Technologische Verbesserungen, neue Produkte und Ideen traten eine deutliche Trendwende los, deren Ergebnisse sich in den kommenden Jahren weiter manifestieren werden. Lichtfunktionen wandeln sich von purer Funktion zu einem emotionalen Design-Element.

Abbildung 1: Licht erzeugt Aufmerksamkeit. Dank neuester technologischer Möglichkeiten kann die Aufmerksamkeit des Fahrers mit Hilfe von Licht gesteuert werden. Quelle: OSRAM

Licht fügt sich mittlerweile immer mehr in die bestehende Design-Sprachen ein und entwickelt sich zum integralen Element des Innenraum-Designs. Klassische Lichtfunktionen gehen in großflächige Anwendungen auf, die übergangslos ineinanderfließen. Die Technik, die dahintersteckt, rückt buchstäblich immer weiter in den Hintergrund. Vielerorts werden die Lichtquellen so konzipiert, dass sie entweder relativ unauffällig über Lichtleiter auskoppeln oder hinter Zierteilen verschiedenster Materialien „versteckt“ werden. Ziel ist es, dass sie im unbeleuchteten Zustand, hinter weitgehend intransparenten Materialien, nicht wahrgenommen werden. Sehr leistungsstarke LEDs können diese allerdings durchleuchten (Abbildung 2).

Abbildung 2:Nachdem das menschliche Auge bereits kleinste Farbunterschiede wahrnehmen kann, ist eine homogene Beleuchtung des Innenraums unerlässlich. Quelle: OSRAM

Neue Technologien bringen Licht in Bewegung

In statischen Anwendungen werden oft längliche Lichtleiter eingesetzt, an deren Enden von einer oder beiden Seiten Licht eingekoppelt und über den Verlauf des Lichtleiters möglichst homogen ausgekoppelt wird. Hinzu gesellen sich nun Lösungen mit eng platzierten RGB LEDs, die oft linear angeordnet sind. Hier bieten sich das breite Farb- und Helligkeitssortiment der TOPLED E1608 an. Jede LED in der Kette beleuchtet einen definierten Abschnitt der Anwendungsoberfläche. Somit ist es möglich, die Lichtpunkte ortsaufgelöst einzusetzen. Dies ermöglicht dynamische Funktionen, in denen nicht nur die Lichtfarbe, sondern auch die Lichtposition gesteuert werden kann. Diese Fähigkeit eröffnet unzählige Einsatzmöglichkeiten.

Abbildung 3: RGB-LEDs spannen einen sehr weiten Farbraum auf und ermöglichen dadurch eine Vielzahl von Designmöglichkeiten. Neben Design-Aspekten können farbige, dynamische Beleuchtungslösungen auch einen großen Beitrag zu mehr Sicherheit im Fahrzeug leisten. Bild: OSRAM

Diese Systemarchitektur erlaubt beispielsweise eine gezielte Steuerung der Aufmerksamkeit des Fahrers (Abbildung 3). Aus verschiedenen Studien geht hervor, dass der Fokus durch einen Lichtpunkt oder eine Lichtsequenz auch im Bereich des peripheren Sehens in eine bestimmte Richtung gelenkt werden kann. Mit einem dynamischen Lichtstreifen, der beispielsweise knapp oberhalb der Windschutzscheibe verläuft, kann der Fahrer darauf hingewiesen werden, wo eine Gefahr besteht. Dies bietet gegenüber generischen Warnungen den Vorteil, die Gefahr nicht erst suchen zu müssen und dadurch wertvolle Reaktionszeit zu gewinnen.

Diese Funktion wird vor allem bei teilautonomen Fahrzeugen eine zentrale Rolle einnehmen, bei denen der Fahrer den Verkehr zeitweise nicht mehr beobachtet und sich im Gefahrenfall schnell orientieren muss. Natürlich kann dem Fahrer auch in weniger kritischen Situationen angezeigt werden, worauf er seine Aufmerksamkeit richten sollte. Denkbar wäre beispielsweise eine visuelle Unterstützung des Navigationssystems.

Darüber hinaus zeigen erste Untersuchungen außerdem, dass auch Symptome von Reisekrankheit gelindert werden können, wenn ein dynamischer, optischer Effekt die vom Innenohr detektierte Bewegung nachbildet.

Da die Lichtfarbe mit verschiedenen Emotionen verknüpft wird, beziehungsweise diese bestenfalls auch beeinflussen kann, ist zu erwarten, dass auch dieser Effekt vermehrt und kontextabhängig genutzt wird: morgens, auf dem Weg zur Arbeit, helfen kältere, belebende Effekte. Abends wird vermutlich eine eher warme, entspannende Farbe bevorzugt. Prinzipiell gibt es auch hierzu Daten, die zeigen, dass die gezielte Nutzung bestimmter, vor allem blauer Wellenlängen den Melatoninhaushalt und damit den zirkadianen Rhythmus beeinflusst. Allerdings erfordert dies eine vergleichbar hohe Lichtdosis in einem bestimmten Einfallswinkel und das über eine relativ lange Zeit. Funktionen wie diese sind somit zwar technisch möglich. Ob eine Integration ins Fahrzeug auch sinnvoll ist, wird sich erst in den kommenden Jahren zeigen, da dies maßgeblich von entsprechenden Nutzungsszenarien abhängig sein wird. Unter anderem wird zu klären sein, ob Endkunden dazu bereit sind, für eine Funktion wie diese zu bezahlen, oder ob gegebenenfalls der psychologische Effekt über eine bestimmte Lichtfarbe die bessere Wahl wäre.

