Z2, Lichtsysteme

• Quotient aus dem auf eine Fläche auftreffenden Lichtstrom und der Fläche definiert. In Lux (lx)
• Wir nehmen Beleuchtungsstärke als Helligkeit wahr.
• Sonne im Sommer - 100'000lx, im Winter - 10'000 lx
• 100W Glühlampe, 1 Meter Abstand = ca. 100 lx

• Wirkungsgrad oder die Effizienz einer Lampe und wird in Lumen pro Watt (lm/W) angegeben.
• Ein höherer Wert deutet auf eine höhere Effizienz hin. Die Lichtausbeute ist ein wichtiger Wert zum Vergleichen von Leuchtmitteln und Lampen.

• Die Farbtemperatur einer Glühlampe beschreibt, wie warm oder kalt ihr Licht ist.
• Sie wird in Kelvin (K) angegeben.
• Um das Licht einer Glühlampe genau zu beschreiben, vergleichen Wissenschaftler sie mit einem idealen Lichtgeber, dem Planc’schen Strahler. 

• Gasfüllung Halogen (Brom, Jod),
• Wolfram-Draht wird erhitzt.
• Damit der verdampfende Wolfram-Draht setzt Atome frei, welche sich mit dem Halogen verbinden
• Die Verbindung wird wieder zersetzt und der Wolfram-Draht nimmt sein eigenes Atom wieder auf.
• Ergibt Verlängerung der Lebensdauer
  • Steigt die angelegte Spannung um 5% steigt der Lichtstrom um 20%
  • Lebensdauer nimmt um ca. 50% ab.

• Lumineszenz Strahler (35W)
• elektrischer Strom durch ein Xenon Gas geleitet. Dadurch entsteht ein Plasma, das Licht aussendet.
• Prozess ist nicht auf thermische Anregung zurückzuführen, sondern auf die elektrische Energie, die in Licht umgewandelt wird.
• Ist Tageslichtähnlicher (kaltes Licht)
• D3/D4 Lampen ohne giftiges Quecksilber
• Ab D5 kleinere Leistungsaufnahme (25W), dennoch 1/3 mehr Lichtstrom als H7
• 30kV benötigt zum Zünden der Lampe, 85V Wechsel-Spannung während Betrieb
• >2000 lm, Pflicht für automatische Leuchtweitenregulierung / Scheinwerfereinigungsanlage (VTS Art. 74 Abs. 4)

• Zwei verschiedene Versionen
  • Bi-Xenon-Reflexionsscheinwerfer
    • Lampe wird im Scheinwerfer verschoben mittels Elektromagnet (D2R)
  • Bi-Xenon-Projektionsscheinwerfer
    • Umschaltung über eine Blende, welche den Abstrahlwinkel verändert (D2S)

• ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement mit einem pn-Übergang
• Leuchtdioden erzeugen nur ein einfarbiges Licht.
• Mit den Dotiersubstanzen Indium, Gallium und Stickstoff = Blau bis Grün reichen.
• Mit Indium, Gallium, Aluminium und Phosphor =  Grün bis Rot ausstrahlen.
• Das Wärmeproblem wie bei Gleichrichterdioden, durch den fliessenden Strom und die Schwellenspannung.
• Ein LED-Chip weist in einem Matrixaufbau auf einer Fläche von wenigen Quadratmillimetern bis zu mehreren hundert Leuchtdioden bzw. Leuchtdiodenfunktionen auf.

• Weisses Licht kann nicht direkt mit einer LED erzeugt werden.  
• Kombination aus drei Leuchtdioden mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau verwendet
• oder man regt mit einer blau oder ultraviolett strahlenden Leuchtdiode einen Fluoreszenz-Farbstoff an
  •  blau leuchtende LED wird teilweise mit Phosphor-Leuchtschicht versehen, die einen Teil des blauen Lichtes in gelbes Licht umwandelt. Somit werden alle Spektralfarben erzeugt, die für weisses Licht erforderlich sind. 

