar ist die LED aufgrund ihrer hohen Anschaffungskosten in der Automobilindustrie bisher nur im Premium-Segment vertreten, doch auf lange Sicht wird sie sich durchsetzen. Denn neben ökonomischen Aspekten sprechen vor allem technische Gründe dafür, LEDs serienmäßig zu verbauen. Leuchtdioden bestechen durch Funktionalität, technische Performance und optimale Lichtergebnisse. Sie unterstützen die Schonung der Energie-Ressourcen und sorgen für eine höhere Sicherheit im Straßenverkehr. Des Weiteren ermöglicht die tageslichtähnliche Lichtfarbe eine angenehme und erhöhte subjektive Lichtwahrnehmung. Der LED-Markt für Leuchten und Scheinwerfer wird sich dauerhaft in zwei Richtungen entwickeln: Zum einen wird das Premium-Segment mehr Bedeutung erhalten, welches hohe Funktionalität mit exzellenter Lichtleistung fordert. Zum anderen wird der ökonomisch und ökologisch motivierte Bereich mehr gefördert, der neben einem geringen Energieverbrauch auch kostengünstige Lösungen voraussetzt. Hochentwickelt, funktionell, ökonomisch LEDs bieten viele Möglichkeiten. Lichtkompetenz auf höchstem Niveau Seit 2010 ist der Audi A8 wahlweise mit einem Voll-LED- Scheinwerfer erhältlich. Zehn Projektionslinsen sorgen für ein einzigartiges Abblendlicht. Auch das Tagfahrlicht hat eine einzigartige Eigenschaft, da dies sowohl mit dem Blink- als auch Positionslicht kombiniert wurde. Die AFS-Funktionen machen eine individuelle Anpassung der Lichtfunktionen an die jeweiligen Bedingungen möglich, da einzelne LEDs zuoder abgeschaltet werden können. Im Reisemodus werden in Ländern mit Linksverkehr bestimmte LEDs ausgeschaltet. Durch die LED-Technologie ist der Aufbau eines Scheinwerfers sehr komplex. Im Vergleich zu bisherigen Scheinwerfern ist die Anzahl der Bauelemente im Scheinwerfer deutlich erhöht.

53 Reflexion Brechung Hybrid Beispiele für Techniken der Lichtrichtung LED-Optiken im Automobil Es gibt unterschiedliche Methoden, Licht in eine bestimmte Richtung zu leiten. Die wichtigsten Verfahren der Lichtrichtung in der Automobilbeleuchtung sind Reflexion, Brechung und Hybrid (Kombination aus Reflexion und Brechung). Darstellung der Lichtfunktionen Abblendlicht Fernlicht Autobahnlicht Schlechtwetterlicht Tagfahrlicht und Lichthupenfunktion Blinklicht Beim Audi-A8-Scheinwerfer generieren verschiedene LED-Module die einzelnen Lichtfunktionen. Je nach Verkehrssituation werden diese ein- oder ausgeschaltet. Licht ist Technologie Scheinwerfer 52 53

54 Autobahnfernlicht Fernlicht Vorfeld (3 Stück) Reichweite (3 Stück) 1 Chip 2 Chip 2 Chip 4 Chip 4 Chip 2 Chip 2 Chip 4 Chip 2 Chip 4 Chip 2 Chip 1 Chip 1 Chip 1 Chip Dickwandoptik Positionslicht DRL: Tagfahrlicht FRA: Blinklicht Kurvenlicht Basis (3 Stück) SML: Seitenmarkierungsleuchte Symmetrie (1 Stück) Abblendlicht gesamt Kombinierte Lichtmodule generieren das Licht Der Scheinwerfer vom Audi A8 besitzt zehn LED-Module, die für die Abblendlicht-Funktion verantwortlich sind. Jedes Modul ist für eine bestimmte Ausleuchtung der Fahrbahn zuständig. Daher besitzen auch alle Module optische Linsen mit unterschiedlichen Formen, um diese Aufgabe optimal zu erfüllen. Die obenstehende Grafik verdeutlicht dies. Werden alle Module zusammengenommen, entsteht die typische Lichtverteilung auf der Straße. Lichteinstellung vom LED-Scheinwerfer am Beispiel Audi A8 Generell lassen sich alle LED-Scheinwerfer mit einem normalen Scheinwerfer-Einstellgerät justieren. LED-Scheinwerfer mit nur einer optischen Linse (Abblendlicht) werden bei der Überprüfung und Einstellung der Lichtverteilung genauso behandelt wie alle anderen Scheinwerfer mit nur einer Lichtquelle auch. Bei einigen Scheinwerfern mit mehreren Lichtquellen ist auf eine Besonderheit zu achten. Aufgrund der Bauform mancher Scheinwerfer ist die Sammellinse vom Einstellgerät schlichtweg zu klein, um das austretende Licht (Abblendlicht) aller LEDs zu erfassen. In solchen Fällen ist es wichtig zu wissen, welche LED für welche Lichtfunktion verantwortlich ist.

55 Bei der Vorbereitung des Fahrzeugs sind unbedingt die Herstellerangaben zu beachten! Beim Abblendlicht des Audi A8 wird dies verdeutlicht. Wie im Vorfeld angeführt, generieren drei vertikal angeordnete LEDs sowohl einen symmetrischen als auch einen asymmetrischen Anteil vom Abblendlicht (s. Abb.). Daher muss das Einstellgerät auf diese Linsen ausgerichtet werden. Ist das Scheinwerfer-Einstellgerät den Vorgaben entsprechend ausgerichtet, kann die Lichtverteilung wie gewohnt eingestellt werden (s. Abb.). Licht ist Technologie Scheinwerfer 54 55

56 SCHEINWERFER Scheinwerfer-Reinigungsanlage Menschen, die oft mit dem Auto unterwegs sind, kennen diese Situation. Aufgrund verschmutzter Scheinwerfer wird die Fahrbahn nur noch unzureichend ausgeleuchtet. Häufiges Reinigen von Hand wird dann zur Pflicht. Doch schon nach einiger Zeit auf der Straße werden die Scheinwerfer durch aufwirbelnde Partikel anderer Fahrzeuge schnell wieder verschmutzt. Dieses führt nicht nur zu Lichteinbußen, sondern auch zur Blendung des Gegenverkehrs. verschmutzter Scheinwerfer: geringere Sehweite, große Blendung Ablenkung und Absorption der Lichtstrahlen durch Schmutzpartikel sauberer Scheinwerfer: maximale Sehweite, keine Blendung Einfluss von verschmutzten Scheinwerfern auf die Fahrsicherheit Lichtintensive Scheinwerfer sind durch Schmutz stärker anfällig für Blendung. Daher hat der Gesetzgeber für solche starken Scheinwerfer neben der automatischen Leuchtweitenregelung auch Scheinwerfer-Reinigungsanlagen vorgeschrieben. Für die Reinigung von Scheinwerfern hat sich das Reinigungsprinzip Strahlwasser seit Langem gegen das Prinzip Wischer durchgesetzt. Sauberer Scheinwerfer Maximale Sehweite Keine Blendung Verschmutzter Scheinwerfer Geringere Sehweite Große Blendung

