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Frontscheinwerfer ohne Glühlampen: Audi R8

Frontscheinwerfer ohne Glühlampen: Audi R8

Das Prestige-trächtige Xenon-Licht von Fahrzeugen in der Ober- und Luxusklasse hält immer mehr in den unteren Fahrzeugsegmenten Einzug. Zwar verlangen die Hersteller nach wie vor einen kräftigen Obolus in der Aufpreisliste, doch das Alleinstellungsmerkmal ist prinzipiell dahin. Im Trend stehen LED-Lichter, die in Form eines Tagfahrlichts in sportlichen Topmodellen von Audi und Porsche debütieren. So haben beispielsweise das neue Audi S5 Coupé, der Audi S8 und R8 entsprechende LEDs im Frontscheinwerfer integriert, beim Audi S6 gibt es in der Frontschürze zwei auffällige LED-Zeilen. Porsche stattet vorerst nur den 911 Turbo serienmäßig mit LED-Leisten in der Front aus. Ansonsten wird das Thema bei den anderen Premium-Herstellern stiefmütterlich behandelt, gerade Mercedes hält sich hier stark zurück.

Doch den Technikern der Autohersteller geht es gar nicht ums Prestige. Vielmehr weisen die knapp einen Quadratmillimeter großen Halbleiterbauelemente im Verbund eine höhere Effizienz als die Gasentladungslampen – im Volksmund gern als Xenon-Lampen bezeichnet – auf. Schließlich kostet die Lichterzeugung der immer besseren Fahrzeugbeleuchtung Energie, die sich letztendlich im Kraftstoffverbrauch niederschlägt. Doch das wesentliche Argument für den Einsatz von LED-Lichtern ist neben der Sicherheit im Straßenverkehr die freie Gestaltungsmöglichkeit – vor allem Licht als Designelement, nicht nur bei der Beleuchtung sondern im Innenraum, dem Cockpit und fürs Ambiente einzusetzen. Dabei geht es darum, den Charakter eines Fahrzeugs, einer Marke, mit definiertem Licht noch besser herauszuarbeiten.

In den nordeuropäischen Ländern wie Norwegen, Schweden, Finnland und Dänemark gibt es schon seit langem eine Licht-Pflicht, so dass auch bei Tag die Frontscheinwerfer aktiv sein müssen. Gleiches gilt für die Nachbarländer österreich, Tschechien, Slowakei und Polen. Gegenüber dem energiezehrenden Volllicht (Abblendlicht zirka 150 Watt) mittels Halogen- oder Xenon-Lampen verbraucht ein eingeschalteter LED-Cluster eines Tagfahrlichts deutlich weniger Strom. Beim aktuellen Audi R8 fallen höchstens 12 Watt an. Das Tagfahrlicht wird mit zwölf kleinen, punktförmigen LEDs je Scheinwerfer realisiert. Damit ergibt sich ein wesentlicher Vorteil gegenüber Tagfahrlicht mit normalem Abblendlicht.

Seit Ende April werden die ersten Audi R8 in Deutschland ausgeliefert. Neben den Heckleuchten sind auch die Frontscheinwerfer mit LED-Licht ausgestattet.

Scheinwerfer mit LEDs

Der Vorteil gegenüber Tagfahrlicht mit normalem Abblendlicht liegt im wesentlich geringeren Energieverbrauch. Die LEDs stecken im SMT-Gehäuse und können von den Zulieferern der Automobilindustrie in Standardprozessen weiterverarbeitet werden. Vor allem die Wärmeabstrahlung ist deutlich geringer als bei Xenon-Lampen oder Halogenlicht. Zum Vergleich: Bei der Xenontechnik wird die Ausleuchtung der Fahrbahn durch einen hellen Lichtbogen erzeugt, während beim Halogenlicht eine traditionelle aus fast schon vergangenen Tagen stammende Glühwendel ein gelbliches Licht erzeugt. Dagegen wandeln die Halbleiterbauelemente den Strom hocheffizient in Licht um, sind nahezu verschleißfrei und können ein ganzes Autoleben lang halten. Zudem reagieren sie im Vergleich zu einer herkömmlichen Glühlampe bis zu zehnmal schneller – bei Xenon-Licht muss sogar ein Lichtbogen durch Anlegen einer Hochspannung erzeugt werden. Daher haben viele Hersteller schon seit Jahren die Rückleuchten mit LED-Licht ausgestattet, was bei hohen Geschwindigkeiten auf der Autobahn – im Extremfall für den Hintermann – einen kürzen Anhalteweg bedeuten kann.