• Lichtausbeutung
  • von Leuchtdioden liegen von 20 - > 100 lm/W
  • Max. Lichtausbeutung sogar > 300 lm/W
• Farbtemperatur kann eingestellt werden. 
  • Je nach Halbleitermaterial und Filter
  • Im Automobilbereich Farbtemperatur > 5'000 K

• Epoxidharzlinse
  • Schützt Halbleiterchip 
  • Bestimmt Abstrahlwinkel und Wirkungsgrad
• Reflektorwanne auf Kathode 
  • Rückstahlung Licht von Halbleiterchip
  • Stromanschluss N-Leiter 
  • Kühlung des Chips

• Bedrahtete Leuchtdioden (DIP):
  • älteste Bauform 
  • LED-Spots und Leuchtstofföhren 
• SuperFlux: 
  • Deutlich Leistungsstärker
  • bis zu 4 Chips, grosser Abstrahlwinkel
• SMD-LED: 
  • oberflächenmontierte LED
  • intensiv leuchten: Blink-, Brems- und Tagfahrlichtern
• High-Power-LEDs:
  • leistungsstark und widerstandsfähig
  • benötigt effizientes Thermomanagement
• COB-LEDs:
  • modernste LED
  • grosser Abstrahlwinkel, hohe Leuchtkraft
  • homogene Ausleuchtung
  • ideal für flexible Anwendung

• Vorteile:
  • Die Lichtfarbe der LEDs entspricht nahezu dem Tageslicht.
  • Eine lange Lebensdauer der LEDs
  • Ein bedeutend geringerer Energieverbrauch (Reduzierung des CO2-Ausstosses)
  • Eine effizientere Bauraumnutzung ¡ LEDs sind extrem schnell schalt- und dimmbar
  • Freiheit und Vielfältigkeit im Styling der Scheinwerfer.
• Nachteile:
  • Geringe Leuchtstärke einer einzelnen LED
  • kürzere Lebensdauer von Hochleistungs-LEDs
  • hohe Stückkosten
  • Hochleistungs-LEDs müssen zwingend gekühlt werden
  • Benötigen eine konstant geregelte Stromquelle

• müssen zwingend mit dem vorgeschriebenen Konstantstrom betrieben werden, damit weisses Licht abgestrahlt wird. 
• PWM-Ansteuerung mit Konstantstrom für weisse LEDs
  • Die PWM Funktion bietet den entscheidenden Vorteil, dass bei einer Dimmung der Farbton konstant gehalten wird, da die Höhe des Stromes konstant bleibt und nur die Pulsdauer variiert wird. 

• Eine organische Leuchtdiode (Organic Light Emitting Diode) ist ein leuchtendes Dünnschicht-Element (Flächenstrahler) aus organischen halblleitenden Materialien.
• Ist nur 1 mm dick
• Kann auf biegsame Substrate aufgedruckt werden
• Die Farbe des erzeugten Lichts wird durch die Art des verwendeten Materials bestimmt.
• Die Effizienz einer OLED ist mit der einer Energiesparlampe zu vergleichen.

• Extrem homogenes Licht mit hohem Kontrast
• Licht lässt sich stufenlos dimmen (mehr Spannung = mehr Licht)
• Licht lässt sich in Segmente aufteilen, welche einzeln ansteuerbar sind
• Leichteinheit benötigt keine Reflektoren, Lichtleiter oder ähnliche Optiken
• Leichte, flache Bauweise vergrössert die Designfreiheit

• Laserdiode ähnlich wie LED
• Pn-Übergang ist hochdotiert und wird mit hohem Stromdichten betrieben
• Wahl des Halbleitermaterials bestimmt die Farbe des Laserstrahls
• Laserdioden sind 10x kleiner als LED

• Lichtstrahl wird an den polierten und verspiegelten Enden der Sperrschicht teilweise reflektiert.
• Zwischen diesem optischen Resonator wird die Strahlung verstärkt und verlässt an der teildurchlässigen, kleinen Stirnfläche als Laser strahl die Laserdiode.
• Wellenlänge zwischen 600 nm und 900 nm 
• Nahezu nur eine Wellenlänge, also fast monochromatisch

Monochromatisch ist ein lichtspezifischer Begriff, und weist aber ebenfalls auf die gleiche Spektralfarbe des emittierten Lichtes hin. Also bedeutet dieses Wort ebenfalls «gleiche Wellen länge» oder «gleiche Frequenz». 