57 2 1 Systemaufbau einer SRA Ein komplettes HELLA Reinigungssystem besteht aus folgenden Komponenten: Wirbelkammerdüsen mit unterschiedlichen Wasserverteilungen in stationären oder teleskopartig ausfahrbaren Düsenanlagen Schaltventile/Zentralventil Schlauch-Gruppe mit Stecksystem Wasserbehälter mit Kreiselpumpe Ansteuerung: elektronisches Zeitsteuergerät oder Relais 4 3 Systemkomponenten einer SRA 1 Zeitsteuergerät, 2 Wasserbehälter mit Motorpumpe, 3 Düsen oder Teleskopdüsen, 4 T-Stück oder Zentralventil Schaltplan einer SRA t M Licht ist Technologie Scheinwerfer 56 57

58 Reinigungsprinzip Die Reinigungsflüssigkeit wird mit hohem Druck als Tropfenkegel auf die Scheinwerfer-Abschlussscheibe gesprüht. Der Tropfenkegel wird mittels spezieller Wirbelkammerdüsen ausgebildet. Das Aufprallen der Mikro-Tropfen auf der Abschlussscheibe bewirkt das Lösen und Wegspülen der Verschmutzung. Teleskopdüse in Funktion Funktion am Beispiel einer Teleskopdüsen-Anlage In der Regel erfolgt die Ansteuerung der SRA mit der Windschutzscheiben-Reinigungsanlage. Bei jeder Windschutzscheiben-Waschung, die dem Fahrer notwendig erscheint, werden dann auch automatisch die Scheinwerfer gereinigt. Diese Kopplung erfolgt nur, wenn das Licht eingeschaltet ist. Wird die Kreiselpumpe angesteuert, drückt diese das Wasser in einen Zylinder, dessen Kolben mit aufgesetztem Düsenkopf gegen eine Druckfeder herausfährt und die Düsen in Arbeitsposition bringt. Bis zum Erreichen der Arbeitsposition sorgt ein Ventil dafür, dass zunächst nur die Bewegung ausgeführt wird, ohne dass Wasser für die Reinigung aus den Düsen treten kann. Ist die Arbeitsposition erreicht, öffnet das Ventil, und das Wasser sprüht auf die Scheinwerfer. Nach dem Abschalten der Pumpe treibt die Rückholfeder den Kolben wieder in die Ruheposition. Ein Waschimpuls dauert bei stationären Düsen ca. 0,5 s und bei Teleskopdüsen (wegen der Ausfahrzeit) ca. 0,8 s.

59 Tipps für den Umgang mit Scheinwerfer-Reinigungsanlagen Bei einigen Reinigungsmitteln kann es bei übermäßiger Dosierung passieren, dass diese sehr stark schäumen, da dieser Effekt durch die Wirbelkammerdüsen noch verstärkt wird. Der Schaum kann längere Zeit auf dem Scheinwerfer haften bleiben, was eine gestörte Lichtverteilung zur Folge hat. Daher sollte immer auf das richtige Mischungsverhältnis von Wasser und Reinigungsmittel geachtet werden. Ein Ausfall der Anlage kann folgende Gründe haben Kreiselpumpe läuft nicht Undichter Schlauch Verstopftes oder defektes Ventil Verstopfte Düse Beschädigter Teleskoparm Fehlerdiagnose Sollte beim Betätigen der Waschfunktion die Kreiselpumpe nicht laufen (deutlich hörbares Laufgeräusch), ist die Spannungsversorgung inklusive der Sicherung zu überprüfen. Ist der Wasser-Spritzkegel bei funktionierender Pumpe nur einseitig oder sehr schwach, sind folgende Ursachen möglich: Motorpumpe ist eventuell verpolt: Polung kontrollieren, da Kreiselpumpen in beiden Laufrichtungen arbeiten, nur die hydraulische Leistung ist unterschiedlich. System nicht entlüftet: System durch mehrfaches Betätigen ohne Pause vollständig entlüften. Schlauch geknickt oder undicht: Schlauchverlegung prüfen, ggf. ändern. Leckagen abdichten bzw. Schlauch reparieren. Düsen oder Ventile verstopft: Fremdkörper durch Ausspülen des Systems entfernen. Bauelemente vereist: Frostschutzmittelanteil erhöhen. Die Bauteile werden durch Einfrieren aber nicht zerstört. Sollte die Reinigungswirkung immer noch nicht optimal sein, ist die Düseneinstellung zu überprüfen und ggf. nach Herstellerangabe einzustellen. Licht ist Technologie Scheinwerfer 58 59

60 SCHEINWERFER Überprüfen und Einstellen von Scheinwerfern Opel/Vauxhall Signum 3.2i V6 Home Grundeinstellung/Leuchtweitenregulierung Grundeinstellung Programm beenden Grundeinstellung Xenon-Scheinwerfer Grundeinstellung Lichtleistungsmodule Die richtige Scheinwerfereinstellung ist die Grundvoraussetzung für eine optimale Ausleuchtung der Straße und das frühzeitige Erkennen von Gefahren. Deshalb sollten die Scheinwerfer einmal im Jahr auf ihre einwandfreie Funktion und Einstellung überprüft werden. Bei der Scheinwerfereinstellung wie folgt vorgehen Scheinwerfer auf Funktion prüfen. Abschlussscheiben auf Steinschlag, Kratzer und Trübung überprüfen. Fahrzeug auf eine ebene Fläche fahren (nationale Vorschriften beachten!) und das Fahrzeug, wie vorgeschrieben, vorbereiten, z. B. müssen Reifen den richtigen Luftdruck haben etc. Bei Fahrzeugen mit Hydraulik- oder Luftfederung müssen die Herstellerangaben beachtet werden. Bei vielen Fahrzeugen mit einer automatischen Leuchtweitenregulierung ist zur Fehlerdiagnose und zum Einstellen der Scheinwerfer ein Diagnose-Tester notwendig, da sich das Steuergerät der Leuchtweitenregulierung während der Einstellung im Grundeinstellmodus befi nden muss. Ist die Hell-Dunkel-Grenze korrekt eingestellt, wird dieser Wert als neue Regellage abgespeichert (s. Abb. oben).

