Automobile Licht- und Displaytechnik

Transkript

1 Lichttechnisches Institut Automobile Licht- und Displaytechnik von Pof. Uli Lemme D. Kal Manz D. Diete Kooß Dipl.-Ing. Kasten Klinge Wintesemeste 2004/2005

2 Inhalt Mo Mo Mo Mo Mo Mo Mo Mo Mo Mo Mo Mo Lichtbescheibung Das Auge Gastvotag: Wallaschek Lichtmesstechnik Regelweke, Licht und Fabe Psychophysik Visuelles System Lichtquellen und Leuchten Lichtlenkung und Scheinwefe Adaptive Scheinwefe, CAN-Bus Anzeigeinstumente, Displays Faheassistenzsysteme, Nachtsicht

3 Administatives Teilnehmeliste Teminändeungen Untelagen weden pe zugeschickt Exkusion Geplant fü nächstes Jah

4 Liteatu Licht und Beleuchtung, Hans-Jügen Hentschel, Hüthig Buch Velag GmbH, 2002 Handbuch de Beleuchtung, Host Lange, ecomed Velagsgesellschaft, 5. Auflage, 1992 Gundlagen de Photometie, Otto Reeb, Velag G. Baun, Kalsuhe, 1962 Gundlagen de Lichttechnik, E. Helbig, 1972 Gundlagen de Lichttechnik, Siegfied Kokoschka, Kalsuhe 2003 Gundlagen de Lichttechnik aus fahzeugtechnische Sicht, Kasten Klinge, Kalsuhe 2003 DIN 5031, Stahlungsphysik im optischen Beeich und Lichttechnik

5 Liteatu Lichttechnik und optische Wahnehmungssicheheit im Staßenvekeh, Ecket Velag Technik, 1993 Sehen und Vekeh, B. Gambeg-Danielsen Spinge-Velag,1967; Gundlagen de Lichttechnik - Kompendium, Dietich Gall Richad Pflaum Velag, 2004 Auge und Gehin - Neuobiologie des Sehens, David H. Hubel Spektum de Wissenschaft, 1989 Systemtheoie de visuellen Wahnehmung, G. Hauske B.G. Teubne Stuttgat, 1994 Auge Bille Auto, Wene D. Bockelmann Spinge-Velag, 1987

6 Motivation Visuelle Infomationsaufnahme Lichtezeugung Lichtveteilung Scheinwefe Leuchten Signalleuchten Displays Licht sogt fü Oientieung Sicheheit Wohlbefinden

7 Sichtbae Stahlung - Licht Licht Elektomagnetische Stahlung Ausbeitungsgeschwindigkeit c = m/s Wellenlänge λ = 380 nm nm Chaakteisieung Wellenlänge ode Fequenz Intensität Monochomatische Stahlung Eng begenzte Wellenlängenbeeich Spektalfabe c = λ ν

8 V(λ) - Funktion 1 0, nm Wellenlänge [nm] V(λ) 380 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,000015

9 Methoden de Lichtbescheibung Wellenoptik Licht ist eine elektomagnetische Welle Quantenoptik Licht ist ein Teilchen Stahlenoptik Licht ist ein unendlich dünne Stahl Lichttechnische Optik

10 Wellenoptik Lichtgeschwindigkeit c = λ ν Bechungsindex λ = λ 0 / n λ 0 : Wellenlänge im Vakuum Luft: n = 1,0003 Wasse: n = 1,333 Kunststoffe: n = 1,50 Gläse: n = 1,56...1,65 Diamant: n = 2,42 c 0 : Lichtgeschwindigkeit im Vakuum Lichtgeschwindkeit und Wellenlänge: abhängig vom Medium

11 Reflexion und Bechung Reflexionsgesetz ε 1 = ε 1 Medium 1 Bechungsgesetz sin ε1 sin ε 2 = n n 2 1 ε 1 ε 1 ' n 1 Medium 2 n 2 ε 2

12 Beugung des Lichtes : Pupillenadius d : Duchmesse des Beugungsscheibchens f : Abstand Pupille zu Netzhaut Beugung begenzt das Auflösungsvemögen des Auges

