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Jeder, der schon einmal hinter einem Lenkrad gesessen hat, weiß, dass die Scheinwerfer die Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug ebenso beleuchtet wie die Anzeigetafel, den Strassenrand, Gegenstände in Randbereichen sowie Radfahrer, Fußgänger und sich dort bewegende oder stehende Tiere.
Die Entwicklung der Scheinwerfer
Was die Entwicklung von Scheinwerfern anbelangt, so waren die ersten Scheinwerfer mit Parabolspiegel System viele Jahrzehnte lang dominierend. Viel moderne Projektionslinsensysteme mit vorteilhafteren Eigenschaften erschienen erst viel später. Ende der 1980er-Jahre ermöglichten die Entwicklung der Fertigungs- und der Computertechnik das Design und die Herstellung komplexer reflektierender Oberflächen per Software, sodass moderne optische Elemente mit hervorragendem Wirkungsgrad für individuelle Leuchtengeometrien hergestellt werden konnten. Dazu gehören Freiformreflektoren, die inzwischen in der heutigen Zeit auch in FF- und Super-DE-Systemen weit verbreitet sind.
Die Scheinwerferbeleuchtung umfasst ein Straßenbeleuchtungssystem, das an der Vorderseite von Fahrzeugen angeordnet ist. Wir können deshalb von einem System sprechen, weil die heutigen modernen Fahrzeuge komplexe Lampen (Scheinwerfer) verwenden, die sowohl integriertes allgemein gedimmtes Licht (Abblendlicht) und Straßen- oder Fernlicht / Reflektorbeleuchtung (Fernlicht) bieten, als auch implementieren können weitere Funktionen wie Positionsleuchte oder Kurvenlicht. In vielen Fällen befindet sich der Blinker oder etwas anderes in der Scheinwerfergehäuse.
Optische Systeme von Scheinwerfern
Die primäre Aufgabe von Fahrzeugscheinwerfern ist es, die Fahrbahn optimal zu beleuchten und damit die Voraussetzungen für komfortables und sicheres Fahren zu schaffen. Scheinwerfer bestehen im Wesentlichen aus vier Haupteinheiten:
Scheinwerfergehäuse, dessen Eigenschaften sind:
Beinhaltet andere Teile des Scheinwerfers
Gewährleistet eine ordnungsgemäße Befestigung an der Karosserie
Schutz vor äußeren Einflüssen - zusammen mit der Abdeckung (physisch, gegen Staub und Feuchtigkeit etc.)
Das Material ist thermoplastisch
Eine Lichtquelle mit den folgenden Eigenschaften:
Halogen, Xenon oder LED-Lichtquelle
Optische Elemente: Reflektor (und Projektionsobjektiv – falls vorhanden)
Der richtige Strahlpfad wird erstellt. Es kann eine reflektierende Oberfläche oder eine optische Projektionslinse sein
Die Aufgabe eines Reflektorspiegels ist es, möglichst viel des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts in die richtige Richtung zu lenken. Sein Material ist thermoplastischer Spritzgusskunststoff aufgrund der Notwendigkeit strenger Fertigungsgenauigkeit, aber in der Vergangenheit war es Stahlblech. Um die notwendige Oberflächenqualität zu gewährleisten, wird das Kunststoffteil mit einer Lackschicht überzogen, bevor die Reflexionsschicht, meist gedampftes Aluminium aufgebracht wird. Die oberste aufgedampfte Siliziumschicht dient dem Schutz.
Eine Projektionslinse ist ein gängiges Zubehör moderner, leistungsstarker Scheinwerfer. Mit seiner Hilfe lassen sich präzise gestaltete, hocheffiziente Lichtverteilungen erzeugen
Abschlussscheibe und seine Eigenschaften:
Dient zum Schutz der Lichtquelle und der optischen Elemente
Das von den optischen Elementen gelenkte Licht wird weiter gelenkt (gestreut oder gesammelt), wenn geeignete optische Oberflächenstrukturen vorhanden sind.
Die Hauben moderner Scheinwerfer sind meist ohne optische Oberflächenstruktur (ohne Rippen)
Das Material ist Glas oder geeigneter Kunststoff (normalerweise Polycarbonat)
Kunststoff ermöglicht einen leichteren Scheinwerfer und gewährleistet eine hohe Fertigungsgenauigkeit bei gleichzeitig hoher Widerstandsfähigkeit gegen physikalische Einwirkungen
Welche Ziele soll die Scheinwerferoptik erreichen?
Unter den Scheinwerferoptiken ist die richtige Planung und Auslegung von Abblendlichtsystemen die größte Herausforderung und erfordert höchste Sorgfalt. Grundsätzlich gilt es zwei Ziele mit größtmöglicher Effizienz zu erreichen: ausreichende Sichtverhältnisse für den Fahrer zu schaffen und gleichzeitig Blendung des Gegenverkehrs zu begrenzen. Die Erfüllung beider Ziele unterliegt gesetzlichen Vorgaben. Die Scheinwerfer und deren Lichtquellen gelten daher als sicherheitsrelevantes Fahrzeugzubehör, deshalb sie bedürfen einer behördlichen Zulassung, eine regelwidrige Umgestaltung oder Manipulation des Originalkonstruktion ist daher nicht gestattet.
Reflexions- und Projektionsklassen
Klassische Scheinwerfersysteme (ohne LED) können gemäß ihrem grundlegenden Funktionsprinzip in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: Reflexions- und Projektionsklassen. Die Gruppen umfassen je nach verwendeter Technologie unterschiedliche Scheinwerfertypen, die im Folgenden in chronologischer Reihenfolge aufgeführt sind:
Parabolische Reflektorsysteme
Projektionslinsensysteme mit Ellipsoidspiegel (abgekürzt: DE).
Freiform-(FF)-Systeme
Super-DE-Systeme (kombiniert mit FF).
Die verschiedenen Arten von Scheinwerfern nach ihrem Funktionsprinzip werden im nächsten Artikel ausführlich vorgestellt.