Im Forschungsprojekt HipE entwickeln die HELLA GmbH & Co. KGaA und das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe in Soest einen Prototypen für einen hochauflösenden Scheinwerfer mit Laserlichtquelle.

Die Mobilität ist ein wesentlicher Antrieb unserer Gesellschaft und der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit Deutschlands. Mit der Zunahme im Individualverkehr steigt automatisch auch die absolute Zahl der Fahrten bei Nacht an. Der prozentuale Anteil liegt bei etwa 20 Prozent. Trotz des auf den ersten Blick niedrigen Anteils sind die Folgen während dieser Fahrten fatal:

• 33 % aller in Deutschland 2016 tödlich verunglückten Verkehrsteilnehmer starben bei Dunkelheit und Dämmerung.
• Nach einer amerikanischen Studie (Sullivan & Flannagan 2001 – Characteristics of Pedestrian Risk in Darkness) steigt darüber hinaus die Wahrscheinlichkeit für Fußgängerunfälle bei Dunkelheit um den Faktor 4,14 und für Unfälle durch Kollision mit Tieren um den Faktor 4,60.

Die Idee, das Licht im Verkehrsraum dorthin zu bringen, wo es der Fahrer und die anderen Verkehrsteilnehmer für die Fahraufgabe benötigen, kann mittels einer volladaptiven Lichtverteilung mit hoher Auflösung realisiert werden. Damit wird dem Fahrer in typischen Fahrsituationen ermöglicht, Gefahren früher zu erkennen und schneller reagieren zu können. Für eine Anpassung der Lichtverteilung an die jeweilige Verkehrssituation müssen sowohl die Scheinwerfer als auch eine entsprechende Sensorik im Fahrzeug verbaut sein.

Das Forschungsprojekt HipE (Hochinnovative pixelierte Leuchtstoffe für laserbasierte Emissionen im Scheinwerfer) startete im März 2016 und wird über einen Zeitraum von drei Jahren aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Die HELLA GmbH & Co. KGaA, einer der weltweit führenden Automobilzulieferer für Licht und Elektronik, und das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe in Soest arbeiten in diesem Projekt gemeinsam an einem möglichen Lichtsystem der Zukunft.

Zur gleichzeitigen Erfüllung verschiedener technischer Anforderungen müssen vollständig neue Wege beschritten werden. Bauraum verkleinern, Effizienz steigern, Lichtqualität verbessern und Sicherheit erhöhen – die Anforderungen an Scheinwerfer steigen stetig. Um diese zu erfüllen, werden immer häufiger hochauflösende Systeme eingesetzt. Insbesondere scannen-den Laser-Systemen kommt dabei eine hohe Bedeutung zu. Sie sind nicht nur effizient, da sich einzelne Lichtpixel bedarfsgerecht aktivieren lassen, sondern haben auch eine besonders hohe Leuchtdichte. Mehr Licht tritt durch eine kleinere leuchtende Fläche aus. Dadurch können Bauelemente wie Reflektoren kleiner ausfallen, was eine kompaktere Bauform der Scheinwerfer ermöglicht.

Um adaptive Lichtfunktionen auf der Straße abbilden zu können, die sich dadurch auszeichnen, dass sie sich automatisch den Verkehrs- und Umgebungslichtverhältnissen anpassen, wie etwa blendfreies Fernlicht, muss zunächst die kurzwellige, blaue Laserstrahlung in breitbandige, weiße Strahlung umgewandelt werden. Die Lichtfarbe ist in Europa gesetzlich durch die Economic Commission for Europe (ECE) vorgegeben. Die Konversion von blauer in weiße Strahlung geschieht mithilfe von Leuchtstoffen.

Das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe überprüft im Rahmen des HipE-Projektes unterschiedliche Materialien auf ihre Eignung – etwa im Hinblick auf ihre Konversionseigenschaften und ihre Wärmeausbreitung – und optimiert sie. HELLA entwickelt ein neues mechatronisch-optisches Konzept für den Aufbau eines kompletten Scheinwerfer-Moduls. Der Licht- und Elektronikexperte untersucht etwa, welche optischen Systeme geeignet sind, den Anforderungen an eine kompaktere Bauform und höherer Effizienz Rechnung zu tragen. Darüber hinaus entwirft HELLA einen Demonstrator als Anschauungsmodell, in dem die neuen Komponenten verbaut sind. Ziel ist es, die im Projekt entwickelten Technologien zur Serienreife zu bringen.

Das Projekt „HipE“ (EFRE-0800146) wird durch den Europäischen Fond für regionale Entwicklung Nordrhein-Westfalen (EFRE.NRW) gefördert.

Abbildung 1: Prinzipdarstellung eines LASER-Scanner Moduls auf Reflexionsbasis