13 Wellenoptik Intefeenz Technische Bedeutung: Lase Antieflexschichten Polaisation Natüliches Licht: unpolaisiet Technische Bedeutung: Kontast Steuung Polaisationsfilte Intensität Amplitude de Lichtwelle

14 Quantenoptik Lichtstahlung = Photonenstom Enegie eines Photons: E = h ν E: Enegie eines Photons h: Plancksches Wikungsquantum h = 6, Ws² ν : Fequenz des Photons Masse eines Photons: m = h ν c 2 m: Masse eines Photons c: Lichtgeschwindigkeit

15 Stahlenoptik - Geometische Optik Newton'sche Abbildungsgleichungen x x' = f f' y' f y = x (-a) a' y F F' y' F,F : Bennpunkte f,f : Bennweiten (-x) (-f) f' x'

16 Lichttechnische Optik Beücksichtigt Gesetzmässigkeiten aus: Wellenoptik Quantenoptik Geometische Optik Psychophysikalische Untesuchungen Efoschen Wikung des Lichtes auf den Menschen Lichttechnische Gößen Bescheiben Wikung des Lichtes auf den Menschen

17 Physikalische Stahlungsbewetung Stahlung monochomatische Stahlung Kontinuumsstahlung Spektum Glühlampe Leuchtstofflampe 120 8,00E+10 7,00E ,00E+10 Bestahlungsstäke [el] Intensität [el] 5,00E+10 4,00E+10 3,00E+10 2,00E ,00E ,0 350,0 400,0 450,0 500,0 550,0 600,0 650,0 700,0 750,0 800,0 Wellenlänge [nm] 0,00E Wellenlänge [nm]

18 LED - Stahlung Weitgehend monochomatische Stahlung Ezeugung von weissem Licht duch Leuchtstoffe ode Mehchip-Fabmischung Lumiled oyalblau 1W Lumiled LED oyalblau Lumiled wamweiss 1W Lumiled LED wamweiss 1,00 1,00 0,90 0,90 0,80 0,80 0,70 0,70 0,60 0,60 In ten sität [el.] 0,50 0,40 In ten sität [el.] 0,50 0,40 0,30 0,30 0,20 0,20 0,10 0,10 0, , Wellenlänge [nm] Wellenlänge [nm]

19 Sonnenstahlung Extateestische Bestahlungsstäke 1400 W/m² Bestahlungsstäke auf de Edobefläche 1000 W/m² W m 2 µm

20 Raumwinkel Ebene Winkel Mittelpunkt Zwei Geaden Umschließen eine Fläche Raumwinkel Mittelpunkt Zwei Flächen / Kegelobeflächen mit gleiche Mittelachse Umschließen ein Volumen

21 Wiksame Fläche Wiksame Fläche A ε A cos ε Ausstahlwinkel α

22 Raumwinkel, gafische Dastellung da 1 Auf Kugelobefläche pojiziete Fläche Stahlung titt aus Fläche aus Detail: P Ω AK = 2 Uspungsfläche Kugelobeflächenabschnitt s

23 Raumwinkel, Definition Raumwinkel: Quotient aus Fläche de Kugelkalotte duch Quadat des Kugeladius Name: Raumwinkel Einheit: Steadiant [ s ] Zeichen: Ω ode ω [ Omega ] Einheitsaumwinkel Ω 0 = 1 s

24 Raumwinkel, Heleitung Flächenelemente Katesische Koodinaten df = e x dydz + e Kugelkoodinaten df y dxdz + e z dxdy = e sin ddϕ + e sin 2 Obefläche eine Kugel F = 2π π ϕ = 0 = 0 df dd ϕ + e ϕ dd

25 Raumwinkel, Heleitung = = = π ϕ ϕ sin d d e F Flächenstück eine Kugelobefläche = = = π ϕ ϕ sin d d F ω 2 F =

26 Raumwinkel, Beechnung ω = sin d d ϕ = 2 π(cos - cos ) ϕ 2π = P ω = 2π(cos 1 -cos 2 ) 1 2

27 Raumwinkel, Zahlenwete Vollaum Halbaum Keiskegel mit α= π s 2π s 1 s 4π s 2π s 1 s