Adaptive „High-Definition“-Scheinwerfer sind für amerikanische Fahrer gleich um die Ecke

Tie ersten Scheinwerfer, die Autos schmückten, waren nicht viel besser, als fest zusammenzublinzeln und zu hoffen, dass irgendwelche Kühe auf der Straße so vernünftig waren, dir aus dem Weg zu gehen. Das schwache Licht, das vorbei geworfen wird frühe Petroleum- und Acetylengaslampen machte die meisten Reisen nach Einbruch der Dunkelheit zu einer Narrenkur.

Heutzutage funktionieren die Scheinwerfer der neuesten Generation natürlich ähnlich wie moderne Fernseher mit dicht gepackten Reihen von pixeligen Lichtern, die bis zu 5.000 Mal pro Sekunde blinken, sodass der Fahrer im Wesentlichen gleichzeitig Fern- und Abblendlicht verwenden kann. Bis vor kurzem waren solche hochmodernen Funktionen jedoch aufgrund einer NHTSA-Vorschrift aus den 1960er Jahren für in den USA verkaufte Fahrzeuge nicht zulässig. Aber dank einer mehrjährigen Lobbyarbeit seitens Toyota, Diese Vorschriften haben sich im vergangenen Februar geändert – jetzt werden Amerikas Straßen ein bisschen heller und ein ganzes Stück sicherer.

Wie sich Scheinwerfer von offenen Flammen zu Laserpixeln entwickelten

Der kurzlebigen Idee folgend, mit offenen Flammen den Weg zu beleuchten, tauchten die ersten elektrischen Scheinwerfer auf Cadillac-Modell 30 von 1912 und wurden im nächsten Jahrzehnt schnell zur obligatorischen Ausrüstung im ganzen Land. Die ersten Split-Intensity-Scheinwerfer mit separatem Abblend- und Fernlicht wurden 1915 hergestellt, 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 steigen müssen, nur um Ihre Lichter einzuschalten und zwischen den Helligkeiten zu blinken!

Das Aufkommen von Sealed-Beam-Scheinwerfer mit Filamenten für Abblend- und Fernlicht im Jahr 1954 und seine weit verbreitete Einführung bis 1957 war ein gewaltiger technologischer Sprung. Mit Abblendlicht für Dämmerungs- und Abendfahrten und Fernlicht für Nachtfahrten auf ansonsten unbeleuchteten Straßen würden diese neuen Scheinwerfer die Tagesstunden, die ein Auto sicher auf der Straße verbringen kann, drastisch verlängern.

Das erste Halogenlicht, das selbst schnell zu einem globalen Standard wurde, wurde 1962 vorgestellt. Aber Halogene waren damals 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 von Fahrzeugvorschriften auf Landesebene nahm und sie föderalisierte förmliche Annahme in diesem Jahr Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) 108die vorschrieb, dass alle Scheinwerfer aus versiegelten Balken bestehen sollten.

In den 1970er Jahren wurden Halogenlampen mit ihrer höheren Helligkeit und Effizienz im Vergleich zu Glühlampen aus Wolfram zum Industriestandard. In den 80er Jahren wiederum wurden die US-Vorschriften erweitert, um Scheinwerfer mit austauschbaren Glühlampen zuzulassen, die der europäische Markt bereits seit einigen Jahren genießt. Die Möglichkeit, anstelle einer ganzen Scheinwerfereinheit eine Glühbirne auszutauschen, kombiniert mit den jüngsten Materialfortschritten, bei denen Lampenlinsen aus Kunststoff statt aus Glas hergestellt wurden, reduzierte die Kosten für die Herstellung und den Betrieb von Scheinwerfern drastisch. Und in den 90er Jahren waren Halogene selbst zugunsten moderner Xenon- und LED-Beleuchtungstechnologien auf der Strecke geblieben. Das 21. Jahrhundert hat nicht nur die Beleuchtungstechnologie selbst weiter vorangetrieben – hallo Halo- und Laserscheinwerfer! — sondern auch die Steuersysteme, die die Strahlen lenken.

Aufgrund von Unterschieden in ihren relativen Transportvorschriften ist die Geschwindigkeit der technologischen Einführung zwischen US-Fahrern und ihren europäischen Kollegen auseinandergegangen – oft mit einem Rückstand der Amerikaner. Wie bei austauschbaren Glühbirnen in den 50er Jahren und Bemühungen zur Blendungsreduzierung in den 30er Jahren zeigte sich Europa weitaus bereitwilliger, Innovationen einzuführen und die jüngsten Fortschritte bei den Scheinwerfern bereitwillig umzusetzen, teilweise aufgrund der durch FMVSS 108 auferlegten Einschränkungen Fern- oder Abblendlicht – und gesetzlich vorgeschrieben, dass sie getrennt bleiben – wurden alle darauf folgenden technischen Fortschritte stillschweigend ausgeschlossen adaptives Fernlicht (ADB)-Scheinwerfersysteme, 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 keines in den Staaten finden werden.