Einhergehend mit der zunehmenden Integration in oder hinter Zierteile ist auch der zur Verfügung stehende Bauraum zu beachten. Es werden sehr kleine Systeme benötigt, die den Verdrahtungsaufwand auf der Platine minimieren. Hier bieten sich RGBLEDs mit integrierten Treiber- und Kommunikationsfunktionen an, die in einer einfachen Daisy-Chain eingesetzt werden. Diese können dann über ein entsprechendes Protokoll individuell angesteuert werden. Hierzu bietet sich an, Interfaces zum Standard Fahrzeug Bus anzubieten und auf der LED-Seite das spezielle LED-Protokoll laufen zu lassen.

Nicht zuletzt wird erwartet, dass die Farbe in jedem Lichtpunkt identisch erscheint. Produktionstoleranzen bei den RGB-Chips wie auch bei den verwendeten Lichtleiter- beziehungsweise Zierteilmaterialien sorgen für besondere Herausforderungen bei der technischen Umsetzung des Systems. Die Fähigkeit des menschlichen Auges, schon kleinste Farbunterschiede zu erkennen, muss zusätzlich berücksichtigt werden. Auf LED-Seite kann dieses Problem gelöst werden, indem die in der Endkontrolle gemessenen Farb- und Helligkeitswerte an das System übermittelt werden, um einen sehr genauen Farbabgleich durchführen zu können. Jede Osire E3323 von ams Osram besitzt einen individuellen „Data-Matrix-Code“ auf der Gehäuseoberseite, der in der Fertigung des Systems den Zugriff auf die jeweiligen Messdaten erlaubt (Abbildung 4).

Abbildung 4: RGB-LEDs wie die Osire E3323 erlauben extreme Designfreiheit und erleichtern dank eines speziellen Data-Matrix-Codes das Auslesen wichtiger Messdaten für den Systemaufbau. Bild: OSRAM

Die unzähligen Möglichkeiten der Farbwahl über RGB in Kombination mit der sehr guten Farbwiedergabe weißer LEDs erlaubt bisher ungeahnte Designideen. Doch auch darüber hinaus wird Licht eine wesentliche Rolle spielen. Die Visualisierung von Informationen auf Displays wird sich weiterentwickeln, beispielsweise hin zu organischeren Formen, die im Design integriert sind. Dabei spielt die Hinterleuchtung von Displays eine essentielle Rolle, weil sie für eine gute Lesbarkeit und damit verbunden für eine rasche Informationsauffassung beim Fahrer sorgt.

Die momentane Pandemie hat uns einen weiteren wichtigen Aspekt vor Augen geführt. Hygiene ist unabdingbar. Vor allem in Fahrzeugen, die wechselnden Benutzern zur Verfügung stehen werden. Auch hierbei wird Licht – wenn auch für das menschliche Auge unsichtbar – helfen: Eine Entkeimung von Luft und Oberflächen mittels UV-C Strahlung ist ein erfolgsversprechender Ansatz. Es wird deutlich: Die Zahl lichtbasierter Anwendung im und um das Fahrzeug steigt seit Jahren kontinuierlich – und dieser Trend wird noch einige Zeit andauern. Wenn wir in 20 oder 30 Jahren auf die heutige Zeit zurückblicken - welche Erinnerungen werden wir dann wohl mit unseren heutigen Fahrzeugen verknüpfen?

Gut zu wissen:

Generell ist zu erwarten, dass Design, Technik und Vernetzung mit dem Passagier übergangsloser gestaltet werden wird. So können zum Beispiel die heute noch oft als Fremdkörper wirkenden Displays fließend in das Design eingebettet werden und über Lichteffekte sanft in das Ambientelicht der umgebenden Zierteile überführt werden. Auch Bedienelemente werden sich weiter in die Materialien und das Design integrieren, für deren Lokalisierung dann die Hinterleuchtung eine zentrale Rolle spielt.

Was bedeutet dies für die Systemarchitektur im Fahrzeug? Wie auch in anderen Bereichen stößt der gerne genutzte, aber in die Jahre gekommene LIN-Bus an seine Grenzen. Mit einer Übertragungsrate von 20 kBit/s und einer sehr überschaubaren Anzahl von Bus-Teilnehmern sind der Kreativität, aber auch der zeitkritischen Anzeige von ortsaufgelösten Warnanzeigen Grenzen gesetzt. Somit kommt diesen Funktionen auch der Trend entgegen, als Bus-System eher auf CAN-FD mit bis zu 8 Mbit/s, FlexRay mit 10-20 MBit/s oder zukünftig gar Ethernet zu setzen, das mit mehreren hundert Mbit/s viele Jahre eine ausreichende Übertragungsrate bieten sollte. Allerdings wird es sicherlich herausfordernd, diese Funktionen quasi in Echtzeit, synchron und ohne merkliche Latenz zu steuern.