Adaptives Hoch

Die ersten Scheinwerfer, die Autos schmückten, waren nicht viel besser, als ganz fest zusammenzublinzeln und zu hoffen, dass irgendeine Kühe auf der Straße den Verstand hatte, einem aus dem Weg zu gehen. Das schwache Licht der frühen Petroleum- und Acetylengaslampen machte die meisten Reisen nach Einbruch der Dunkelheit zu einer lächerlichen Angelegenheit.

Heutzutage funktionieren die Scheinwerfer der neuesten Generation natürlich ähnlich wie moderne Fernseher mit dicht gepackten Pixellichtern, die bis zu 5.000 Mal pro Sekunde blinken, sodass der Fahrer praktisch gleichzeitig Fern- und Abblendlicht nutzen kann. Aufgrund einer in den 1960er Jahren erlassenen NHTSA-Verordnung waren solche hochmodernen Funktionen jedoch bis vor Kurzem bei in den USA verkauften Fahrzeugen nicht erlaubt. Aber dank einer mehrjährigen Lobbyarbeit seitens Toyota haben sich diese Vorschriften im vergangenen Februar geändert – jetzt werden Amerikas Straßen etwas heller und viel sicherer.

Der kurzlebigen Idee folgend, den Weg mit offenen Flammen zu erhellen, erschienen die ersten elektrischen Scheinwerfer am Cadillac Model 30 von 1912 und wurden im nächsten Jahrzehnt landesweit schnell zur Pflichtausrüstung. Die ersten Split-Intensity-Scheinwerfer mit getrenntem Abblend- und Fernlicht wurden 1915 hergestellt, wurden aber erst 1924 in das OEM-Design eines Fahrzeugs aufgenommen und der am Boden montierte Schalter, der sie steuerte, wurde erst drei Jahre später erfunden – Ein ganzes Jahrzehnt, in dem Sie aus dem Auto aussteigen mussten, nur um das Licht einzuschalten und zwischen den Helligkeiten zu blinken!

Das Aufkommen von Sealed-Beam-Scheinwerfern mit Glühfäden für Abblend- und Fernlicht im Jahr 1954 und deren weitverbreitete Einführung im Jahr 1957 stellten einen gewaltigen Technologiesprung dar. Mit Abblendlicht für Fahrten in der Dämmerung und am Abend und Fernlicht für Fahrten bis spät in die Nacht auf ansonsten unbeleuchteten Straßen würden diese neuen Scheinwerfer die Tageszeit, die ein Auto sicher auf der Straße verbringen kann, drastisch verlängern.

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Die erste Halogenlampe, die sich schnell zu einem weltweiten Standard entwickeln sollte, kam 1962 auf den Markt. Allerdings waren Halogene zu dieser Zeit in den USA ungefähr so ​​beliebt wie das metrische System – wir bevorzugten immer noch Wolframglühlampen. Das änderte sich mit der Verabschiedung des Motor Vehicle Safety Act von 1966 und der Gründung der National Highway Transportation Authority (NHTSA) im Jahr 1968, die das bestehende Sammelsurium staatlicher Fahrzeugvorschriften aufnahm und diese föderalisierte In diesem Jahr wurde der Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) 108 offiziell verabschiedet, der vorschrieb, dass alle Scheinwerfer aus versiegelten Trägern bestehen sollten.

In den 1970er Jahren wurden Halogenlampen mit ihrer höheren Helligkeit und Effizienz im Vergleich zu Wolframglühlampen zum Industriestandard. In den 80er Jahren wiederum wurden die US-Vorschriften ausgeweitet, um Scheinwerfer mit austauschbaren Glühlampen zu ermöglichen, worüber sich der europäische Markt bereits seit einigen Jahren erfreute. Die Möglichkeit, eine Glühbirne anstelle einer gesamten Scheinwerfereinheit auszutauschen, kombiniert mit jüngsten Materialfortschritten, bei denen Lampenlinsen aus Kunststoff statt aus Glas hergestellt wurden, führten zu einer drastischen Reduzierung der Kosten für die Herstellung und den Betrieb von Scheinwerfern. Und in den 90er Jahren gerieten Halogene zugunsten moderner Xenon- und LED-Beleuchtungstechnologien in Vergessenheit. Im 21. Jahrhundert gab es nicht nur weitere Fortschritte in der Lichttechnologie selbst – hallo Halo- und Laserscheinwerfer! – aber auch die Steuerungssysteme, die die Strahlen lenken.