61 Bei einer manuellen Leuchtweitenregulierung ist der Schalter auf die Grundstellung einzustellen. Das Scheinwerfereinstellgerät (SEG) ist mit Hilfe des Breitband-Visiers vor dem Fahrzeug auszurichten (s. Abb). Den Prüfschirm des SEG mit Hilfe des Skalenrads auf die richtige Prozentzahl einstellen. Dieses entspricht dem Neigungswinkel der Hell-Dunkel-Grenze des Scheinwerfers. Den erforderlichen Wert für Fern- und Abblendlicht fi ndet man in der Nähe oder direkt auf dem Scheinwerfer, z. B. 1,2 % = 12 cm Neigung auf 10 m Weite. Hell-Dunkel-Grenze vom Scheinwerfer überprüfen, ggf. einstellen. Mit Hilfe des Luxmeters ist zu kontrollieren, ob der höchstzulässige Blendwert des Abblendlichts nicht überschritten wird. 1,0 lux bei Halogenlicht 1,2 % bei Xenonlicht Licht ist Technologie Scheinwerfer 60 61

62 SIGNALLEUCHTEN Aufbau einer Signalleuchte im PKW 63 Tipps für den Umgang mit Signalleuchten 64 ASIGNIS Adaptives Signal-System 65 Außenleuchten ob vorne seitlich oder hinten am Fahrzeug angebracht informieren durch ihre Signale die anderen Verkehrsteilnehmer und sind daher maßgeblich für die Sicherheit im Straßenverkehr mitverantwortlich.

63 SIGNALLEUCHTEN Aufbau einer Signalleuchte im PKW Lampenträger Reflektor Abschlussscheibe mit Optik Dichtung Glühlampe Fahrzeugkarosserie Schnittdarstellung einer Kfz-Leuchte Eine konventionelle PKW-Signalleuchte besteht im Prinzip aus drei Baugruppen: dem Lampenträger, dem Gehäuse und der Abschlussscheibe. Der Lampenträger positioniert eine oder mehrere Lichtquellen richtig zum optischen System der Leuchte. Das Gehäuse enthält die Reflektoren, die in der Regel angeformt sind. Die Abschlussscheibe sorgt durch zusätzliche Optikstrukturen für die Verteilung des Lichts. Um die lichttechnischen Anforderungen zu erfüllen, muss das Licht der Lichtquellen gesammelt und gerichtet, umgelenkt und verteilt werden. Hierzu werden verschiedene optische Bauelemente eingesetzt. Licht ist Technologie Signalleuchten 62 63

64 Optische Systeme mit Glühlampen Streuoptik Prismenoptik Reflektoroptik Reflektor kleine Radien große Streuung erfasstes Licht gerichtetes Licht Reflektor Lichtscheibe Streuscheibe Glühlampe große Radien kleine Streuung Lichtscheibe mit Prismen- bzw. Fresneloptik Glühlampe SIGNALLEUCHTEN Tipps für den Umgang mit Signalleuchten Bei vielen Fahrzeugen werden die Leuchtmittel per Puls-Weiten- Modulation angesteuert. Dieses bringt gleich mehrere Vorteile für die Fahrzeugbeleuchtung. Einerseits können für verschiedene Funktionen die gleichen Glühlampen eingesetzt werden, und die Lebensdauer der Glühlampen verlängert sich. Auch bei den Heckleuchten des Golf V findet man eine PWM vor. Durch die PWM ist es möglich, sowohl für das Brems- als auch für das Schlusslicht eine 21-W-Glühlampe einzusetzen. Die Pulsweite wird so moduliert, dass die 21-W-Glühlampe annähernd den gleichen Lichtstrom besitzt wie eine 5-W-Glühlampe. Wird jetzt aber die Bremse betätigt, ist die Einschaltzeit so lang, dass am Bremslicht 13,5 V anliegen und die 21-W-Glühlampe den vollen Lichtstrom (s. Abb.) abgibt. Wird die Bremse wieder gelöst, geht die Spannung auf 5,74 V zurück.

65 Auswirkungen bei Ausfall oder Störungen Keine Signalabgabe bei einzelnen Funktionen, z. B. Bremslicht, d. h. erhöhtes Sicherheitsrisiko gerade bei Nachtfahrten Aufleuchten der Kontrollleuchte im Armaturenbrett (Ausfallkontrolle, wenn vorhanden) Aufleuchten von zwei Lichtfunktionen, z. B. Blinker und Schlusslicht Fehlerdiagnose Überprüfen der Leuchtmittel und ggf. ersetzen Lampenträger auf Korrosion und Kontaktunterbrechungen prüfen Spannungsversorgung inkl. Sicherungen prüfen Steckerverbindung auf Korrosion und mechanische Beschädigungen prüfen Bei Fahrzeugen mit Puls-Weiten-Modulation die Signale mit einem Oszilloskop/Diagnosetester überprüfen. SIGNALLEUCHTEN ASIGNIS Adaptives Signal-System Sämtliche Funktionen in einer Rückleuchte arbeiten lediglich auf einer Stufe, egal ob bei Tag, Nacht oder einem hellen, nebligen Morgen. Die einzige vorhandene Möglichkeit der Anpassung an schlechtes Wetter ist das Nebelschlusslicht. Dieses wird aber häufig falsch eingesetzt und führt damit zu Irritationen. Zusätzliche Informationen wie z. B. schwache Bremsung oder eine Vollbremsung werden nicht vermittelt. Durch ASIGNIS kann das Licht der einzelnen Signale einer Heckleuchte (Bremse, Blinker etc.) aber den aktuellen Umständen angepasst werden. Je nach Witterung und Sichtverhältnissen kann die Lichtintensität der Signale (z. B. heller am Tag und dunkler in der Nacht oder beim Bremssignal) variiert werden. Der Wunsch nach unterscheidbaren Bremssignalen kann unter anderem durch eine größere Signalfläche, eine Steigerung der Helligkeit oder durch das Hinzufügen einer erhöhten Blinkfrequenz erfüllt werden. Das Bremslicht wird verzögerungsabhängig in drei Stufen aktiviert: Je stärker die Verzögerung, umso mehr LEDs leuchten auf. Bei einer Vollbremsung sorgt ein blinkendes Teilfeld des roten Bremslichts für eine zusätzliche Warnfunktion. Licht ist Technologie Signalleuchten 64 65

66 INTELLIGENTE LICHTSYSTEME Fahrerassistenz-System 67 Eines der ersten lichtbasierten Assistenz-Systeme war das dynamische Kurvenlicht, dessen Einführung 2003 erfolgte. Bei diesem System schwenken die Lichtmodule in Abhängigkeit vom Lenkwinkel. So wird der Sichtbereich in Kurven nahezu verdoppelt. Eine Weiterentwicklung des dynamischen Kurvenlichts stellt das Advanced Frontlighting System (AFS) dar. Hier wird neben dem Lenkwinkel noch auf die Geschwindigkeit als ein Parameter für die Ausleuchtung der Straße zurückgegriffen. Anhand dieser fahrzeuginternen Daten können mit Hilfe der Walze des VarioX -Moduls unterschiedliche Lichtverteilungen z. B. für Stadt- oder Landstraßen-, Schlechtwetteroder Autobahnlicht erzeugt werden. Noch einen Schritt weiter geht die Entwicklung der adaptiven Hell-Dunkel-Grenze (ahdg). Hierbei wird zur Erzeugung der Lichtverteilungen auf Daten aus dem Fahrzeugumfeld zurückgegriffen. Eine Kamera detektiert entgegenkommende und vorausfahrende Fahrzeuge, und mit Hilfe eines Schrittmotors wird die Walze des VarioX -Moduls innerhalb weniger Millisekunden in die benötigte Position gedreht. Somit endet der Lichtkegel immer direkt vor den entgegenkommenden bzw. hinter den vorausfahrenden Fahrzeugen. Beim blendfreien Fernlicht fährt der Autofahrer dauerhaft mit Fernlicht. Detektiert die Kamera andere Verkehrsteilnehmer, so werden diese aus der Fernlichtverteilung ausgespart. LEDs bieten zukünftig die umgekehrte Möglichkeit. Dadurch dass sie einzeln adressierbar sind, können gezielt Objekte, beispielsweise am Straßenrand spielende Kinder, angeleuchtet werden. So wird die Aufmerksamkeit des Fahrers rechtzeitig auf diese Gefahrenquellen gelenkt und ihm eine frühere Reaktion ermöglicht.