Der LED-Scheinwerfer des R8 basiert auf dem Bi-Xenon-Scheinwerfer, wie er serienmäßig bei diesem Fahrzeug eingesetzt wird. Derzeit wird der erste echte Sportwagen von Audi zu einem Grundpreis von 104.400 Euro (Version mit 6-Gang-Schaltung) in Deutschland angeboten. Mit einigen interessanten Extras (wie beispielsweise mit dem adaptiven Dämpfersystem Magnetic Ride) klettert der Preis locker auf 120.000 Euro. Doch selbst da reicht noch nicht aus, um den neuen R8 zu erwerben – die Wartezeit ab Bestellung beträgt bis zu einem Jahr.

Audi entwickelt in Zusammenarbeit mit Philips und Automotive Lighting einen Scheinwerfer für den R8, der mit verschiedenen Hochleistungs-LEDs alle Lichtfunktionen übernimmt: Abblendlicht, Fernlicht, Blinklicht, Tagfahrlicht und Positionslicht (für den US-Markt). Ein Highlight ist das Hauptlicht, welches von speziellen lichtstarken LED-Leuchten erzeugt wird, die die Fahrbahn punktgenau und mit ausleuchten. Die LEDs werden mit speziellen Optiken kombiniert um die gesetzlich vorgegebenen Anforderungen für Scheinwerfer zu erfüllen. Da eine einzelne LED im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln eine schwächere Lichtstärke besitzt, werden mehrere LEDs zu einem Cluster zusammengeschaltet.

Herkömmliche Xenon-Lampe für den Einsatz in Frontscheinwerfern von Philips.

Herkömmliche Xenon-Lampe für den Einsatz in Frontscheinwerfern von Philips.

Audi R8: LED-Volllicht ab Ende 2007

Derzeitiger Stand der Technik: Frontscheinwerfer mit 12 LEDs für Tagfahrlicht und Xenon-Lampe für Abblend- und Volllicht.

Derzeitiger Stand der Technik: Frontscheinwerfer mit 12 LEDs für Tagfahrlicht und Xenon-Lampe für Abblend- und Volllicht.

Als erstes Fahrzeug wird der Audi R8 ab Ende 2007 optional über Volllicht-LEDs verfügen. Die Lichtquelle sind so genannte LED-Arrays, Module, die aus mehreren Leuchtdioden bestehen, von denen jede einzeln elektronisch angesteuert werden kann. Dadurch lässt sich die Lichtverteilung an die jeweilige Situation anpassen, ohne dass sich etwas im Scheinwerfer bewegen muss. Zudem ist die Lichtfarbe annähernd tageslichtweiß, die Farbtemperatur höher als bei Xenonscheinwerfern. Das Auge empfindet dieses Licht heller und angenehmer, gleichzeitig wird das Kontrastsehen verbessert.

Heckleuchten in 3D-Optik mit LEDs: Im Vergleich zum Audi TT, der noch mit herkömmlichen Glühlampen bestückt ist, setzt Audi beim R8 auf die effizienten Lichtquellen.  Dass sich LED-Frontleuchten bislang noch nicht flächendeckend durchgesetzt haben, hat mehrere Gründe. Neben den vergleichsweise hohen Entwicklungs- und Produktionskosten ist auch das Genehmigungsverfahren noch nicht abgeschlossen. Die allgemeine Genehmigung für LED-Frontscheinwerfer ist Anfang 2009 zu erwarten.

Heckleuchten in 3D-Optik mit LEDs: Im Vergleich zum Audi TT, der noch mit herkömmlichen Glühlampen bestückt ist, setzt Audi beim R8 auf die effizienten Lichtquellen. Dass sich LED-Frontleuchten bislang noch nicht flächendeckend durchgesetzt haben, hat mehrere Gründe. Neben den vergleichsweise hohen Entwicklungs- und Produktionskosten ist auch das Genehmigungsverfahren noch nicht abgeschlossen. Die allgemeine Genehmigung für LED-Frontscheinwerfer ist Anfang 2009 zu erwarten.

