HD-LCD-Scheinwerfer
Volkswagen setzt in einem Touareg als Versuchsträger neu entwickelte HD-LCD-Scheinwerfer ein. Sie ermöglichen mit ihrem High-Definition-LCD eine Auflösung von bis zu 30.000 Pixel pro Scheinwerfer. Zum Vergleich: Ein heutiger High-End-Scheinwerfer bietet eine Auflösung von rund 80 Pixel. Die HD-LCD-Scheinwerfer versetzen die Entwickler mit ihrer sehr viel höheren Auflösung in die Lage, höchst komplexe Lichtszenarien exakter denn je umzusetzen und zu erproben. Durch die punktgenaue Ausleuchtung der Fahrbahn und das ebenfalls punktgenaue Vermeiden von Blendungen des Gegenverkehrs wird zudem die Schattenfläche im Lichtkegel minimiert und dadurch die Lichtmenge zur Ausleuchtung der Fahrbahn maximiert. Erneut ein Sicherheitsgewinn. Übergeordnet geht es darum, anhand der HD-LCD-Scheinwerfer klassische Funktionen zu optimieren und neue Funktionen zu realisieren. Und das muss erlebbar gemacht werden. Dazu braucht man einen Versuchsträger wie den Touareg. Durch die HD-LCD-Scheinwerfer sind die Lichtingenieure frei in dem, was an Funktionen und Lichtverteilungen dargestellt werden soll.
Zudem können auf Basis der HD-LCD-Scheinwerfer wichtige neue, lichtbasierte Fahrerassistenzsysteme entwickelt werden. Letztere nutzen visuelle Hinweise und Funktionsgrafiken, die via HD-LCD-Scheinwerfer auf die Straße projiziert werden. Auf diese Art und Weise können neue Assistenzsysteme wie zum Beispiel der „Optical Lane Assist“ realisiert werden. Bei diesem System werden durch die Scheinwerfer Fahrspuren vor den Touareg projiziert, über die der Fahrer – etwa in Baustellen – genaue Hinweise auf die Breite des SUV (inklusive Anhänger) und den Abstand zu den Fahrbahnbegrenzungen erhält. Die Fahrspuren folgen optisch auch den Radien von Kurven. Solche sinnvollen und zur Steigerung der Sicherheit nutzbaren Lichtfunktionen werden mit den HD-LCD-Scheinwerfern erprobt. Dazu gehören ebenso interaktive Funktionen für die assistiert fahrenden Volkswagen von morgen.
Funktionen entwickeln, bevor die Hardware da ist, spart Zeit
Die Volkswagen Forschung & Entwicklung betrachtet das komplette Spektrum der HD-Scheinwerfersysteme. Aktuell liegt der Fokus für die nächste Generation der Frontbeleuchtung auf den Mikropixel-LED-Scheinwerfern, die sehr wenig Energie verbrauchen. Letzteres ist besonders beim Einsatz von Scheinwerfern in Elektrofahrzeugen wie den künftigen ID. Modellen von großer Bedeutung. Gleichwohl leisten die im Touareg erprobten HD-LCD-Scheinwerfer den Volkswagen Ingenieuren schon heute einen unschätzbaren Dienst: Sie ermöglichen es, sinnvolle Lichtfunktionen von morgen bereits zu erproben, bevor die serientaugliche Hardware dazu bereitsteht. Und das spart Zeit. Mitunter Jahre. Eingesparte Entwicklungszeit die hilft, nächtliche Straßen mit innovativem, intelligentem Licht sicherer zu machen. Hintergrund: Rund 30 Prozent aller Unfälle mit Personenschäden passieren nachts; die Unfallschwere ist aber etwa doppelt so hoch wie am Tag. Hier können eine optimale Ausleuchtung und intelligente lichtbasierte Assistenzsysteme für ein Plus an Sicherheit sorgen.
Darüber hinaus lassen sich rein interaktive Funktionen darstellen – etwa ein Welcome-Szenario, das den Fahrer begrüßt, wenn er sich dem Volkswagen nähert. Zudem ließe sich das Licht personalisieren: Während der Fahrer sich eher einen breiten Lichtkegel wünscht, bevorzugt der nächste einen schmaleren, längeren Lichtkegel. Ebenso ist es denkbar, dass über eine Art App-Store neue Lichtfunktionen geladen werden können.
So funktionieren die HD-LCD-Scheinwerfer
HD steht wie skizziert für High Definition. LCD – Liquid Crystal Display – beschreibt einen Flüssigkristallbildschirm, eine eher aus dem Entertainmentbereich bekannte Technologie. Als Lichtquelle dienen mehrere LEDs. Ihr Licht wird mit einem Filter aufgesplittet, um es für den Einsatz mit Flüssigkristallen nutzbar zu machen. Dabei entstehen zwei Pfade des Lichts: A und B. Damit entsteht die Möglichkeit einer definierten Polarisation, die Voraussetzung für die LC-Displays ist. Beide Pfade treffen auf ein Display, den Flüssigkristallbildschirm – eine Art Lichtsieb. Über die Polarisation kann dabei für jeden der 30.000 Pixel entschieden werden, ob sein Licht durchgelassen werden soll, oder nicht. Diesen Job übernimmt ein sogenannter Analysator – ein weiterer Filter. Über das Anlegen einer Spannung an dem Flüssigkristall wird die Polarisation von A nach B geändert – eine An-Aus-Funktion. Je nach Polarisation wird das Licht nun durch den Pixel gelassen oder blockiert. Damit lässt sich definieren, welches Licht – welcher Pixel – auf die Straße fällt und welches im System bleibt. Dabei sind auch Zwischenstufen möglich, mit denen verschiedene Grautöne erzeugt werden können. Und so wird es möglich, grafische Elemente auf die Straße zu projizieren. Nachteil des HD-LCD-Scheinwerfers: Die von den LEDs erzeugten Lichtbestandteile, die nicht auf die Straße fallen, bleiben ungenutzt als Wärme im System. Und das kostet Energie. Deshalb ist der HD-LCD-Scheinwerfer in seinem Wirkungsgrad begrenzt.