67 INTELLIGENTE LICHTSYSTEME Fahrerassistenz-System Kamerabasierte Lichtfunktionen Die Frage nach der optimalen Ausleuchtung des Verkehrsraumes beschäftigt die automobile Lichttechnik seit vielen Jahren. Einerseits sollen die Straße und ihr Umfeld möglichst hell ausgeleuchtet werden, damit der Fahrer die Objekte im Verkehrsraum sicher erkennen kann. Andererseits dürfen andere Verkehrsteilnehmer und der Fahrer selbst nicht geblendet werden. Eine möglichst gute Ausbalancierung oder gar Auflösung des Zielkonflikts zwischen Ausleuchtung, Eigen- und Fremdblendung ist eine zentrale Aufgabe unserer Lichttechnik-Spezialisten. Die klassische Lösung besteht im Umschalten zwischen Fernund Abblendlicht. Während das Fernlicht die für die Ausleuchtung der Straße optimierte Lichtverteilung gewährleistet, ist das Abblendlicht sozusagen die Kompromisslösung, um Blendung zu vermeiden. Für die Sicherheit bei Nachtfahrten stellen daher das Fern- und Abblendlicht nicht die nach dem Stand der Technik optimal mögliche Lösung dar. Eine einfache, naheliegende Verbesserung bei widrigen Wetterbedingungen besteht darin, das Fahrzeug mit speziellen Zusatzscheinwerfern wie beispielsweise Nebelscheinwerfern auszurüsten, die vom Fahrer je nach Situation zu- oder abgeschaltet werden können. Ein nächster Schritt besteht darin, diese zusätzlichen Lichtfunktionen nicht in einzelnen Zusatzscheinwerfern zu realisieren, sondern sie in den Hauptscheinwerfer zu integrieren und die Umschaltung zwischen den jeweiligen Lichtverteilungen automatisch vorzunehmen. Dies ist das Grundkonzept der AFS-Scheinwerfer- Systeme (Advanced Frontlighting System). Licht ist Technologie Intelligente Lichtsysteme 66 67

68 Advanced Frontlighting System (AFS) Das Abblendlicht stellt nur einen Kompromiss aller Teil-Lichtverteilungen dar. Daher wurde mit dem Advanced Frontlighting System ein dynamisches Lichtsystem entwickelt, das je nach Geschwindigkeit und Lenkwinkeleinschlag die bestmögliche Ausleuchtung der Fahrbahn ermöglicht. Zur Realisation wird ein VarioX -Projektionsmodul mit einer rotierenden Walze zwischen Lichtquelle und Linse benötigt. Charakteristisch für die Walze ist, dass sie zum einen unterschiedlich konturiert und zum anderen um die eigene Längsachse drehbar ist. Mit Hilfe eines Schrittmotors wird die Walze innerhalb von Millisekunden in die jeweils benötigte Position gedreht. Beim Stadtlicht, das bei Geschwindigkeiten bis 55 km/h aktiviert wird, vermeidet die waagerechte Hell-Dunkel- Grenze die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer. Zudem bietet die verbreitete Vorfeldausleuchtung das frühzeitige Erkennen von Fußgängern am Straßenrand.* Zwischen 55 und 100 km/h wird das Landstraßenlicht zugeschaltet, es ist vergleichbar mit der konventionellen Abblendlichtverteilung. Das VarioX -Modul erzeugt eine asymmetrische Lichtverteilung, so kann eine Blendung des Gegenverkehrs vermieden werden. Die Hell-Dunkel-Grenze wird angehoben, um den linken Fahrbahnrand besser auszuleuchten und eine größere Reichweite zu erzielen.* Bei Geschwindigkeiten ab 100 km/h wird das Autobahnlicht aktiviert. Die Reichweite der Lichtverteilung ist auf weite Kurvenradien bei hohen Geschwindigkeiten ausgelegt.* Das Fernlicht des AFS entspricht dem konventionellen Fernlicht. Hierbei ist keine Entblendung anderer Verkehrsteilnehmer erforderlich. Das dynamische Kurvenlicht ist ebenfalls Bestandteil des Advanced Frontlighting System. In Abhängigkeit vom Lenkradeinschlag schwenken die Scheinwerfer bis zu 15 mit und ermöglichen so eine optimale Ausleuchtung der Kurve. Mit dem Schlechtwetterlicht wird eine breitere Streuung des Lichts erzeugt und somit die Sicht bei Regen, Nebel oder Schnee verbessert. Um aber auch die Eigenblendung zu verringern, wird die Fernfeldausleuchtung verringert. * Die aufgeführten Geschwindigkeiten können je nach Hersteller variieren. AFS-Scheinwerfer-Systeme ermöglichen es, diskret vordefinierte Lichtverteilungen zu erzeugen. Die Anpassung der Lichtverteilung erfolgt in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Straßentyp und den Witterungsbedingungen, was eine enorme Verbesserung der herkömmlichen Kraftfahrzeug-Lichttechnik darstellt. Hierbei sind sich unsere HELLA Ingenieure einig: Ein äußerst geeigneter Weg, ein solch situationsabhängiges, automatisches Scheinwerfer-System zu realisieren, ist der Einsatz des sogenannten VarioX -Moduls. Hiermit lassen sich mit nur einer Xenon-Lichtquelle bis zu fünf verschiedene Lichtverteilungen erzeugen: Neben dem konventionellen Abblend- und Fernlicht können zusätzlich noch Stadt-, Autobahn- sowie Schlechtwetterlicht mit dem gleichen Scheinwerfermodul realisiert werden. Die VarioX -Technologie basiert auf dem Projektionsprinzip. Zwischen Lichtquelle und Linse befindet sich eine rotierende Frei-Form-Walze, welche um die eigene Längsachse drehbar ist. Die Mantelfläche der Walze besitzt unterschiedliche Konturen, mit denen sich verschiedene Lichtverteilungen auf der Straße abbilden lassen. Diese Konturen sowie die gesamte Geometrie der Walze können OEM-spezifisch angepasst werden. Zur Realisierung der AFS-Systeme und kamerabasierter Lichtfunktionen wird das VarioX -Modul mit einem speziellen Schwenkmodul kombiniert. Dieses arbeitet außergewöhnlich geräuscharm und weist neben besonders hoher Schwenkgeschwindigkeit und Positioniergenauigkeit eine geringe Baugröße und Schwenkmasse auf. Frei-Form-Walze

