Forschungsprojekt »HipE« erfolgreich abgeschlossen

25.7.2019

Die HELLA GmbH & Co. KGaA, einer der weltweit führenden Automobilzulieferer für Licht und Elektronik, und das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe in Soest arbeiteten gemeinsam an einem möglichen Lichtsystem der Zukunft auf Basis einer Laserlichtquelle. Das Forschungsprojekt HipE (Hochinnovative pixelierte Leuchtstoffe für laserbasierte Emissionen im Scheinwerfer) wurde über einen Zeitraum von drei Jahren aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert und jetzt erfolgreich abgeschlossen.

Laserlicht
© Hella

HELLA arbeitete gemeinsam mit dem Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe an einem möglichen Lichtsystem der Zukunft auf Basis einer Laserlichtquelle.

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Um Scheinwerferlicht im Verkehrsraum dorthin zu bringen, wo es der Fahrer benötigt, und um etwa Gefahren früher zu erkennen sowie schneller reagieren zu können, bedarf es einer volladaptiven, hochauflösenden Lichtverteilung, die sich an die jeweilige Verkehrssituation anpasst. Hierfür müssen sowohl Scheinwerfer als auch eine entsprechende Sensorik im Fahrzeug verbaut sein. Gleichzeitig muss das System die steigenden Anforderungen an Bauraum, Effizienz und Lichtqualität erfüllen.

Vor diesem Hintergrund hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum Soest im HipE-Forschungsprojekt unterschiedliche lumineszierende Materialien wie Glas, Keramik oder Einkristall auf ihre Eignung hin überprüft. Die wichtigsten Parameter waren dabei die Lichtkonversionseigenschaften und die Wärmeausbreitung unter blauer Laseranregung. Zur Pixelierung wurden die Materialien mit ultrakurzen Lichtpulsen eines Femtosekunden-Lasersystems strukturiert und anschließend mit einem Rasterelektronen- und einem Laserscanning-Mikroskop untersucht. Die Pixelstrukturen weisen beispielsweise Grabentiefen von bis zu 150 µm bei Grabenbreiten von bis zu 30 µm auf. Die Abtragsparameter wurden so optimiert, dass sich zwischen den einzelnen Pixeln ein möglichst hoher optischer Kontrast ergibt, ohne zu viel Material des Leuchtstoffs abzutragen. Mit einer Thermografiekamera wurde anschließend die Wärmeausbreitung im pixelierten Leuchtstoff untersucht.

Von HELLA wurde im Forschungsprojekt ein Prototyp für ein hochauflösendes Scheinwerfermodul mit Laserlichtquelle für den späteren Einsatz im Scheinwerfer entwickelt und aufgebaut. Der Licht- und Elektronikexperte untersuchte zusätzlich, welche optischen Systeme geeignet sind, den Anforderungen an eine kompaktere Bauform und höhere Effizienz Rechnung zu tragen.

Das Forschungsprojekt hat gezeigt, dass die Strukturierung der Leuchtstoffe zu einer deutlichen Erhöhung des Kontrastes zwischen zwei Pixeln führt. Damit die Anforderungen einer Anwendung im Scheinwerfer vollumfänglich erfüllt werden können, müssen in den nächsten Schritten zusätzliche Maßnahmen zur weiteren Steigerung des Kontrastes getroffen werden. Daran arbeiten die beiden Projektpartner gemeinsam weiter. »Wir werden nach dem Projektende im Rahmen unserer intensiven Kooperation mit HELLA die pixelierten Leuchtstoffe weiter optimieren, insbesondere im Hinblick auf den Kontrast. Durch Einbringen eines reflektierenden Materials in die Lasergräben soll der Kontrast zusätzlich erhöht werden, sodass diese Leuchtstoffe in die Anwendung wie einer hochauflösenden laserbasierten Lichtquelle überführt werden können«, so Frau Dr. Franziska Steudel, Teamleiterin Leuchtstoffdesign am Fraunhofer AWZ Soest.