Aufgrund der Unterschiede in den jeweiligen Transportvorschriften ist die Geschwindigkeit der Technologieeinführung zwischen US-Fahrern und ihren europäischen Kollegen unterschiedlich ausgefallen – wobei die Amerikaner oft hinterherhinken. Wie bei den austauschbaren Glühbirnen in den 50er-Jahren und den Bemühungen zur Reduzierung der Blendung in den 30er-Jahren zeigte sich Europa weitaus innovationsfreudiger und setzte die jüngsten Fortschritte bei Scheinwerfern bereitwillig um, teilweise aufgrund der durch FMVSS 108 auferlegten Einschränkungen. Denn in der Norm 108 wurden Scheinwerfer nur als solche definiert Fern- oder Abblendlicht – und gesetzlich vorgeschrieben, dass diese getrennt bleiben müssen – schloss es stillschweigend alle folgenden technischen Fortschritte aus, insbesondere adaptive Fernlicht-Scheinwerfersysteme (ADB), wie sie in den Matrix-LEDs von Audi, den Blade Scan-LEDs von Lexus oder dem adaptiven Frontbeleuchtungssystem von Ford zu finden sind , von denen Sie derzeit in den USA keine betriebsbereiten finden werden.

Diese und ähnliche ADB-Systeme sind seit der Einführung der Technologie im Jahr 2004 in Europa, Kanada und Japan erhältlich (obwohl der Citroen DS von 1967 technisch gesehen auch über Scheinwerfer verfügte, die sich synchron mit der Lenkung drehten). Es würde mehr als ein Jahrzehnt dauern – erst mit der monumentalen Petition von Toyota im Jahr 2015 –, bis die NHTSA überhaupt in Betracht ziehen würde, ihre Verwendung auf dem nordamerikanischen Markt zuzulassen. Tatsächlich dauerte es darüber hinaus noch weitere drei Jahre, bis die bürokratische Totengräberei der Agentur abgeschlossen war, und zwar erst im Februar dieses Jahres – eineinhalb Jahre früher als geplant, weil sie eine in der überparteilichen Infrastruktur festgelegte Anforderung erfüllen mussten Bill – dass die NHTSA die Verordnung geändert hat.

„NHTSA legt großen Wert auf die Sicherheit aller Menschen auf den Straßen unseres Landes, unabhängig davon, ob sie sich innerhalb oder außerhalb eines Fahrzeugs befinden. Neue Technologien können dazu beitragen, diese Mission voranzutreiben“, sagte Dr. Steven Cliff, stellvertretender Administrator der NHTSA, in einer Pressemitteilung vom Februar. „NHTSA erlässt diese endgültige Regelung, um die Sicherheit zu verbessern und gefährdete Verkehrsteilnehmer zu schützen.“

„Adaptive Fernlichtscheinwerfersysteme (ADB) nutzen die Technologie der automatischen Scheinwerferumschaltung, um weniger Licht auf besetzte Bereiche der Straße und mehr Licht auf unbesetzte Bereiche zu werfen“, erklärte die NHTSA weiter. „Der adaptive Strahl eignet sich besonders zur Fernausleuchtung von Fußgängern, Tieren und Objekten, ohne die Sichtbarkeit von Fahrern in anderen Fahrzeugen zu beeinträchtigen.“

Im Großen und Ganzen handelt es sich bei ADB um Scheinwerfer, die sich aktiv an die vorherrschenden Wetterbedingungen anpassen, z. B. indem sie das Licht um herabfallenden Regen und Schnee lenken, es vor Kurven ausfahren oder das Fernlicht nur in Richtung entgegenkommender Fahrzeuge abblenden. Diese Systeme nutzen häufig die gleichen nach vorne gerichteten Kameras wie das adaptive Tempomatsystem und können so programmiert werden, dass sie nicht nur die Straße vor Ihnen ausleuchten, sondern auch vorausschauende Navigationsinformationen anzeigen.

Außerhalb der USA bietet Audi beispielsweise Digital-Matrix-LED-Scheinwerfer an – LEDs, die in einem Gittermuster angeordnet sind und von einem zentralen Prozessor namens DMD (Digital Micromirror Device) granular gesteuert werden. Sie funktionieren ähnlich wie die digitale Projektionstechnologie, auf der sie basieren.

„Das Herzstück ist ein kleiner Chip, der eine Million Mikrospiegel enthält, deren Kantenlänge jeweils nur wenige Hundertstel Millimeter beträgt“, erklärt die Beleuchtungsseite von Audi. „Mit Hilfe elektrostatischer Felder kann jeder einzelne Mikrospiegel bis zu 5.000 Mal pro Sekunde gekippt werden. Je nach Einstellung wird das LED-Licht entweder über die Linsen auf die Straße gelenkt oder absorbiert, um Bereiche des Lichts auszublenden.“ Strahl."

In diesen maskierten Bereichen wird das Licht nicht von fallendem Wasser reflektiert oder in die Augen anderer Fahrer geblendet. Darüber hinaus projiziert das System als besonderes Vergnügen „dynamische Verlassen- und Heimkehr-Animationen“ auf nahegelegene Flächen. Praktischer ist, dass das System die Strahlen so ausrichten kann, dass sie weiter in Kurven hinein leuchten.