69 Adaptive Hell-Dunkel-Grenze Eine Weiterentwicklung des AFS-Systems mit statischen Lichtverteilungen ist die Kombination dieses Systems mit einer Kamera und einer entsprechenden Bildverarbeitung. Ein erster Schritt hierzu ist die adaptive Hell-Dunkel-Grenze (ahdg): Einstellung der möglichen Scheinwerferreichweite basiert auf der Kontrolle des Blendniveaus anderer Verkehrsteilnehmer. Eine störende Blendung wird so ausgeschlossen, und die maximale Abblendlichtverteilung wird geboten. Mittels einer Kamera an der Frontscheibe werden vorausfahrende und entgegenkommende Fahrzeuge erkannt und die Scheinwerfer so gesteuert, dass der Lichtkegel vor den anderen Fahrzeugen endet. Dadurch kann die Reichweite des Abblendlichts von derzeit ca. 65 m auf bis zu 200 m (3-Lux-Linie) erhöht werden. Ist die Strecke frei, schaltet das System auf Fernlicht um, sodass jederzeit eine optimale Sicht für den Fahrer gegeben ist. Zusätzlich können über die vertikale Winkelinformation der relevanten Objekte im Kamerasichtfeld Informationen über die Streckentopografie gewonnen werden, sodass im Gelände mit Höhen und Tiefen die Ausleuchtung zusätzlich verbessert wird. Die Licht ist Technologie Intelligente Lichtsysteme 68 69

70 Vertikale Hell-Dunkel-Grenze Ziel des Abblendlichts ist es, dem Fahrer eine bestmögliche Sicht zu bieten, gleichzeitig aber eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer auszuschließen. Besonders bei höheren Geschwindigkeiten und ungerader Streckenführung reicht dies jedoch häufig nicht aus. Dennoch nutzen viele Autofahrer das Fernlicht nicht, da sie befürchten, bei Gegenverkehr nicht rechtzeitig reagieren zu können und so andere Verkehrsteilnehmer zu blenden. Das blendfreie Fernlicht basiert auf dem Prinzip des ständig eingestalteten Fernlichts, vermeidet jedoch eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer. Das System, bestehend aus einer Frontkamera, leistungsfähiger Software sowie intelligenter Lichttechnik, blendet automatisch diejenigen Bereiche des Verkehrsraums aus der Fernlichtverteilung aus, die andere stören würden. Das steigert signifikant die Nutzung des Fernlichts in Nachtsituationen. Detektiert die Kamera im Verkehrsraum blendungsgefährdete Verkehrsteilnehmer, wird aus der Fernlichtverteilung automatisch der Bereich ausgeblendet, in dem sich der durch die Kamera erfasste Verkehrsteilnehmer befindet. Dabei kann dieser ausgeblendete Sektor dem detektierten Verkehrsteilnehmer sogar dynamisch folgen. Der Bereich direkt vor dem Fahrzeug ist permanent durch eine Standardlichtverteilung, vergleichbar mit dem heutigen Abblendlichtniveau, ausgeleuchtet. Die Helligkeit des veränderlichen Bereichs über der Hell-Dunkel-Grenze kann lokal angepasst werden. Eine Möglichkeit, das blendfreie Fernlicht zu realisieren, kann mittels einer speziellen Mantelfläche der drehbaren Walze im VarioX -Projektionsmodul erfolgen. Auf Basis der Bildverarbeitung und durch intelligente Einstellungen des VarioX -Moduls wird so der entgegenkommende Verkehr durch Weglassen von blendungskritischen Bereichen aus der Fernlichtverteilung herausgenommen. Für den Fahrer bleibt die Fernlichtverteilung erhalten, was im Vergleich zu herkömmlichen Systemen eine beträchtliche Erhöhung der visuellen Reichweite bedeutet. Blendfreies Fernlicht wird unter anderem im VW Touareg angewendet.

71 Dynamische Lichtfunktionen mit LED In konventioneller Technologie sind umwelt- und verkehrsspezifische Lichtverteilungen wie z. B. AFS (Advanced Frontlighting System) bereits in Anwendung. Darüber hinaus stehen diverse neuartige Systeme zur weiteren Optimierung der Ausleuchtung des Verkehrsraums seit 2008 zur Verfügung. Eine technische Herausforderung stellt nun die Umsetzung dynamischer Lichtfunktionen mittels LED-Lichtquellen dar. Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Entwicklung geeigneter Module, welche im Zusammenspiel AFS-Lichtfunktionen mit LED erzeugen. Insbesondere die Lichtverteilung eines LED-Scheinwerfers, welche sich in der Regel aus unterschiedlichen Modulen zusammensetzt, stellt besondere Anforderungen an die Genauigkeit mechatronischer Komponenten. Ein weiteres Ziel der Weiterentwicklung aktiver LED-Lichtfunktionen ist die verbesserte Ausleuchtung von Kreuzungen und langsam zu durchfahrenden Kurven. Durch Dimmen der LEDs können Kurven- und Kreuzungsbereiche weich ausgeleuchtet werden, während die Ausleuchtung einer Kurve sich an den Kurvenradius anpasst. Somit kann die Verwendung von LED- Lichtquellen schon bald zur energiesparenden Variante des Abbiegelichts avancieren. Kurz: Die Möglichkeiten der Kfz-Lichtfunktionen mit LEDs sind äußerst vielversprechend und werden zukünftig die Realisierung weiterführender Ansätze hinsichtlich einer optimierten Ausleuchtung des Verkehrsraums erlauben. Als Lichtquelle für jede Form von aktiven Scheinwerfer- Systemen können sogenannte LED-Arrays dienen. Diese bestehen aus einer Vielzahl (> 10) einzeln adressierbarer, weißer Hochleistungs-LEDs. Die Ansteuerung der LED-Chips mittels Puls-Weiten-Modulation erlaubt nicht nur das gezielte Ein- und Ausschalten einzelner Chips und somit die Modulierung der Geometrie der Hell-Dunkel-Grenze, sondern auch eine Intensitatsmodulation der Lichtverteilung. Neben der mechanikfreien Umsetzung von AFS-Lichtfunktionen bieten die LED-Arrays in Verbindung mit einer vorausschauenden Sensorik auch die Möglichkeit der Realisierung aktiver Lichtverteilungen, wie beispielsweise eines blendfreien Fernlichts. Licht ist Technologie Intelligente Lichtsysteme 70 71

72 GESETZLICHE VORSCHRIFTEN Scheinwerfer (PKW und NKW) 73 Leuchtweitenregulierung 77 Scheinwerfer-Reinigungsanlage 78 Signalleuchten 78 Um ein Fahrzeug optimal aus- bzw. nachzurüsten, muss man die gesetzlichen Bestimmungen berücksichtigen. Auf den folgenden Seiten möchten wir Ihnen die gesetzlichen Vorschriften vorstellen. Detaillierte Informationen zu den gesetzlichen Bestimmungen gemäß ECE-Regelung 48 für Montage von Front-, Seiten- und Heckbeleuchtung finden Sie in der HELLA Broschüre Gesetzliche Vorschriften für Kraftfahrzeuge und Trailer gemäß ECE-Regelung 48. Erfahrungsgemäß können sich die gesetzlichen Bestimmungen leicht ändern. Deshalb übernehmen wir keine dauerhafte Gewähr für diese Ausrüstungsvorschriften.

