„Dank der spezifisch konstruierten Mikrooptiken wird es möglich, das Licht von der Unterseite des Fahrzeugs aus strahlenförmig auf eine etwa vier Quadratmeter große Fläche beidseitig vor den Einstiegsbereich zu projizieren“, erklärt Dr. Andreas Bräuer, Abteilungsleiter für Mikrooptische Systeme am IOF den neu entwickelten Lichtteppich.
Mehrere Autobauer arbeiten derzeit an Lösungen für Lichtquellen im Einstiegsbereich. Doch alle bisherigen Ideen waren nicht optimal. Bei der Integration in den Außenspiegel entfernt sich das Licht vom Boden sobald die Tür geöffnet wird. Und wird die Lichtquelle in die Tür eingebaut, erreicht sie eben erst nach dem Öffnen der Tür den Boden.
Anders bei den Wagen der neuen BMW 7er Reihe: Möglich macht dies ein von Forschern des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF aus Jena entwickeltes System, dass auf speziellen Mikrooptiken basiert.
Viele winzige Projektoren ergeben den Lichtteppich
„In unserer Mikrooptik projizieren Mikrolinsen das Licht gezielt auf die gewünschte Fläche“, erläutert Dr. Peter Schreiber vom IOF, der die Entwicklungsarbeiten zum Projekt betreut. Ursprünglich ging es den Jenaer Wissenschaftlern darum, winzige und dennoch lichtstarke digitale Projektoren zu bauen, wie man sie beispielsweise im Smartphone benötigt. Physikalisch ist das ein Widerspruch – denn je kleiner die Projektoren werden, desto weniger Licht wird ausgestrahlt.
Die Lösung des IOF-Teams: Es baute extrem kleine Projektoren, nahm davon viele und ordnete die Winzlinge in einer wabenförmigen Struktur an. „Wir können die Lichtstärke anpassen, indem wir die Anzahl dieser Mikroprojektoren verändern. Egal ob wir dann 150, wie beim BMW-Lichtteppich, oder 3000 Projektoren verwenden: Die Dicke des Arrays bewegt sich auf jeden Fall im Millimeterbereich“, sagt Bräuer.
Einzelne Anordnung möglich
Ein Nebeneffekt dieser Art von Arraybeleuchtung erwies sich für die Entwicklung des Lichtteppichs als entscheidend: Die Projektionslinsen, die das Licht einfangen und dann als Abbild auf eine Fläche projizieren, lassen sich einzeln und individuell zur Lichtquelle anordnen. Man kann also die Abbilder der einzelnen Linsen aus unterschiedlichen Positionen genau übereinanderlegen. „Auf diese Weise projizieren wir selbst bei extrem flachen Beleuchtungswinkeln ein hochwertiges und lichtstarkes Bild“, so Marcel Sieler, BMW Entwickler, der ebenfalls aus dem Team des IOF stammt.
Am Unterboden platziert
Der Lichtteppich oder „Welcome Light Carpet“ ist bereits serienmäßig in der Luxuslimousine eingebaut. Dabei wird die Lichtquelle, ein 10x10mm2 großes Mikrooptik-Bauteil, durch ein Deckglas geschützt. Damit es während der Fahrt nicht durch Steinschlag beschädigt wird, wird es mit der Öffnung gegen die Fahrtrichtung am Unterboden des Fahrzeugs eingebaut. Verschmutzungen können die Helligkeit des Lichtes beeinflussen. Aber: Da es ja viele einzelne Projektoren gibt, dringt bei dieser mehrkanaligen Beleuchtung immer noch genügend Licht nach außen.
Beim Lichtteppich fürs Auto soll nicht Schluss sein. Bräuer: „Die Anwendungsmöglichkeiten einer solchen Arraybeleuchtung sind extrem breit gefächert und reichen von Beleuchtungslösungen für die Sicherheits- und Medizintechnik über den Maschinenbau bis hin zu klassischen Signalleuchten.“