Ebenso dimmt das HD-Matrix-LED-System, das in späteren A8-Modellen zu finden ist, unter bestimmten Umständen das Fernlicht des Fahrzeugs ohne menschliches Eingreifen. Wenn die Scheinwerfer auf „Automatisch“ eingestellt sind, das Fahrzeug außerhalb von Stadtgebieten mehr als 29 km/h fährt (wie vom Navigationssystem vorgegeben) und die Frontkamera ein anderes Fahrzeug erkennt, werden die Scheinwerfer abgedunkelt und einzelne LEDs in 64 Stufen – ungefähr mehreren – abgedunkelt Millionen potenzieller Muster – um „andere Fahrzeuge auszublenden und gleichzeitig die Zonen dazwischen und daneben weiterhin vollständig auszuleuchten“.

Ähnliche Fähigkeiten bietet das hochauflösende adaptive Frontbeleuchtungssystem von Ford, das im vergangenen August in Europa eingeführt wurde. Das Unternehmen stellt fest, dass etwa 40 Prozent der Unfälle auf britischen Straßen nach Sonnenuntergang passieren. Der Blick auf helle Infotainment-Displays auf dunklen Straßen kann den Fahrer vorübergehend blenden, sodass die Scheinwerfer von Ford Geschwindigkeitsbegrenzungen, Navigationshinweise und Gefahrenwarnungen auf die Straße projizieren. Darüber hinaus können sich die Balken um Ecken „biegen“ und Nebel, Regen und andere schlechte Wetterbedingungen durchdringen.

„Was als Herumspielen mit einem Projektorlicht und einer leeren Wand begann, könnte Beleuchtungstechnologien auf ein ganz neues Niveau heben“, sagte Ford-Ingenieur Lars Junker in einer Pressemitteilung. „Es besteht jetzt das Potenzial, viel mehr zu tun, als nur die Straße vor uns auszuleuchten, um den Stress beim Fahren in der Nacht zu reduzieren. Der Fahrer könnte wichtige Informationen erhalten, ohne jemals den Blick von der Straße nehmen zu müssen.“

Das Digital Light-System von Mercedes hingegen verwendet ein einzigartiges Lichtmodul, das aus drei LEDs besteht, die in jedem Scheinwerfer montiert sind. Ihr Licht wird von einer daumennagelgroßen Anordnung aus etwa 1,3 Millionen Mikrospiegeln reflektiert, von denen jeder über einen integrierten Grafikprozessor gesteuert wird, um die Strahlen präzise zu biegen und abzuschwächen. Laut Mercedes kann der Fernlichtassistent dank dieser Genauigkeit den Gegenverkehr um zwei Größenordnungen präziser ausblenden als herkömmliche 84-Pixel-Arrays.

Am anderen Ende des Spektrums nutzen die hochauflösenden Blade Scan-Scheinwerfer von Lexus, die 2019 auf asiatischen Märkten eingeführt wurden, nur 24 LEDs pro Scheinwerfer. Anstelle einer Reihe von Mikrospiegeln verwendet Lexus ein Paar schnell rotierender Spiegel, um ihr Licht durch die Linse auf die Straße zu lenken. Nach Angaben des Unternehmens kann das System dadurch mit einer Genauigkeit von 0,7 Grad zielen und Fußgänger am Straßenrand in einer Entfernung von bis zu 184 Fuß erkennen.

So cool diese Funktionen auch sind und so technisch legal sie auch sind, leider müssen amerikanische Fahrer immer noch eine kurze Wartezeit haben, bevor sie in die USA kommen. Das liegt daran, dass die NHTSA nun eine Reihe von Testanforderungen entwickeln muss, anhand derer adaptive Scheinwerfer gemäß der überarbeiteten Norm gemessen und reguliert werden sollen. Kurzfristig bedeutet dies, dass wir wahrscheinlich mehr neue Fahrzeuge sehen werden, die mit ADB-fähiger, aber deaktivierter Hardware ausgestattet sind, die später drahtlos aktiviert werden kann, sobald die Vorschriften gefestigt sind.

„Während adaptive Scheinwerfer zugelassen wurden, werden die von der NHTSA aufgestellten Prüfanforderungen für die Zulassung noch diskutiert“, sagte ein Audi-Vertreter gegenüber Engadget. „Aus diesem Grund befürchte ich, dass wir die Matrix-Funktionalität derzeit noch nicht in den USA anbieten können und weiterhin mit den Regulierungsbehörden zusammenarbeiten, um diese sicherheitsrelevante Funktion auf den Markt zu bringen.“