Dimmung des Scheinwerferlichts für zukünftige Elektrofahrzeuge

Janke, Pascal; Thoma, Aniella; Locher, Jürgen; Bertram, Torsten

Im Zuge der Elektrifizierung von Fahrzeugen ergeben sich neue Anforderungen an das Scheinwerferlicht. Ein effizienter Ressourceneinsatz über ein Energiemanagement, in das auch die Fahrzeugbeleuchtung integriert ist, kann dazu beitragen, dass die Reichweite um einige Kilometer erhöht werden kann. Daraus ergeben sich zahlreiche Fragen: Was muss sich am Licht für zukünftige E-Autos ändern? Werden diese Änderungen akzeptiert? Durch die aktuell verwendete LED-Technologie ergeben sich im Scheinwerfer ganz neue Möglichkeiten für Lichtfunktionen. Das bisherige Ziel der Fahrzeugbeleuchtung ist es, viel Licht für eine gute Ausleuchtung der Verkehrssituation zu erzeugen. Die Möglichkeit der Dimmung einzelner LEDs kann aber in Zukunft auch für energieeffiziente Lichtfunktionen genutzt werden. Um das Potenzial hinsichtlich einer ressourceneffizienten Ausleuchtung bewerten zu können, wurde im HELLA-Lichtkanal in Lippstadt eine Probandenstudie durchgeführt, die der Frage nachgegangen ist, wie weit das Scheinwerferlicht heruntergedimmt werden kann, bevor es für den Fahrer als zu dunkel wahrgenommen wird. In der Studie wurden zwei verschiedene Szenarien betrachtet: Einerseits eine Fahrt durch eine Ortschaft mit Straßenlaternen am Fahrbahnrand bei aktiviertem Abblendlicht sowie andererseits eine Landstraßenfahrt bei aktiviertem Fernlicht. Zuerst wurde den Probanden jeweils eine Referenzlichtverteilung präsentiert, die dem standardmäßigem Abblend- bzw. Fernlicht des verwendeten Scheinwerfers entspricht. Nachdem das Licht für ca. 5 Sekunden ausgeschaltet war, wurde daraufhin eine gedimmte Lichtverteilung eingeschaltet. Die Probanden sollten den Unterschied zwischen der Referenzlichtverteilung und der gedimmten Lichtverteilung bewerten. Die 9-stufige Bewertungsskala, bei der nur jede zweite Stufe beschriftet war, reichte hierbei von „nicht unterscheidbar“, über „akzeptabel“, „gerade zulässig“ und „nicht vertretbar“ bis hin zu „intolerabel“. Für diese Studie wurde ein Matrix-LED-Scheinwerfer mit 84 einzeln ansteuerbaren LEDs im Hauptmodul sowie 4 weitere Dimmbare LEDs im Vorfeld-Modul genutzt. Die verwendeten Dimmstufen ergaben sich aus der Ansteuerung des Scheinwerfers, wobei auf eine gleichmäßige Dimmung geachtet wurde, so dass trotz der Veränderung des Lichts keine Inhomogenitäten aufgetreten sind. Die Auswertung der Studie führt zu dem Ergebnis, dass in beiden Szenarien eine Dimmung des Lichts auf ca. 55% des ursprünglichen Gesamtlichtstroms im Vergleich zur Referenz durchschnittlich noch als „akzeptabel“ bewertet wird. Eine Dimmung des Lichts auf ca. 35% des Referenzlichts wird noch als „gerade zulässig“ bewertet. Grundsätzlich werden bei einer Dimmung der LEDs auf ca. 30% die gesetzlichen Werte sowohl für das Abblend- als auch das Fernlicht gerade noch erreicht. Obwohl die prozentuale Dimmung der LEDs in beiden Szenarien gleichwertig vorgenommen wurde, ergibt sich aus der absoluten Lichtreduktion eine starke Diskrepanz. Das Abblendlicht im ersten Szenario hat einen Referenzlichtstrom im gemessenen Winkelbereich von ca. 1600 lm. Beim Fernlicht im zweiten Szenario liegt der Lichtstrom beider Scheinwerfer zusammen bei ca. 2900 lm. Daher ist die absolute Reduktion des Lichtstroms bei gedimmtem Fernlicht deutlich höher als bei gedimmtem Abblendlicht. Da die Ergebnisse auf die Durchschnittswerte der Probandenbewertung bezogen sind, ist eine Dimmung auf den „gerade zulässigen“ Wert trotz einer gaußverteilten Bewertung nicht sinnvoll. Hier haben bereits einige Probanden die Lichtverteilung als „nicht vertretbar“ bewertet. Nichtsdestotrotz wird das Einsparpotential in einem möglichen Energiesparmodus für Elektrofahrzeuge deutlich. Bei der im Durchschnitt als „akzeptabel“ bewerteten Lichtverteilung gibt es kaum noch Personen, die schlechter als „gerade zulässig“ bewertet haben. Hierbei ist es bereits möglich, sowohl im Abblend- als auch im Fernlichtfall ca. 45% des Lichtstroms zu sparen. Da die Ergebnisse innerhalb der gesetzlichen Rahmenwerte liegen, kann auf eine Untersuchung zur Sichtbarkeit von Objekten verzichtet werden.

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Janke, Pascal / Thoma, Aniella / Locher, Jürgen / et al: Dimmung des Scheinwerferlichts für zukünftige Elektrofahrzeuge. 2019.

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