73 GESETZLICHE VORSCHRIFTEN Scheinwerfer (PKW und NKW) Aufgrund des Umfangs der gesetzlichen Regelungen werden an dieser Stelle nur die wichtigsten Vorschriften erläutert. In folgenden Verordnungen findet man aber alles Relevante für Hauptscheinwerfer, ihre Eigenschaften und Verwendungen: 76/761/EWG und ECE-R1 und -R2 Scheinwerfer für Fern- und Abblendlicht sowie deren Glühlampen ECE-R8 Scheinwerfer mit H1 bis H11 (außer H4), HB3- und HB4-Lampen ECE-R20 Scheinwerfer mit H4-Lampen StVZO 50 Scheinwerfer für Fern- und Abblendlicht 76/756/EWG und ECE-R48 Für Anbau und Verwendung ECE-R98/99 Scheinwerfer mit Gasentladungslampe ECE-R112 Scheinwerfer mit asymmetrischem Abblendlicht (auch LED) ECE-R119 Abbiegeleuchte ECE-R123 Advanced Frontlighting System (AFS) Licht ist Technologie Gesetzliche Vorschriften 72 73

74 Einbauvorschriften Vorderansicht 1 2 Gilt für Abblendscheinwerfer 1 Min. 600 mm 2 Max. 400 mm 3 Max mm 4 Min. 500 mm Gilt für Nebelscheinwerfer 2 Max. 400 mm 5 Min. 250 mm 6 Max. Nebelscheinwerfer < = Abblendscheinwerfer Scheinwerfer für Abblendlicht Scheinwerfer für Fernlicht Anzahl Zwei Anzahl Zwei oder vier In der Breite In der Höhe Elektrische Schaltung Einschaltkontrolle Sonstiges Max. 400 mm vom äußersten Punkt 500 bis 1200 mm zulässig Paarweise Zuschaltung von zusätzlichen Scheinwerfern zum Abblend- und/oder Fernlicht ist zulässig. Beim Übergang zum Abblendlicht müssen alle Fernscheinwerfer gleichzeitig abschalten. Grüne Kontrollleuchte Sind die Scheinwerfer mit Gasentladungslampen ausgestattet (Fern- und Abblendlicht), müssen eine automatische Leuchtweitenregelung und eine Scheinwerfer-Reinigungsanlage verbaut sein. Diese Anforderungen gelten auch bei nachträglichen Umrüstungen von bereits im Verkehr befindlichen Fahrzeugen, die nach dem 1. April 2000 umgerüstet werden. In der Breite In der Höhe Elektrische Schaltung Einschaltkontrolle Sonstiges Keine besonderen Vorschriften, aber so angebracht, dass der Fahrer nicht von Reflexionen gestört wird Keine besonderen Vorschriften Paarweise Zuschaltung von zusätzlichen Fernscheinwerfern zum Abblend- und Fernlicht ist zulässig. Beim Übergang zum Abblendlicht müssen alle Fernscheinwerfer gleichzeitig abschalten. Blaue Kontrollleuchte Die Lichtstärke aller einschaltbaren Fernscheinwerfer darf Candela nicht überschreiten. Die Summe der Referenzzahlen darf nicht größer als 100 sein.

75 max. 400 mm*** min. 600 mm** min. 250 mm* max mm Scheinwerfer für Nebellicht (optional) Anzahl In der Breite In der Höhe Elektrische Schaltung Zwei, Farbe Weiß oder Hellgelb Keine besonderen Vorschriften Nicht höher als die Scheinwerfer für Abblendlicht, nach ECE aber min. 250 mm Mit Abblend- und Fernlicht. Auch mit Begrenzungslicht möglich, wenn die Lichtaustrittsfläche der Nebelscheinwerfer nicht mehr als 400 mm vom äußersten Punkt der Breite entfernt ist. Tagfahrlicht Der Gesetzgeber erlaubt unterschiedliche Anbauvarianten. Vorgegeben sind jedoch die einzuhaltenden Abstände und Abstrahlwinkel. * Bei Verwendung als Positionslicht muss die Mindestanbauhöhe 350 mm und der maximale Abstand von außen 400 mm betragen. ** Bei Fahrzeugen mit einer Breite von < 1300 mm muss der Abstand mindestens 400 mm betragen. *** Bei Verwendung als Positionslicht max. 400 mm. Wird die Leuchte nur für die Tagfahrlicht-Funktion eingesetzt, entfällt diese Einschränkung. Bei Verwendung von Tagfahrlicht als Positionsleuchte ist gemäß ECE-R48 das serienmäßige Positionslicht dauerhaft stillzulegen. Zu weiteren Gesetzesvorgaben und Anbauvorschriften informieren Sie sich bitte im Internet oder in einer qualifizierten Werkstatt. Detailliertere Informationen finden Sie in der Montageanleitung. Licht ist Technologie Gesetzliche Vorschriften 74 75

76 Typprüfnummern am Scheinwerfer Für lichttechnische Einrichtungen an Fahrzeugen gibt es nationale und internationale Bau- und Betriebsvorschriften, nach denen die Einrichtungen hergestellt und geprüft werden müssen. Für Scheinwerfer gibt es besondere Genehmigungszeichen, die an der Abschlussscheibe oder am Gehäuse zu finden sind. Ein Beispiel Auf einer Abschlussscheibe ist zu lesen HC/R 25 E1 02 A 44457: Kennzeichen HC/R bedeutet: H für Halogen-, C für Abblendund R für Fernlicht. Der Schrägstrich zwischen C und R bedeutet, dass Abblendund Fernlicht nicht gleichzeitig eingeschaltet werden können (H4-Hauptscheinwerfer). Die folgende Referenzzahl informiert über die Lichtstärke des Fernscheinwerfers. Die Kennzeichnung E1 sagt aus, dass der Scheinwerfer in Deutschland zugelassen wurde. 02 A deutet darauf hin, dass sich im Scheinwerfer eine Begrenzungsleuchte (Standlicht) befi ndet (A), deren Vorschrift zum zweiten Mal nach Erscheinen (02) geändert worden ist. Den Abschluss bildet die fünfstellige Typprüfnummer, die für jede Scheinwerfer-Bauartgenehmigung individuell erteilt wird. Hilfe zur Entschlüsselung der Ziffern und Buchstabenkombinationen von Scheinwerfern Auf dem Scheinwerfergehäuse (s. Abb. oben) sind sämtliche Scheinwerfer-Ausführungen aufgeführt, die in einem Fahrzeugtyp Verwendung finden.

