Freiflächen-Scheinwerfersysteme

Zur Gruppe der Reflexion Systeme gehören auch die Freiflächen-Scheinwerfer, sogenannte „Free Form“-Scheinwerfer. Die Scheinwerfer können frei an eine übergeordnete Form, etwa eine Karosserielinie, ganz leicht angepasst werden. Mit Freiflächen-Scheinwerfer lässt sich eine asymmetrische Ausleuchtung ohne die sonst nötige Streuscheibe verwirklichen. Veraltete Parabolspiegel Lösungen streuen das konzentrierte Licht mit Hilfe von Linsenstrukturen, die auf der Oberfläche des Scheinwerferabdeckungen erzeugt werden, an die richtige Stelle. Als Weiterentwicklung dieses Konzepts stellte die Firma Hella 1988 die ersten Freiflächen-Reflektor, auch Stufenreflektor genannt, vor. Wie der Name schon sagt, basiert die Technologie auf einem variablen Oberflächen-Reflektor. In diesem Fall bricht die reflektierende Oberfläche mit regelmäßigen geometrischen Formen und besteht aus kleinen Oberflächenelementen mit einzigartiger Form und variabler Ausrichtung, zwischen denen der Übergang kontinuierlich ist.

Bei Scheinwerfern in Freiformtechnik handelt es sich um ein Reflektorsystem

Bei der Auslegung eines Reflektors wird die Reflexion und Streuung des Lichts für jedes einzelne Segment des Spiegels individuell berechnet. Auf diese Weise wird den Flächen die Verteilung Charakteristik beziehungsweise ein bestimmter Teil der Fahrbahn zugeordnet, deren Ausleuchtung ausreichend gewährleistet ist. Segmente können vertikal oder horizontal angeordnet werden. Mit deren Hilfe wird die Hell-Dunkel-Grenze erstellt und der rechte Fahrbahnrand ausgeleuchtet. Bei sorgfältig ausgeführtem Design erzeugen die unregelmäßigen Elementformen additiv die gewünschte Abstrahlcharakteristik und ein großer Teil der Reflektorfläche kann für gedimmtes Licht genutzt werden.

Natürlich muss zur Vermeidung von Blenderscheinungen auch darauf geachtet werden, die Flächen Segmente so zu gestalten, dass die reflektierten Lichter bezogen auf die optische Achse nach unten gerichtet sind.

Voraussetzungen für die Erstellung von Freiflächen-Scheinwerfern

Die Komplexität solcher Systeme erfordert eine geeignete Produktionstechnologie und einen ernsthaften Computertechnologie Hintergrund und Design-Software, was der Grund für ihr spätes Erscheinen ist. Die Form solcher Freiflächen-Scheinwerfer kann nur mit Hilfe eines Computers innerhalb der akzeptablen Entwicklungszeit genau berechnet und optimiert werden. Das besondere Wirkprinzip führt dazu, dass die zusätzliche Lenkung der Lichtstrahlen und damit die Riffelung der Scheinwerferabdeckung oder sonstige optische Strukturierungen entfallen. Daher bieten diese Glas- oder Kunststoffabdeckungen mit hoher Härte nur einen physischen Schutz der Lichtquelle und des Spiegels gegen verschiedene Umwelteinflüsse. Das trieb den Designern natürlich Wasser in die Mühlen, denn fortan konnten sie auch auf vielfältige, stromlinienförmige Designs zurückgreifen, die besonderen Form- und Beleuchtung Wünschen gerecht werden.

Das Material des Free Form Reflektors

Diese kann nur Spritzguss-Kunststoff sein, da die Formtreue bei der Produktion ein zentrales Anliegen ist. Ein weiterer Vorteil der Technologie ist neben der gleichmäßigen Lichtverteilung der hervorragende Wirkungsgrad, der mit circa 45 % deutlich über dem von parabolischen Systemen liegt, deren Wirkungsgrad bei rund 27 % liegt. Ein weiterer Vorteil ist der Preis der Konstruktion, der einfache Aufbau der Scheinwerfer und die Massenproduktion, die dadurch sehr günstig ist.

Angesichts der beschriebenen Vorteile ist es nicht verwunderlich, dass dieses System in letzter Zeit eine beliebte Technologie war. Dieser Typ war eine geeignete Lösung für die Verwendung von HID-Lichtquellen. Die Halogen-Metalldampflampe (MH - Metal Halide) gehört zur Familie der HID-Lichtquellen (High Intensity Discharge). Vom Funktionsprinzip her wird die Lichtemission, die ähnlich ist wie bei Quecksilberlampen durch Bogenentladung Anregung in einer mit Hochdruck Gasen und Metallsalzen gefüllten Entladungsröhre aus Keramik oder Quarzglas erzeugt. Insgesamt verwendet der abgeblendete Teil moderner reflektierender Scheinwerfersysteme fast nur solche FF-Spiegel anstelle von Parabolischen.