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LED-Scheinwerfer im Auto Frontscheinwerfer aus 1024 LED-Pixeln sorgt für bessere Sicht

Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

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Besser ausgeleuchtet und damit sicherer: Forscher des Verbundprojektes µAFS haben einen Frontscheinwerfer entwickelt, der weniger blendet und trotzdem permanentes Fernlicht bietet.

Um jeden Lichtpunkt unabhängig zu steuern, stellt ein Gold-Nanoschwamm den Kontakt zwischen den einzelnen Pixeln und dem Treiber-Chip her.(Bild: Fraunhofer IZM)
Um jeden Lichtpunkt unabhängig zu steuern, stellt ein Gold-Nanoschwamm den Kontakt zwischen den einzelnen Pixeln und dem Treiber-Chip her.
(Bild: Fraunhofer IZM)

Nachtfahrten sind für Autofahrer besonders anstrengend: Denn in der Dämmerung oder nachts passieren statistisch die meisten Unfälle. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM hat zusammen mit Infineon, Osram, Hella und Daimler im Verbundprojekt µAFS ein adaptives Frontbeleuchtungssystem aufgebaut: Vier LED-Chips mit jeweils 256 Pixel, also 1024 Pixel, können robust mit dem Treibelektronik-Chip verbunden werden.

Mit dem Scheinwerfer ist permanentes Fernlicht möglich, er blendet andere Verkehrsteilnehmer weniger und die Lichtverteilung lässt sich anpassen. Etwa an den Straßenverlauf, dem Gegenverkehr sowie Abstand und Position zu anderen Verkehrsteilnehmern.

Es sind immer nur die Pixel aktiv, die gerade benötigt werden. Das ist meist nur um die 30% der insgesamt verfügbaren Lichtleistung des Gesamtsystems und damit sehr energieeffizient, da auf der Lichtquelle nur dort Licht erzeugt wird, wo es im Verkehrsraum benötigt wird. Aktuell werden die LED-Chips in Scheinwerfern verbaut. Die Experten vom IZM waren im Projekt dafür zuständig, den Kontakt zwischen den einzelnen Pixeln und dem Treiber-Chip herzustellen, um jeden Lichtpunkt unabhängig steuern zu können. Bei einer Pixelgröße von nur 125 µm keine leichte Aufgabe.

Gold-Nanoschwamm sorgt für robuste Verbindung

Notwendig ist die bereits erwähnte robuste Verbindung und ein guter thermischer Kontakt, damit der Chip nicht überhitzt. Für den Kontakt verwenden die Forscher eine Gold-Zinn-Legierung strukturiert auf den Chip aufgetragen. Allerdings konnten bisher so feine Rasterstrukturen mit Zwischenabständen von 15 µm, wie sie für den LED-Chip benötigt werden, nicht umgesetzt werden. Im nächsten Ansatz arbeiten die Forscher an einem Gold-Nanoschwamm: Das ist eine nanoporöse Goldstruktur, die sich wie ein Schwamm zusammendrücken lässt und sich so an die Topografie anpasst.

Denn bisherige Lösungen haben Nachteile: LED-Beleuchtungssysteme sind relativ groß und teuer: Pro Lichtpunkt ist eine LED notwendig. Bis zu 80 einzelne Leuchtdioden werden heute üblicherweise zu einem System zusammengeschaltet. Um auf der Straße einen zusammenhängenden Lichtkegel zu erzeugen, muss jedoch jede LED über eine eigene, exakt ausgerichtete Optik verfügen.

Bei einem anderen Ansatz kommt als Lichtquelle Laserlicht oder ein LC-Display mit LED-Beleuchtung zum Einsatz, das situationsabhängig bestimmte Bereiche der Lichtverteilung ausblendet. Da Licht erzeugt und wieder absorbiert wird, ist diese Lösung wenig energieeffizient. Gleiches gilt für die Methode, bestimmte Bereiche durch mechanische Blenden abzuschatten. Beim letztgenannten System können zudem nur relativ große Bereiche gezielt ausgeleuchtet oder abgedunkelt werden.

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