77 Scheinwerfer-Ausführung ECE-Regelung 1 A Begrenzungslicht B Nebellicht C Abblendlicht R Fernlicht CR Fern- und Abblendlicht C/R Fern- oder Abblendlicht Kennzeichnung Beleuchtungsstärke-Referenzzahlen Fernlicht 7,5; 10; 12,5; 17,5; 20; 25; 27,5; 30; 37,5; 40; 45; 50 pro Scheinwerfer (in Deutschland sind max. vier gleichzeitig eingeschaltete Fernscheinwerfer zugelassen, und die Referenzzahl 100 bzw. 480 lx gilt als max. Wert, der nicht überschritten werden darf) ECE-Regelung 8, 20 (nur H4) HC Halogen-Abblendlicht HCR Halogen-Fern- und -Abblendlicht HC/R Halogen-Fern- oder -Abblendlicht ECE-Regelung 98 DC Xenon-Abblendlicht DR Xenon-Fernlicht DC/R Xenon-Fern- oder -Abblendlicht Gleichzeitiger Betrieb ist untersagt. ECE- Regelung 123 X Advanced Frontlighting System Scheinwerfer-Verkehrsrichtung Linksverkehr kein Pfeil: Rechtsverkehr Links- und Rechtsverkehr GESETZLICHE VORSCHRIFTEN Leuchtweitenregulierung Seit 1993 schreibt der Gesetzgeber eine LWR bei Neufahrzeugen vor. Die Vorschriften sind in den Richtlinien 76/756/EWG und der ECE-R48 zu finden. Licht ist Technologie Gesetzliche Vorschriften 76 77

78 GESETZLICHE VORSCHRIFTEN Scheinwerfer-Reinigungsanlage Für Europa sind die hauptsächlichen Anforderungen: Die Reinigungssysteme unterliegen hinsichtlich ihrer Reinigungswirkung einer Typprüfung gemäß ECE-R45. Seit 1996 besteht eine Ausstattungspflicht bei Verwendung von Scheinwerfern mit Gasentladungslampen entsprechend ECE-R48. Wasservorrat für 25 oder 50 Reinigungszyklen (Klasse 25, Klasse 50) Reinigungswirkung von > 70 % an einem bis auf 20 % des ursprünglichen Lichtstroms verschmutzten Scheinwerfer Funktionsfähig bis 130 km/h und von 10 C bis +35 C GESETZLICHE VORSCHRIFTEN Signalleuchten Aufgrund des Umfangs der gesetzlichen Regelungen werden an dieser Stelle nur die wichtigsten Vorschriften erläutert. In folgenden Verordnungen findet man aber alles Relevante für Signalleuchten, ihre Eigenschaften und Verwendungen: 76/759/EWG, ECE-R6, StVZO 54 Blinkleuchten vorn, hinten und seitlich 76/758/EWG, ECE-R7, StVZO 51 und 53 Begrenzungs- und Schlussleuchten vorn und hinten 77/540/EWG, ECE-R77, StVZO 51 Parkleuchten vorn und hinten ECE-R87 Tagfahrleuchten 77/539/EWG, ECE-R23, StVZO 52 Rückfahrscheinwerfer 76/758/EWG, ECE-R7, StVZO 53 Bremsleuchten 77/538/EWG, ECE-R38, StVZO 53d Nebelschlussleuchten 76/760/EWG, ECE-R4, StVZO 60 Kennzeichenleuchten ECE-R3 Rückstrahler

79 Blinkleuchten vorn, hinten und seitlich Begrenzungsleuchten (PKW) vorn Anzahl vorn Zwei Anzahl Zwei oder vier Anzahl hinten Zwei oder vier Farben Weiß, bei gelben Hauptscheinwerfern auch gelb Anzahl seitlich (optional) Eine pro Seite Anbau Die Anordnung ist gleich dem der vorderen Blinkleuchten. Farbe In der Höhe Gelb Zwischen 350 mm und 1500 mm zulässig Sonstiges Über 1600 mm breite Fahrzeuge und Anhänger benötigen Begrenzungsleuchten (nach vorn). In der Breite Max. 400 mm vom äußersten Punkt der Karosserie, mindestens 600 mm auseinander An der Seite Anbauhöhe zwischen 350 mm und 1500 mm und max mm vom vorderen Fahrzeugumriss Elektrische Schaltung Ein elektronischer Warnblinkgeber besteht aus einem Taktgeber, der Lampen über ein Relais einschaltet. Außerdem verfügt er über eine Kontrollschaltung die stromabhängig arbeitet, welche beim Ausfall einer Lampe die Blinkfrequenz verändert. Die Frequenz der Blinksignale liegt zwischen 60 und 120 pro Minute. Alle Blinkleuchten einer Seite müssen synchron arbeiten. Einschaltkontrolle Grüne Kontrollleuchte Sonstiges Für die Überwachung der Blinkanlage gibt es je nach Anforderung verschiedene Funktionskontrollen (Einkreis-, Zweikreis-Kontrolle) Schlussleuchten Bremsleuchten Anzahl Farbe In der Höhe In der Breite Elektrische Schaltung Sonstiges Zwei oder vier Rot Zwischen 350 mm und 1500 mm zulässig Max. 400 mm vom äußersten Punkt der Karosserie, mindestens 600 mm auseinander Keine besonderen Vorschriften Bei einer Doppelfunktion (Brems-, Schlusslicht) muss das Lichtstärkenverhältnis der Einzelfunktionen mindestens 5 zu 1 betragen. Anzahl Farbe In der Höhe In der Breite Elektrische Schaltung Zwei der Kategorie S1 oder S2 und eine der Kategorie S3 Rot Zwischen 350 mm und 1500 mm zulässig, zentrale Bremsleuchte min. 850 mm, aber max. 150 mm unter der obersten Bezugskante des Fahrzeugs Max. 400 mm vom äußersten Punkt der Karosserie, mindestens 600 mm auseinander Durch einen Schalter am Bremspedal werden die Leuchten aktiviert. Sonstiges Die Bremsleuchte der Kategorie S3 (zentrale Bremsleuchte) darf mit keiner anderen Leuchte ineinandergebaut sein. Licht ist Technologie Gesetzliche Vorschriften 78 79