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

„NHTSA priorisiert die Sicherheit aller auf den Straßen unseres Landes, egal ob sie sich innerhalb oder außerhalb eines Fahrzeugs befinden. Neue Technologien können dazu beitragen, diese Mission voranzubringen“, sagte Dr. Steven Cliff, stellvertretender Administrator der NHTSA, in a Pressemitteilung Februar. „Die NHTSA erlässt diese letzte Regel, um die Sicherheit zu verbessern und ungeschützte Verkehrsteilnehmer zu schützen.“

„Adaptive Fernlichtsysteme (Adaptive Driving Beam Header Systems, ADB) verwenden eine automatische Scheinwerferstrahl-Umschalttechnologie, um weniger Licht auf besetzte Bereiche der Straße und mehr Licht auf unbesetzte Bereiche zu strahlen“, erklärte die NHTSA weiter. „Der adaptive Beam ist besonders nützlich für die Fernausleuchtung von Fußgängern, Tieren und Objekten, ohne die Sicht von Fahrern in anderen Fahrzeugen zu beeinträchtigen.“

Wie das adaptive Fernlicht das Licht um den Regen lenkt

Im Großen und Ganzen sind ADB Scheinwerfer, die sich aktiv an die vorherrschenden Wetterbedingungen anpassen, wie z Umleiten von Licht um fallenden Regen und Schnee, sie vor Kurven ausfahren oder das Fernlicht nur in Richtung entgegenkommender Fahrzeuge dimmen. Diese Systeme nutzen oft die gleichen nach vorne gerichteten Kameras, die vom adaptiven Tempomatsystem verwendet werden, und können so programmiert werden, dass sie nicht nur die Straße vor Ihnen beleuchten, sondern auch vorausschauende Navigationsinformationen anzeigen.

Audi bietet beispielsweise außerhalb der USA an Digital-Matrix-LED-Scheinwerfer — 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 mit einer Million Mikrospiegeln, deren Kantenlänge jeweils nur wenige hundertstel Millimeter beträgt“, Audis Beleuchtungsseite erklärt. „Mithilfe elektrostatischer Felder lässt sich jeder einzelne Mikrospiegel bis zu 5.000 Mal pro Sekunde kippen. Je nach Einstellung wird das LED-Licht entweder über die Linsen auf die Straße gelenkt oder absorbiert, um Bereiche des Lichtkegels auszublenden.“

Diese maskierten Bereiche sind dort, wo das Licht nicht von fallendem Wasser abprallt oder anderen Fahrern in die Augen blendet. Darüber hinaus projiziert das System als Belohnung „dynamische Leaving- und Coming-Home-Animationen“ auf nahegelegene Oberflächen. Praktischerweise kann das System die Strahlen abwinkeln, um weiter in Kurven zu leuchten.

In ähnlicher Weise dimmt das HD-Matrix-LED-System, das in A8s des späteren Modelljahres zu finden ist, unter bestimmten Umständen das Fernlicht des Fahrzeugs ohne menschliches Eingreifen. Wenn die Scheinwerfer auf „Automatisch“ eingestellt sind, das Fahrzeug außerhalb von Ortschaften mit über 30 km/h fährt (wie vom Navigationssystem vorgegeben) und die Frontkamera ein anderes Fahrzeug sieht, verdunkeln sich die Scheinwerfer und dimmen einzelne LEDs in 64 Stufen – ungefähr mehrere Millionen potenzieller Muster – um „andere Fahrzeuge auszublenden und gleichzeitig die Zonen zwischen und neben ihnen vollständig zu beleuchten“.

Fords hochauflösendes adaptives Frontbeleuchtungssystem, das im vergangenen August in Europa debütierte, bietet ähnliche Fähigkeiten. Das Unternehmen stellt fest, dass etwa 40 Prozent der Unfälle auf britischen Straßen nach Sonnenuntergang passieren. Ein Blick nach unten auf helle Infotainment-Displays auf dunklen Straßen kann den Fahrer vorübergehend blenden, sodass Fords Scheinwerfer Geschwindigkeitsbegrenzungen, Navigationshinweise und Straßengefahrenwarnungen auf die Straße selbst projizieren. Darüber hinaus können sich die Träger 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 eine Pressemitteilung. „Es gibt jetzt das Potenzial, so viel mehr zu tun, als nur die Straße vor Ihnen zu beleuchten, um den Stress zu reduzieren, der mit dem Fahren bei Nacht verbunden ist. Der Fahrer konnte wichtige Informationen abrufen, ohne jemals den Blick von der Straße abwenden zu müssen.“

Das digitale Lichtsystem von Mercedesverwendet hingegen ein einzigartiges Lichtmodul, das aus drei LEDs besteht, die in jedem Scheinwerfer montiert sind. Ihr Licht wird von einer daumennagelgroßen Anordnung von etwa 1,3 Millionen Mikrospiegeln reflektiert, von denen jeder über einen integrierten Grafikprozessor gesteuert wird, um die Strahlen präzise zu biegen und zu dämpfen. Laut Mercedes ermöglicht diese Treue dem Fernlicht-Assistenten, beim Ausschließen von Gegenverkehr zwei Größenordnungen präziser zu arbeiten als herkömmliche 84-Pixel-Arrays.

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

Leider müssen amerikanische Fahrer, so cool diese Fähigkeiten auch sind und so technisch legal sie auch sind, immer noch kurz warten, bevor sie in die USA kommen. Das liegt daran, dass die NHTSA jetzt eine Reihe von Testanforderungen erarbeiten muss, um adaptive Scheinwerfer unter dem überarbeiteten Standard zu messen und zu regulieren. 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 können, sobald sich die Vorschriften verfestigt haben.

„Während adaptive Scheinwerfer genehmigt wurden, werden die von der NHTSA aufgestellten Testanforderungen für die Genehmigung noch diskutiert“, sagte ein Audi-Vertreter gegenüber Engadget. “Aus diesem Grund, [I’m] Wir befürchten, dass wir die Matrix-Funktionalität derzeit noch nicht in den USA anbieten können, und arbeiten weiterhin mit den Aufsichtsbehörden zusammen, um diese sicherheitsrelevante Funktion auf den Markt zu bringen.“