Succes op de steeds competitievere automarkt is voorbehouden aan degenen die goed ontworpen producten combineren met een aantrekkelijk design, bijvoorbeeld door de perfecte integratie van koplampen. Onderzoekers van Fraunhofer hebben een nieuwe verlichtingstechnologie ontwikkeld die ontwerpers meer vrijheid geeft om voertuigen met een onconventionele styling te creëren en die ook bestuurders en autofabrikanten extra voordelen biedt. Het prototype wordt gepresenteerd op de LASER World of PHOTONICS-beurs van 24 tot 27 juni, 2019.

Het Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF in Jena heeft een nieuwe generatie voertuigverlichting ontwikkeld die niet alleen de wettelijke en auto-industrie-eisen voor verlichtingsprestaties en functionaliteit overtreft, het is ook efficiënter, compacter en aanzienlijk flexibeler dan de huidige systemen wat betreft hun locatie op het voertuig.

200, 000 micro-optische elementen per koplamp

Op de LASER World of PHOTONICS-beurs van dit jaar, wetenschappers van Fraunhofer IOF zullen het tweede functionele prototype presenteren van een gesegmenteerde grootlichteenheid die lichtverstrooiing minimaliseert. De unit is gebaseerd op een multi-aperture projector die al enkele jaren continu in ontwikkeling is. 200, 000 micro-optische elementen richten het licht optimaal in de rijrichting van het voertuig.

De segmenten kunnen indien nodig worden gedeactiveerd, individueel of in groepen, zonder vertraging. Gecombineerd met moderne voertuigsensortechnologieën, dit maakt het mogelijk om effectief te voorkomen dat het grootlicht tegemoetkomende automobilisten verblindt. In aanvulling, het ontwerp vereist aanzienlijk minder installatieruimte in vergelijking met conventionele systemen.

Verminderde verblinding

Niet alleen kan het licht specifiek gedimd worden voor tegemoetkomend verkeer, het is zelfs mogelijk om voetgangers en b.v. fietsers zonder verlichting worden gehinderd door verblinding. Dit verhoogt het veiligheidsniveau voor alle weggebruikers.

"We ontwikkelen de koplamp als onderdeel van het WISA-project SSL—StructuredSpotLight—met interne financiering van Fraunhofer. Interne onderzoeksprojecten met commerciële relevantie maken interinstitutioneel precompetitief onderzoek mogelijk en leggen de basis voor latere industriële ontwikkelingsprojecten, " zegt Stephanie Fischer, onderzoeksmedewerker bij de afdeling Micro-Optical Systems van Fraunhofer IOF.

Het project steunde op een groep adviseurs van autofabrikanten en leveranciers van onderdelen. Zo konden ze input leveren over de gewenste parameters van het groot- en dimlicht en over de mechanische ontwerpvereisten. Tot de deelnemers van de groep behoren bekende merknamen als AUDI, HELLA, Trilux en OSRAM.

Functie volgt ontwerp

De autofabrikanten profiteren de komende jaren van een aanzienlijk grotere creatieve vrijheid bij het ontwerpen van koplampen. Ontwerpers zijn dus volledig vrij om te beslissen of ze de koplampen aan de buitenranden van de neus van het voertuig installeren, zoals gewoonlijk wordt gedaan, of als een smalle strook over het midden.

Het systeem maakt namelijk een zeer kleine inbouwdiepte mogelijk en biedt veel meer vrijheid in maatvoering en vorm. "De koplampen hoeven niet langer rechthoekig te zijn:de ontwerper kan elke andere gewenste vorm kiezen, ", zegt Stephanie Fischer. "De ruimtevereisten van grotere optische eenheden beperkte ontwerpmogelijkheden in het verleden."

In aanvulling, het nieuwe systeem verhoogt de LED-lichtopbrengst. Bijvoorbeeld, bij dimlicht gaat slechts 35 procent van de lichtopbrengst verloren, een uitstekende waarde voor LED-koplampen. Deze verhoging van de efficiëntie verbetert ook de energiebalans in het voertuig en verhoogt de acceptatieniveaus voor automobieltoepassingen.

De grootlichtunit bestaat uit twee modules, elk met zeven individueel regelbare LED-clusters. In totaal vier collimatielenzen richten het licht van de LED-clusters op twee tandem-lensarrays. Deze micro-optische elementen zorgen voor de verdeling van het licht van de afzonderlijke LED's. Duizenden microlenzen leiden het licht nauwkeurig naar de betreffende verlichtingssegmenten. Elk segment kan in een fractie van een seconde worden in- of uitgeschakeld door de in totaal 24 LED's individueel aan te sturen.

Productieproces in eigen beheer ontwikkeld

Voor de eerste keer, rechthoekige polymeerlenzen van verschillende afmetingen werden gebruikt om nauwkeuriger lichtmodellering te bereiken. De kleinste variant meet 0,045 mm x 0,180 mm. Hier ontwikkelde Fraunhofer IOF zijn eigen nieuwe productiemethode voor rechthoekige lenzen, het "High Five" grijswaardenlithografiesysteem. High Five is niet alleen in staat om extreem fijne microstructuren te produceren, het kan ook de relatief grote profieldiepte (tot 100 m) creëren die nodig is om de beschikbare luminantie van de LED's optimaal te benutten.

Fraunhofer IOF heeft nu met succes het eerste prototype van een dimlichtmodule gerealiseerd. Als alle componenten volledig zijn ontwikkeld, 8 000 microlenzen zorgen voor optimaal zicht 's nachts en bij slechte weersomstandigheden.