80 Nebelschlussleuchten Kennzeichenleuchten Anzahl Eine oder zwei Anzahl Je nach Anforderung ein bis zwei Leuchten Farbe Rot Farbe Weiß In der Höhe Zwischen 250 mm und 1000 mm zulässig Anbau Keine besonderen Vorschriften In der Breite Der Abstand zur Bremsleuchte muss mindestens 100 mm betragen. Elektrische Schaltung Keine besonderen Vorschriften Elektrische Schaltung Die Nebelschlussleuchten dürfen nur funktionieren, wenn Abblend-, Fern- oder die Nebelscheinwerfer eingeschaltet sind. Sie müssen unabhängig von den Nebelscheinwerfern ausgeschaltet werden können. Sonstiges Das hintere Kennzeichen muss so beleuchtet sein, dass es auch noch in 25 m Entfernung lesbar ist. Die Mindestleuchtdichte auf der gesamten Fläche muss mindestens 2,5 cd/m 2 betragen. Einschaltkontrolle Gelb, vor 1981 zugelassene Fahrzeuge auch grün Sonstiges Die sichtbare leuchtende Fläche darf nicht mehr als 140 cm 2 betragen. Die Leuchte darf erst bei Sichtweiten unter 50 m eingeschaltet werden. Rückfahrleuchten Parkleuchten Anzahl Farbe In der Höhe In der Breite Elektrische Schaltung Ein oder zwei Weiß 250 mm bis 1200 mm zulässig Keine besonderen Vorschriften Die Schaltung funktioniert nur bei eingeschalteter Zündung und eingelegtem Rückwärtsgang. Anzahl Farbe In der Höhe In der Breite Elektrische Schaltung Je nach Anforderung zwei vorn und zwei hinten oder auf jeder Seite eine Weiß Zwischen 350 mm und 1500 mm zulässig Max. 400 mm vom äußersten Punkt der Karosserie, mindestens 600 mm auseinander Die Parkleuchten müssen auch funktionieren, ohne dass andere Leuchten eingeschaltet sind. Sonstiges In der Regel wird die Funktion der Parkleuchte von den Schlussleuchten übernommen. Seitenmarkierungsleuchten Tagfahrleuchten Anzahl Je nach Fahrzeuglänge Anzahl Zwei vorn Farbe Gelb Farbe Weiß In der Höhe Zwischen 250 mm und 1500 mm zulässig In der Höhe Zwischen 250 mm und 1500 mm zulässig An der Seite Max mm vom vorderen Fahrzeugumriss und max mm vom hinteren Fahrzeugumriss In der Breite Max. 400 mm vom äußersten Punkt der Karosserie, mindestens 600 mm auseinander Elektrische Schaltung Keine besonderen Vorschriften Elektrische Schaltung Die Tagfahrleuchten müssen sich automatisch ausschalten, wenn die Abblendscheinwerfer eingeschaltet werden.

81 Einbauvorschriften Seitenansicht Seitenmarkierungsleuchten (SML) Seitenmarkierungsrückstrahler (SMR) Vorgeschrieben bei Fahrzeugen > 6 m Länge, bei Fahrzeugen < 6 m zulässig SML/SMR: max mm (vom hinteren Fahrzeugumriss) 2 Alle: max mm 3 Fahrtrichtungsanzeiger: max mm SML/SMR: max mm (vom vorderen Fahrzeugumriss) 4 SMR: max. 900 mm, SML: 1500 mm 5 SML/SMR: min. 250 mm 6 SMR/SML: min. 250 mm, Fahrtrichtungsanzeiger: 350 mm 7 SMR: max. 900 mm, SML/Fahrtrichtungsanzeiger: 1500 mm Einbauvorschriften Heckansicht Seitenmarkierungsleuchten (SML) Seitenmarkierungsrückstrahler (SMR) Gilt für Fahrtrichtungsanzeiger/Bremsleuchte/Schlussleuchte/ Rückstrahler: max. 600 mm 2 Gilt für Fahrtrichtungsanzeiger/Schlussleuchte/Rückstrahler 3 Hochgesetzte Bremsleuchte: min. 850 mm 4 Heckleuchte: min. 350 mm 5 Heckleuchte: max mm 6 Hochgesetzte Bremsleuchte: max. 150 mm unter Heckleuchte oder 3 Licht ist Technologie Gesetzliche Vorschriften 80 81

82 Typprüfnummern an den Signalleuchten Für lichttechnische Einrichtungen an Fahrzeugen gibt es nationale und internationale Bau- und Betriebsvorschriften, nach denen die Einrichtungen hergestellt und geprüft werden müssen. Für Signalleuchten gibt es besondere Genehmigungszeichen, die auf der Leuchte zu finden sind. Ein Beispiel Auf einer Leuchte ist zu lesen RS1 IAF 02 E1 Æ 31483: R steht für Schlussleuchte, S1 für Bremsleuchte, IA für Rückstrahler, F für Nebelschlusslicht, und 02 bedeutet, dass die Vorschrift zum zweiten Mal nach Erscheinen geändert worden ist. Diese Merkmale sind in der Heckleuchte integriert Die Kennzeichnung E1 sagt aus, dass die Leuchte in Deutschland zugelassen wurde. Der Pfeil gibt die Einbauvorrichtung der Leuchte an und zeigt daher stets zur Fahrzeugaußenseite. Ist kein Pfeil vorhanden, so kann die Leuchte hinten rechts oder links eingebaut werden. Zum Schluss folgt die fünfstellige Typprüfnummer. Hilfe zur Entschlüsselung der Ziffern und Buchstabenkombinationen von Signalleuchten A Begrenzungsleuchte AR Rückfahrleuchte F Nebelschlussleuchte IA Rückstrahler R Schlussleuchte S1 Bremsleuchte 1 Vordere Blinkleuchte (unterschiedliche technische Auslegung) 1a Vordere Blinkleuchte (unterschiedliche technische Auslegung) 1b Vordere Blinkleuchte (unterschiedliche technische Auslegung) 2a Hintere Blinkleuchte 5 Zusätzliche seitliche Blinkleuchte (für Fahrzeuge bis 6 m Länge) 6 Zusätzliche seitliche Blinkleuchte (für Fahrzeuge länger als 6 Meter) SM1 Seitenmarkierungsleuchte (für alle Fahrzeuge) SM2 Seitenmarkierungsleuchte (für Fahrzeuge bis 6 m Länge)

83 I cd ECE USA ECE USA ECE USA ECE USA ECE USA ECE USA ECE USA ECE USA S B ZB BL ZR NES PO BL Die zulässigen Lichtstärkewerte sind je nach Funktion unterschiedlich groß. Veränderungen der Bewegung (Bremsen = 60 cd) haben stärkere Lichtsignale als die für Position und Orientierung (Schlusslicht = 4 cd). S Schlusslicht B Bremslicht ZB Zusätzliches Bremslicht BL Blinklicht ZR Rücklicht NES Nebelschlussleuchte PO Positionslicht Licht ist Technologie Gesetzliche Vorschriften 85 83

84 HELLA KGaA Hueck & Co. Kunden-Service-Center Rixbecker Straße Lippstadt/Germany Tel.: (0,14 /Min. aus dem deutschen Festnetz) Fax: (0,06 je Verbindung) Internet: HELLA KGaA Hueck & Co., Lippstadt 9Z SCH/08.11/6.5 Printed in Germany