Lichtdurchlässigkeit, Temperaturresistenz, UV-Beständigkeit: Materialien, die in Autoscheinwerfern als optische Elemente eingesetzt werden, müssen hohe Anforderungen erfüllen. So wie drei PLEXIGLAS® und PLEXIMID® Formmassen im LED Intelligent Light System von Automotive Lighting, das Mercedes-Benz in seiner C-Klasse verbaut.

Autofahrer müssen auch bei Dämmerung und Dunkelheit gut auf Gefahrensituationen reagieren können. Dafür setzen Automobilhersteller und Zulieferer immer lichtstärkere Leuchtmittel ein. Doch ganz gleich ob Halogentechnik, Xenon-Licht oder LEDs – sie alle haben etwas gemeinsam: Die Leuchtmittel benötigen ein sie umgebendes Material, das ihr Licht gezielt auf die Straße lenkt. Bei Scheinwerfern übernahmen diese Aufgabe lange Zeit profilierte Streuscheiben. Heutzutage erfolgt die Lichtverteilung mittels numerisch kalkulierter Freiform-Reflektoren oder anspruchsvoller Projektionsmodule direkt im Scheinwerfer. Diese zeichnen sich folglich durch ästhetisch attraktive klare Abdeckscheiben aus. 

Intelligentes Licht 

„Die verschiedenen Funktionen eines Scheinwerfers stellen dabei unterschiedliche Anforderungen an das verwendete Material“, erläutert Klaus Kratschmann, ID-Verantwortlicher bei Automotive Lighting. Etwa bei dem LED Intelligent Light System, das Automotive Lighting seit 2013 für Mercedes herstellt, übernehmen zwei Projektionsmodule gemeinsam die Abblendlichtfunktion. Die Flexibilität dieser Module übertrifft die Möglichkeiten von Xenon-Licht: So passt sich die Lichtverteilung an die Fahrgeschwindigkeit und die Umgebungssituation an. „Der Scheinwerfer leuchtet die Fahrbahn dadurch situationsspezifisch aus“, erläutert Dr.-Ing. Ernst-Olaf Rosenhahn, Leiter Scheinwerfer-Innovationen bei Automotive Lighting. Dazu werden die Module mit LED-arrays, Vorsatzoptiken und einer Projektionslinse aus PLEXIGLAS® Heatresist FT 15 bestückt. „Das Material bietet für unsere Anwendung eine optimale Lichttransmission“, so Henning Weinhold, Lichttechniker bei AL. Auch kommt es mit dem Marken-Polymethylmethacrylat (PMMA) von Evonik nicht zu optisch störenden bunten Farbsäumen aus dem Randbereich der Linsen. Grund dafür sind die geringe optische Doppelbrechung des Materials und die gleichzeitig hohe Abbé-Zahl, die geringe Dispersionseffekte garantiert.

Außerdem ist PLEXIGLAS® absolut farblos und transparent. Damit wird ein weiteres Merkmal der LEDs sichtbar: Sie bieten eine dem Tageslicht ähnliche Lichtfarbe und sind dadurch für die Augen des Fahrers angenehmer. Diese optische Qualität bleibt bei PLEXIGLAS® dauerhaft erhalten. Das Material verliert auch nach mehreren Jahren nichts von seiner hohen Transmission und bietet eine konstant hohe Lichtausbeute. Dabei können dem Material auch die hohen Temperaturen nichts anhaben, die in einem Scheinwerfer herrschen.

Wärme aushalten 

Denn bei all ihren Vorteilen für Scheinwerfer stellen LEDs das verwendete Material gleichzeitig auf eine harte Probe: Je nach LED-Typ und Bauweise der Optiken können durchaus Temperaturen von weit über 100 Grad Celsius entstehen – und das auch über eine längere Betriebsdauer.

