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Von der Laterne zum Laser: Die Entwicklung des Autoscheinwerfers

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Von der Laterne zum Laser  

Als den Autos ein Licht aufging

14.07.2014, 12:42 Uhr | Rufus Kowalski/Fotos: Hersteller, SP-X

Audi R8 LMX und BMW i8 sind ab Herbst mit Laserlicht verfügbar und bilden damit den vorläufige Höhepunkt einer jahrzehntelangen Leuchtmittel-Entwicklung. Das ist Grund genug, einmal auf die Entstehung der Scheinwerfertechnik zurückzublicken.

Laternen-Licht mit Brennstoffen

Die Laternen der ersten Autos waren noch mit Öl oder Kerzen illuminiert, ab 1892 kam das vom irischen Physiker Edmund Davy erstmals 1862 beschriebene Calciumcarbid zum Einsatz. Dabei handelt es sich um ein Salz, das ein wesentlich helleres Licht beim kontrollierten Abbrennen erzeugte als Wachs oder Petroleum.

Elektrizität hält Einzug

Die zahllosen Unzulänglichkeiten dieser Leuchtmittel beschleunigten den Trend zu elektrischen Lösungen. Osram brachte 1925 eine Zweifadenlampe, die sogenannte "Biluxlampe" auf den Markt. Ein Faden erzeugte dabei das Abblendlicht, der andere das Fernlicht. Die ersten Scheinwerfer mit sogenannten Halogenlampen gingen 1964 in Serie.

Die Zugabe der Halogene Ion oder Brom verlängert die Lebensdauer eine Glühlampe nicht nur um rund das Doppelte, sie ermöglicht auch für eine wesentlich höhere Lichtausbeute, die rund das Vierfache gegenüber gleichbleibender Energiezufuhr beträgt.

Xenonlampen: Mehr Licht bei weniger Energie

Seit 1991 ist für Fahrzeugscheinwerfer Xenonlicht verfügbar. Xenonlampen sind sogenannte Gasentladungslampen. Sie bestehen aus einem Kolben aus Quarzglas, in dessen winzigem Brennraum das Edelgas Xenon mit hohem Druck gefüllt ist. Der Brennraum des Glaskolbens befindet sich zwischen zwei Elektroden aus Wolfram, zwischen denen ein Lichtbogen brennt. Zum Zünden ist ein Impuls mit einer extrem hohen Spannung von bis zu 30.000 Volt erforderlich.

Während Halogenlampen nur zehn bis 15 Prozent der eingesetzten Energie in Licht umwandeln, benötigen Xenonbrenner wesentlich weniger Energie. Außerdem weisen sie eine hohe Lebensdauer von rund 2.000 Stunden auf. Halogenlampen halten nur rund 450 Stunden.

Leuchtdioden wandern in die Scheinwerfer

Den nächsten Entwicklungssprung präsentierte Hella 2003: den LED-Scheinwerfer. Leuchtdioden oder LED (Light Emitting Diode) sind sogenannte "aktive" selbstleuchtenden Anzeigen, die aus einem Halbleiterelement bestehen. Es ist aufgrund einer speziellen Materialwahl in der Lage, elektrische Energie in elektromagnetische Strahlungsenergie, das Licht, umzuwandeln. Der besondere Halbleiterwerkstoff für LED ist Gallium, die unterschiedlichen Farben für die Leuchten entstehen durch Legierungen.

LED-Leuchten springen wesentlich schneller an als Glühbirnen, halten länger als ein Fahrzeug und verbrauchen nur rund fünf Prozent der Energie, die Halogenlampen benötigen. Die geringe Einbautiefe spart zudem Raum und Gewicht. Beim Auto erobern LEDs zunehmend die Funktion von Hauptscheinwerfern, Rückleuchten und Blinker.

Kurvenlicht bereits ein alter Hut

Ein weiterer Meilenstein der Lichttechnik ist heute bei Oberklasse-Fahrzeugen Standard, allerdings keine brandneue Erfindung: Das Kurvenlicht, das in die Kurve hinein leuchtet. Erstmals bot Cadillac 1918 beim Modell 57 ein Kurvenlicht an. Die frühen Systeme arbeiteten rein mechanisch. Wie 1937 beim Tatra 77, 1948 beim Tucker Torpedo oder ab 1968 beim Citroen DS für das Fernlicht.

Die beweglichen Scheinwerfer waren mit der Lenkung verbunden, um deren Bewegungen folgen zu können. Die unzureichend präzise Funktion mit störender Blendung führte in den Sechzigern zu einem Verbot. Dank der Entwicklung elektronischer Steuerungen ist es seit 2002 wieder erlaubt.

Laserlicht: Modul passt in eine Zigarettenpackung

Laserlicht, wie es ab Herbst von Audi und BMW angeboten wird, ermöglicht es, den Bereich des Fernlichts von rund 300 auf 600 Meter zu erweitern, der Gegenverkehr wird dabei nicht geblendet. Die Lasermodule sind wesentlich kleiner als die für das LED-Licht und benötigen noch einmal rund ein Drittel weniger elektrische Energie.

Der Laserstrahl lässt sich nicht direkt als nutzbares Licht verwenden. Erst seine Umlenkung via Spiegelsystem auf einen Chip mit Phosphorkristallen erzeugt ein verkehrstaugliches, weißes Licht, das die Reflektoren auf die Straße bringen. Die Farbtemperatur dieses Lichts ist ideal für das menschliche Auge. Es unterscheidet so optimal Kontraste und ermüdet weniger schnell.

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