12 Osram-LEDs für Tagfahrlicht

Der neue Audi R8 verfügt serienmäßig über das Tagfahrlicht mit Leuchtdioden der Firma Osram. Das weiße LED-Licht unterstützt das außergewöhnliche Design und sorgt dafür, dass er auch tagsüber kaum übersehen werden kann.

Im Gegensatz zum Einsatz von Abblendlicht bei Tage bleibt der Kraftstoffverbrauch durch das LED-Tagfahrlicht nahezu unverändert. In jedem Schweinwerfer des Audi R8 strahlen zwölf dieser sparsamen Leuchtdioden, deren Licht auch bei widrigen Umständen am Tag wie tief stehender Sonne oder Gegenlicht gut zu sehen ist. Schon in vielen Ländern Europas Pflicht, bietet Tagfahrlicht zudem – vor allem die stecknadelkopfgroßen Leuchtdioden der LED-Technik – Designern in puncto Scheinwerfer-Gestaltung neue Möglichkeiten, sich von Wettbewerbern zu unterscheiden.

Weißes Licht: Gelber Konverter auf blauem Chip. Advanced Power TopLED von Osram, wie sie beim Audi R8 eingesetzt wird.

Weißes Licht: Gelber Konverter auf blauem Chip. Advanced Power TopLED von Osram, wie sie beim Audi R8 eingesetzt wird.

Die Advanced Power TopLED von Osram werden im Audi R8 eingesetzt. Mit ihren Leistungsdaten – 18 Lumen bei 140 mA Betriebsstrom – besetzen die Advanced Power TopLED den Helligkeitsbereich zwischen Power TopLED und Golden Dragon, einer weiteren Type aus dem Programm von Osarm. Sie erreichen diese Werte durch eine Kombination aus ThinGaN-Technologie und Chip-Level-Conversion zur Erzeugung von weißem Licht. Dabei befindet sich der gelbe Konverter direkt auf dem blauen Chip – anders als bei dem häufig verwendeten Volumenverguss. Damit lassen sich eine höhere Leuchtdichte und eine bessere Optik-Effizienz erzielen.

Fazit: Hemmschwelle ist der dreimal so hohe Preis

Geht es nach den Plänen deutscher Autohersteller, allen voran Audi und Porsche, so wird LED-Licht in naher Zukunft ein typisches Merkmal aller Premium-Fahrzeuge sein. Prinzipiell könnten sämtliche Lampen an Fahrzeugen – sowohl im Front- als auch im Heckbereich – durch superhelle LEDs und LED-Cluster ersetzt werden. Doch derzeit lassen sich Glühlampen oder Gasentladungslampen noch viel billiger herstellen als Hochleistungs-LEDs. Hinzu kommt die Tatsache, dass die in Fahrzeugen ab Werk zum Einsatz kommenden Longlife-Birnen recht lang halten. Unter den deutschen Premium-Herstellern übernimmt Audi die Vorreiterrolle, indem beim A5 Coupé, S6, S8 und R8 LED-Lichter für die Tagfahrbeleuchtung verwendet werden. Neben der optischen Attraktivität und dem (überhol-) Prestige stehen die gesteigerte Verkehrssicherheit und die nahezu freien Gestaltungsmöglichkeiten der Designer im Vordergrund. Ab Ende 2007 soll der Audi R8 optional den ersten LED-Volllicht-Scheinwerfer optional erhalten. Damit kommen zum Grundpreis von 104.400 Euro noch ein spezielles Lichtpaket hinzu, dass dann die Prestige-trächtigen und technologisch wegweisenden LED-Lichter enthält. Eine Herausforderung ist das Thermomanagement der LED-Cluster, da die Halbleiterbauelemente nur Temperaturen von maximal 110°C zulassen. Wer heute schon auf maximal mögliche LED-Beleuchtung steht, muss das normale Lichtpaket ordern. Es enthält Fußraum- und Motorraumbeleuchtung in LED-Ausführung. Einen Hauch von Luxus gibt es zu einem Bruchteil des Preises bei den Elektronik-Discountern. übrigens: Für den Straßeneinsatz des LED-Scheinwerfers im Audi R8 wurde eine Sondergenehmigung der EU notwendig.

Die Röntgenansicht des neuen Audi R8 legt die komplexe Technik offen: Mittelmotor-Konzept und Leichtbau.

Die Röntgenansicht des neuen Audi R8 legt die komplexe Technik offen: Mittelmotor-Konzept und Leichtbau.