Trotzdem dürfen sich Abdeckungen, Linsen und Lichtleiter nicht verformen, verfärben oder trübe werden. „Das ist bei transparenten Kunststoffen wahrlich keine Selbstverständlichkeit. Materialien wie Polycarbonat und sogar seine temperaturbeständigen Varianten vergilben mit der Zeit. Dadurch verringert sich die Lichtausbeute und die optische Brillanz geht verloren“ erläutert Martin Mohrmann, Senior Technical Marketing Manager Automotive bei Evonik. Spezielle PLEXIGLAS® Formmassen hingegen sind für unterschiedliche Temperaturanforderungen optimiert, so etwa hält PLEXIGLAS® Heatresist FT15 der Wärmebeanspruchung in den Projektionsmodulen problemlos stand.

Für noch höhere Temperaturen eignet sich die Spezialformmasse PLEXIMID®, chemisch korrekt Polymethylmethacrylimid (PMMI). Es bleibt unter thermischer Dauerbelastung völlig stabil: Transmission, Gelbwert und Trübung verändern sich auch bei einem Vierzig-Tage-Dauertest bei 150 Grad Celsius kaum. Eingesetzt wird es daher in vielen Scheinwerfern der aktuellen Mercedes-Benz-Baureihen als Lichtleiter im fackelförmig geschwungenen Tagfahrlicht. In diesem Bauteil werden die LEDs sehr nah hinter dem Lichtleiter verbaut, daher entstehen schnell Temperaturen von bis zu 130 Grad. Mit PLEXIMID® bleibt die Lichtausbeute auch nach vielen Jahren gleich hoch. „Das ist wichtig, schließlich geht es beim Tagfahrlicht darum, dass das Auto auch von anderen gut gesehen werden kann“, erläutert Mohrmann. 

Homogenes Aussehen 

Zur Sichtbarkeit tragen auch die Blinker bei, die bei dem LED Intelligent Light System aus sechs einzelnen Optiken bestehen. Das Besondere: Die Designer haben auf eine farbige Abdeckung verzichtet und sich für die farblose Standardformmasse PLEXIGLAS® 8N entschieden. Diese verfügt über eine gute Wärmeformbeständigkeit, die sich für die vergleichsweise geringe Temperaturbeanspruchung in diesem Bauteil eignet. „Uns war es wichtig, für die Mercedes-Benz C-Klasse reduzierte, puristische Formen zu schaffen, die ihre intelligente Technik betonen“, so Stefan Handt, Leiter Design Exterieur Lights & Parts bei Mercedes-Benz.

Da die LEDs der Blinkleuchte gelbes Licht emittieren, konnten wir durch glasklares PLEXIGLAS®, das Farben exakt darstellt, auf eine farbige Abdeckung für den Fahrtrichtungsanzeiger verzichten. So entsteht ein attraktiver Gesamteindruck des Scheinwerfers.“ Die Scheinwerfer prägen dann das charakterstarke, markentypische Gesicht der Mercedes-Benz C-Klasse. Gesehen und erkannt werden.

Informationen zum Konzern
Evonik ist eines der weltweit führenden Unternehmen der Spezialchemie. Der Fokus auf attraktive Geschäfte der Spezialchemie, kundennahe Innovationskraft und eine vertrauensvolle und ergebnisorientierte Unternehmenskultur stehen im Mittelpunkt der Unternehmensstrategie. Sie sind die Hebel für profitables Wachstum und eine nachhaltige Steigerung des Unternehmenswerts. Evonik ist mit mehr als 35.000 Mitarbeitern in über 100 Ländern der Welt aktiv und profitiert besonders von seiner Kundennähe und seinen führenden Marktpositionen. Im Geschäftsjahr 2016 erwirtschaftete das Unternehmen bei einem Umsatz von 12,7 Mrd. Euro einen Gewinn (bereinigtes EBITDA) von 2,165 Mrd. Euro.

Über Performance Materials

Das Segment Performance Materials wird von der Evonik Performance Materials GmbH geführt. Im Mittelpunkt der weltweiten Aktivitäten des Segments stehen die Entwicklung und Herstellung von polymeren Werkstoffen sowie Zwischenprodukten vor allem für die Gummi- und Kunststoffindustrie sowie für die Agroindustrie. Das Segment erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2016 mit rund 4.400 Mitarbeitern einen Umsatz von 3,2 Milliarden €.