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Autoscheinwerfer : Dioden an die Macht!

  • -Aktualisiert am

Aufbau eines LED-Scheinwerfers Bild: F.A.Z.

Die LED-Technik erobert den Autoscheinwerfer. Designer schätzen sie für Lichtfarbe und Gestaltungsfreiheit, Techniker für niedrigen Energieverbrauch und ihre Langlebigkeit.

          5 Min.

          Die Zukunft des Lichts erforscht Michael Kleinkes in absoluter Dunkelheit. „Schwarz ist nicht gleich schwarz“, erläutert der promovierte Physiker im Lichtkanal des Automobilzulieferers Hella. Der Lichtkanal ist ein 140 Meter langes Stück Landstraße in einer fensterlosen Halle. Um zu zeigen, dass auch Licht nicht gleich Licht ist, beginnt Kleinkes seine Demonstration mit den Originalscheinwerfern eines VW Käfers aus den sechziger Jahren. Angenehm warm und vertraut ist deren Licht, doch schon in 50 Metern Entfernung wäre ein Fußgänger nicht mehr zu erkennen.

          Wie ein ehrgeiziger Koch bei einem ausgiebigen Festmahl versucht Kleinkes mit jedem neuen Gang den vorhergehenden zu übertreffen. Lichtjahrzehnte ziehen so rasch an uns vorbei. Die Halogenscheinwerfer aus den siebziger Jahren, schon mit asymmetrischer Ausleuchtung von Fahrbahn und Gegenspur. Es folgen Xenon-Scheinwerfer, basierend auf Gasentladungslampen, die ihren Siegeszug Anfang der neunziger Jahre begann und später noch mit einer automatischen Leuchtweitenregelung aufgewertet wurden.

          Der Hauptgang besteht aus dem von Hella für den aktuellen Audi A8 produzierten Scheinwerfer. Für Licht und Sicht in allen Lebenslagen sorgen hier Leuchtdioden (LED - lichtemittierende Diode, eine Diode ist ein elektrisches Bauelement, das Strom nur in einer Richtung passieren lässt und in der anderen Richtung als Isolator wirkt). Diese Halbleiter gelten als Leuchtmittel der Zukunft, sie verdrängen derzeit Glüh- und Gasentladungslampen aus Büros und Straßenlaternen - und wohl auch im Auto der Zukunft.

          Das Halbleitermaterial besteht aus einer Schicht mit Elektronenüberschuss (n-dotiert), in der p-dotierten Schicht herrscht Elektronenmangel. Unter elektrischer Spannung bewegen sich die Elektronen von n zu p. An der Grenzschicht „rekombinieren“ sie mit „Löchern“, Gitterstellen, in denen Elektronen fehlen. Es wird Energie (Licht) in Form von Photonen frei.

          LED haben drei Vorteile gegenüber den heute vorherrschenden Lampen. Erstens halten sie ewig, jedenfalls länger als ein normales Autoleben, das selten mehr als 8000 Stunden reiner Nutzungszeit währt. Zweitens benötigen LED zumindest in der Theorie von allen Leuchtmitteln die geringste elektrische Leistung. Würde man alle in Europa neugebauten Fahrzeuge mit LED statt Glühlampen ausrüsten, betrüge die CO2-Ersparnis 400 000 Tonnen pro Jahr, rechnet der Zulieferer Automotive Lighting vor. Drittens strahlen LED-Leuchten sehr weißes Licht ab. Die Lichtfarbe entspricht mit 6000 Kelvin in etwa der des Sonnenlichts, das soll müde Autofahrer wach halten.

          Ein Neuling ist die LED zwar im Scheinwerfer, nicht aber im Automobil. Schon vor 20 Jahren entstanden die ersten Bremsleuchten, noch länger hat die Glühlampe im Kombi-Instrument ausgedient. Daher ist bekannt, dass die Lebensdauer tatsächlich kein Problem darstellt. Vorausgesetzt die Entwickler sorgen für ausreichende Kühlung, denn bei Temperaturen von mehr als 40 Grad Celsius altert die Diode rasch. Hightech-Scheinwerfer werden deshalb mit bis zu drei Lüftern ausgestattet.

          Für den Wärmenachschub sorgt die LED selbst, mehr als zwei Drittel der elektrischen Leistung geht verloren. Allerdings verdoppelt sich der Wirkungsgrad durch die technische Weiterentwicklung alle vier Jahre. In den Laboren von Osram knackte 2011 eine (allerdings rote) LED die Marke von 60 Prozent. Mit der Energieeffizienz, dem zweiten großen Versprechen der LED-Technik, steht es also noch nicht zum Besten. Die in den Premiumfahrzeugen von Audi, BMW und Mercedes-Benz derzeit erhältlichen LED-Scheinwerfer bewegen sich auf dem Niveau der besten Xenon-Lösungen. Bestenfalls fünf Watt Leistung sind beim Abblendlicht je Scheinwerfer zu sparen, das macht bei einer realistischen Einschaltdauer von 1000 Stunden nur zehn Kilowattstunden in einem Autoleben.

          Bleibt das Argument der dem Tageslicht entsprechenden Lichtfarbe. Bei eigenen Testfahrten konnten wir es mehrfach verifizieren: LED-Licht führt dazu, dass die beleuchteten Gegenstände und Landschaften in ihren natürlichen Farbspektren erscheinen. Dieser subjektive Eindruck wird durch Studien untermauert. So hat Hella-Fachmann Kleinkes Versuche mit Autofahrern unternommen. Im Schnitt nahmen diese das LED-Licht um 20 Prozent heller wahr - auch wenn die physikalisch messbare Leuchtdichte völlig identisch mit dem vergleichsweise gefahrenen Xenonlicht war.

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