1. Laserdioden erzeugen einen blauen Laserstrahl, welche in einem Umlenkprisma in ihrer Breite reduziert werden.
2. Sammellinse werden die Laserstahlen gebündelt, bevor sie vom Umlenkspiegel auf den Phosphor-Kon verter geleitet werden.
3. Konverter wandelt das blaue in weisses Licht.

• sehr viel Licht bei minimalem Platzbedarf
• 10x kleiner als herkömmliche LED
• Bauraum und Gewicht kann eingespart werden

• Vorallem als Zusatz-Fernlicht zum LED-Fernlicht
• Leuchtweite bis 600m
• > 70 km/h ein / < 50 km/h aus. 

• Höhere Lichtintensität = grössere Reichweite
• Höhere optische Effizienz (Verhältnis von erzeugtem Licht zur Lichtausbeute auf der Strasse)
  • Laser 70% / LED 40%
• Kleinere Bauweise = freier in der Anordnung der Laserscheinwerfer
• Kleinere Energieaufnahme

• Konstante Leuchtweite des Lichts, je nach Beladungszustand
• Vorschrift seit 1998 (mechanisch oder automatisch) 
• Automatische LWR Vorschrift für Xenon und LED > 2000 lm

• Quasi statisch = Ladungsänderung ausgleichen mittels Niveausensor (hauptsächlich auf HA)
• Dynamisch = Änderung der Neigungszustände während der Fahrt, Sensoren an VA und HA notwendig, sowie weitere Signale wie Geschwindigkeit/Bremsen etc. 

• Niveau-Sensoren VA und HA
• Kalibrierung der Höhengeber

• Abbiegelicht (statisch)
  • Einschaltbedingungen:
    • Automatische Fahrlichtsteuerung eingeschaltet
    • Blinkerbetätigung (bei <40km/h)
    • Lenkwinkeleinschlag
    • Geschwindigkeit <70 km/h
    • Gierrate
    • Rückwärtsgang
• Dynamisches Kurvenlicht
  • In Abhängigkeit des Lenkeinschlages
  • Scheinwerfer auch asynchron steuerbar

• Lichtassistent mit dem Ziel die Ausleuchtung der Strasse zu optimieren
• Andere Verkehrsteilnehmer dürfen nicht geblendet werden 
•  

• Erkennt über Lichtsensoren, Geschwindigkeit und Kamera ob Fernlicht sinnvoll ist und schaltet dieses selbständig um.
• Erkennt mittels Kamera entgegenkommende Fahrzeug bis 600m
• Erkennt vorausfahrende Fahrzeuge bis 400m
• Erfassungsbereich nach vorne ca. 30°.

• Aktuelle Schwarz/Weiss Bildsensoren können zusätzlich durch Filter rote Farbinformationen aufnehmen.
• Jeder Pixel kann einen Helligkeitswert aufnehmen.
• 1’024 x 512 Pixel (= ca. 500’000 Pixel)

• Adaptiver Fernlicht-Assistent
• Aktiver Spurhalte-Assistent
• Verkehrsschilderkennung
• Distanzregelung
• Hindernisserkennung

• Extrem ungünstige Witterungsbedingungen wie Nebel oder starker Schneefall
• Schlecht eigenbeleuchtete Verkehrsteilnehmer wie Fahrradfahrer, kleine Zweiräder oder Fuss gänger
• Fahrsituation wie enge Kurven, steile Kuppen und Senken, rechtswinkliger Verkehr von links und rechts
• Differenzierung unterschiedlicher Lichtquellen, reflektierende Verkehrsschilder