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Licht-Technologie:Wie selbstfahrende Autos mit Fußgängern kommunizieren

DLD-Lichttechnologie bei Daimler

Ein Stoppschild, vom Scheinwerfer auf die Straße projiziert: Das Autolicht der Zukunft übermittelt Botschaften.

Die Scheinwerfer der Zukunft machen viel mehr als nur hell leuchten. Sie projizieren Zebrastreifen und Botschaften auf die Straße - oder ganze Filmsequenzen.

Nachtfahrten sind keine helle Freude. Heute so wenig wie vor hundert Jahren. Damals brachten Karbidlampen kaum Licht ins Dunkel: Halb blind plumpste der Fahrer von einem Schlagloch ins nächste. Für Städte mit schummriger Gasbeleuchtung war das Dauerfernlicht dagegen zu hell. Folglich war die Durchfahrt mit Beleuchtung vielerorts verboten. Vorteil der elektrischen Scheinwerfer ab 1913: Sie waren nicht unbedingt heller, ließen sich aber per Knopf ausschalten. Man sparte sich also das Aussteigen, um an den Stadtgrenzen die Lampen zu löschen.

An dem ständigen An und Aus hat sich seit den Kutschenlampen im Prinzip wenig geändert: Heute strahlt das Fernlicht noch immer möglichst weit. Mit der Folge, dass sich im dicht besiedelten Deutschland fast immer jemand geblendet fühlt. Manuelles Auf- und Abblenden ist auf Dauer mühsam. Deshalb sinkt der Fernlichtanteil bei Überlandfahrten schnell unter 50 Prozent. In der Praxis hält sich der erfahrbare Fortschritt trotz modernster LED-Lichttechnik daher in Grenzen. Von einem intelligenten Permanentfernlicht träumen die Entwickler bisher vergeblich.

Hochleistungstechnik aus dem Kino

Dabei beschwor BMW schon 2003 die Vorzüge eines punktgenauen Pixellichts: "Diese neue, frei programmierbare Scheinwerfer-Technologie basiert auf dem sogenannten DMD-Prinzip (Digital Micromirror Device), bei dem mikrokleine, steuerbare Spiegel die Aufgabe des herkömmlichen Scheinwerferreflektors übernehmen." Die Hochleistungstechnik aus dem Kino sollte völlig neue Funktionen ermöglichen. Zum Beispiel ein raffiniertes System zur Blendvermeidung: Statt ein entgegenkommendes Auto komplett abzuschatten, legt das Pixellicht nur einen schmalen Grauschleier über die Augenlinie des entgegenkommenden Verkehrsteilnehmers. Der Mini-Projektor kann zudem Lichtfelder in Form von Abbiegepfeilen als Navigationshinweise auf die Straße projizieren. In die Serie hat es diese Einblendung von Informationssignalen allerdings noch nicht geschafft.

Der Weg aus der Unterhaltungsindustrie in die Autowelt ist mühsam. Auch die Leuchtdioden brauchten Jahrzehnte, um alle Anforderungen an die Helligkeit eines Scheinwerfers zu erfüllen. Das Pixellicht scheiterte nicht an der Lichtausbeute, sondern an den hohen Temperaturen in der Fahrzeugfront. Im Labor funktionierten die Lichtgrafiken als Wegweiser auf der Straße problemlos. Im Serienfahrzeug brannten die Halbleiter bei Temperaturen von bis zu 110 Grad Celsius einfach durch.

Auch das LED-Licht entwickelt sich weiter

Lange scheuten die Halbleiterhersteller die aufwendige Weiterentwicklung ihrer Mikrospiegel. Im Inneren eines Scheinwerfers wird es 30 Grad Celsius heißer als in einem relativ leicht zu kühlenden Kinoprojektor. Erst die Konkurrenz auf dem Fernsehmarkt brachte das Projekt ins Rollen: 2013 zeichnete sich ab, dass LED-Mattscheiben auch für das ambitionierte Heimkino groß genug werden. Die DMD-Hersteller mussten sich nach neuen Abnehmern im Massenmarkt umsehen. Und plötzlich lohnten sich die Investitionen in temperaturfeste DMD-Chips.

Ende 2013 begann Texas Instruments damit, seine Mikrospiegel im Format einer großen Briefmarke automobiltauglich zu machen. "Wir wussten in den vergangenen drei Jahren nicht, ob alle technischen Probleme lösbar sind", verrät Gunter Fischer, Leiter der Karosserieentwicklung Exterieur bei Mercedes. Jetzt hat der DMD-Scheinwerfer in Zusammenarbeit mit Hella grünes Licht für die Serienentwicklung bekommen.

Auch die LED-Entwickler haben die Zeit genutzt: Zusammen mit Osram und Infineon präsentierten Mercedes und Hella in diesem Herbst ein Pixellicht auf Basis der Leuchtdioden. Zusammen mit Forschern des Fraunhofer Instituts gelang es, bis zu 1024 Lichtpunkte hoch verdichtet in einen Halbleiter zu packen. Die Mikro-Glitzerquader lassen sich ebenfalls einzeln ansteuern und können die Fahrbahn punktgenau erhellen. Während die Mikrospiegel das Licht einer externen Quelle nur reflektieren und für dunkle Zonen einfach vernichten, werden die LEDs nur bei Bedarf aktiviert und strahlen daher äußerst energieeffizient: Ein wichtiger Vorteil für Elektrofahrzeuge.