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Laserlicht-Scheinwerfer an BMW i8.

Laserlicht für mehr Sicht bei Dunkelheit: Das gegenüber LED-Scheinwerfern deutlich hellere Laserlicht erhöht die Verkehrssicherheit. Dass sich nachts deutlich mehr Verkehrsunfälle ereignen als bei Tageslicht liegt unter anderem daran, dass Gefahrenstellen zu spät erkannt werden. Wie lässt sich die Verkehrssicherheit bei Dunkelheit erhöhen?

Für Carsten Setzer, Leiter des Bereichs Autolampen bei der OSRAM GmbH in München, und  Christian Amann, Leiter der Abteilung Lichtsysteme der BMW Group, lag die Antwort auf der Hand: Das Fernlicht muss so weit verbessert werden, dass es eine ebenso gute Sicht auf die Straße ermöglicht wie das Tageslicht. Die beiden nominierten Technologen entwickelten zusammen mit ihren Teams ein System, das diese Anforderungen erfüllt und mittlerweile in den ersten Serienfahrzeugen zum Einsatz kommt. Das Herzstück ist eine Laserlichtquelle, die einen scharf gebündelten weißen Lichtstrahl mit hoher Intensität und Effizienz erzeugt. Das neu entwickelte Laser-Fernlicht leuchtet 600 Meter weit.

Bei der Entwicklung der Lichtquelle für den weltweit ersten Laser-Frontscheinwerfer hatten die beiden Manager und ihre Teams ein Paradoxon zu lösen: Zum einen ist ein Laserstrahl eine fast punktförmige – und damit ideale – Lichtquelle, aber er erzeugt Prinzip bedingt nur eine Wellenlänge, also einfarbiges Licht. Zum anderen wird für einen Scheinwerfer weißes Licht benötigt – ein Gemisch mehrerer Farben. Dies kann kein Laser liefern. Um dieses Paradoxon zu lösen griffen die Forscher zu einem in der Theorie bekannten, aber noch nicht industriell realisierten Trick: Sie fokussierten das Licht des blau leuchtenden Lasers auf eine spezielle Keramik, die einen Teil davon in gelbes Licht umwandelt. Durch das Mischen von gelbem und blauem Lichtanteil gelang es ihnen, einen engen weißen Lichtpunkt zu erzeugen, dessen Durchmesser kaum größer ist als der des ursprünglichen Laserstrahls.

Damit sich diese Technik in die Praxis umsetzen ließ, mussten die Experten um Dr. Carsten Setzer bei OSRAM zunächst mehrere fundamentale Technologiebausteine der Laserlichtquelle realisieren, unter anderem eine hauchdünne, bei 2000 °C gebrannte Hochleistungskeramik für die Lichtumwandlung. Alle bis dahin bekannten sogenannten Konversionswerkstoffe hielten dem intensiven blauen Laserstrahl nicht stand oder erhitzten sich so stark, dass die Lichtumwandlung nicht mehr funktionierte. Darüber hinaus entwickelten und validierten die Forscher sämtliche Prozesse und Anlagen zur Herstellung der Lichtquelle nach den anspruchsvollen Automobilstandards.

Die Scheinwerferentwickler um Christian Amann integrierten die helle weiße Lichtquelle in den Scheinwerfer eines BMW i8. So konnten sie den Sichtbereich des Fahrers bei Dunkelheit deutlich verbessern. Der Laser-Scheinwerfer reicht rund 600 Meter weit. Er ergänzt ein konventionelles LED-Fernlicht, das die Straße bis zu 300 Meter ausleuchtet. Der „blendfreie Fernlichtassistent“ sorgt dafür, dass entgegenkommende und vorausfahrende Fahrzeuge aus dem Lichtkegel ausgeblendet und nicht durch den Lichtstrahl geblendet werden. Amman und sein Team ergänzten das extrem helle Fernlicht zudem durch ein spezielles Sicherheitssystem. Es sorgt dafür, dass der Laser-Scheinwerfer bei einem Unfall oder einer technischen Störung automatisch abgeschaltet wird – und damit keine für menschliche Augen schädliche blaue Laserstrahlung austreten kann.

Die Technologie, die in der Branche für viel Aufsehen sorgt, hat bei OSRAM bereits zahlreiche Arbeitsplätze in Deutschland gesichert. Zudem plant das Unternehmen, die Fertigungskapazitäten deutlich auszubauen. Damit soll ein neu entstehender Markt für weißes Laserlicht bedient werden, für den ab 2018 ein starkes Wachstum erwartet wird. Die bewusste Entscheidung, möglichst früh mit einer neuen Technologie an den Markt zu gehen, hat sich gelohnt. OSRAM und BMW sind auf diesem Markt Vorreiter und haben durch ihre Pionierarbeit den Markt für weitere Anwendungen geöffnet.

Entwickelten das Pkw-Laserlicht: Dr. Carsten Setzer, OSRAM; Dipl.-Ing. Christian Amann, BMW group (v.l.n.r.).

Die beiden Wissenschaftler sind mit ihrer Innovation für den Deutschen Forschungspreis 2016 nominiert.
©Fotos: Ansgar Pudenz.

Entwickelten das Pkw-Laserlicht: Dr. Carsten Setzer, OSRAM; Dipl.-Ing. Christian Amann, BMW group (v.l.n.r.).

Entwickelten das Pkw-Laserlicht: Dr. Carsten Setzer, OSRAM; Dipl.-Ing. Christian Amann, BMW group (v.l.n.r.).

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