Autoscheinwerfer

PKW-Scheinwerfer mit Halogenlampen

Tagfahrlichtschaltung (oben) und normales Abblendlicht (unten)

Fahrzeugscheinwerfer sind Scheinwerfer als Teil der Fahrzeugbeleuchtung. Sie strahlen Licht grundsätzlich in ihre Fahrtrichtung ab und sind an fast jedem Fahrzeug vorhanden bzw. in Gebrauch, im öffentlichen Straßenverkehr ist dies in vielen Ländern der Erde Pflicht.

Ihre hauptsächliche Funktionen sind

• die Ausleuchtung des unmittelbar vor der Fahrtstrecke liegenden Weges
  • zur eigenen Sicherheit - Erkennen von Hindernissen und
  • für ein schnelles Fortbewegen sowie
• die Verkehrssicherheit für andere Verkehrsteilnehmer generell und besonders bei schlechten Sichtverhältnissen. Letztere dient der Vermeidung eines Kollisionskurses mit dem Gegenverkehr (Sichtbarmachung).

Sie strahlen grundsätzlich weißes (selten: gelbes) Licht ab. Xenonlicht (nur im Automobilbereich üblich) strahlt jedoch leicht bläuliches Licht ab, dies gilt meistens als weiß und ist damit zulässig.

Kraftfahrzeuge

Im Straßenverkehr wird durch die Scheinwerfer vorrangig ein Signalbild gegeben, d. h. durch die Anordnung der Lichter wird anderen Verkehrsteilnehmern die Fahrzeugart und Fahrtrichtung mitgeteilt. Ein Scheinwerferpaar, nebeneinander auf gleicher Höhe, deutet meist auf ein mehrspuriges Fahrzeug hin, während ein einzelnes Licht meist auf ein einspuriges Fahrzeug hinweist.

Frontscheinwerfer, bauliche Ausführung

Xenon-Abblendlicht (Saab 9-5)

Modifizierte Fahrzeugscheinwerfer sind in der Tuningszene ein „Muss“ (hier ein Isuzu D-Max mit Verblendung)

Während einspurige Fahrzeuge nur einen Scheinwerfer aufweisen, sind bei mehrspurigen Fahrzeugen (in der Regel Automobile) die Fahrscheinwerfer meist gepaart. Sie befinden sich an der Fahrzeugfront, allerdings wird beim Rückwärtsfahren das gleiche (weiße) Licht gezeigt, damit anderen Verkehrsteilnehmern das Entgegenkommen angezeigt wird.

Scheinwerfer werden meistens als Abblendlicht verwendet; daneben können auch Fernlicht und Nebelscheinwerfer verwendet werden. Im Jahre 1957 wurde in Deutschland das asymmetrische Abblendlicht eingeführt: Der Fahrbahnrand der eigenen Straßenseite wird durch diese Asymmetrie erheblich weiter ausgeleuchtet als die Gegenfahrbahn. Dies dient der Vermeidung von Blendungen der Verkehrsteilnehmer, die in der Gegenrichtung verkehren. Diese Aufteilung der Lichtstärke dient somit der Verkehrssicherheit. Moderne Fahrzeuge bieten in der Regel die Möglichkeit, die Ausleuchtungsgeometrie anzupassen, wenn in Ländern gefahren wird, für die die Scheinwerfer nicht vorgesehen sind (Links-/Rechtsverkehr). Vormals war es notwendig, den Scheinwerfer innerhalb entsprechender Markierungen, z.B. keilförmig, abzukleben um eine Blendung zu vermeiden.

Die verschiedenen Leuchtvarianten sind funktionell zumeist in einer baulichen Einheit (Abblendlicht, Fernlicht, Standlicht sowie zunehmend auch mit den Fahrtrichtungsanzeigern zusammengefasst und im oder unterhalb des Kühlergrills verbaut. Dies dient nicht zuletzt der aerodynamischen Optimierung während der Fahrt. Nebelscheinwerfer sind oft in einem separaten Gehäuse verbaut und möglichst weit unten an der Karosserie angebracht.

Moderne Leuchteinrichtungen bestehen aus einer Lampe, die vor einem Parabolspiegel angeordnet ist. Mit der Spiegelung sowie mit dem geriffelten Scheinwerferglas wird das Licht diffundiert ausgestrahlt, vgl. Strahlengang. Das Glasgehäuse ist linsenförmig gestaltet und strukturiert. Weiterentwickelte Scheinwerfer besitzen zur gezielten Streuung und Bündelung des Lichts speziell geformte Freiformreflektoren, die mit Hilfe der nichtabbildenden Optik entworfen werden und keiner mathematischen Regelfläche mehr entsprechen. Sie entstehen durch die Variation der Flächennormalen der Reflektorflächen entsprechend den Anforderungen der Lichtverteilung. Dabei wird der Reflektor oft in verschiedene Bereiche segmentiert. Dann kann jedes Segment einen spezifischen Teil der Beleuchtungsaufgabe erfüllen.

Heutige Scheinwerfersysteme verfügen über zwei Baugruppen, die die Abblend- bzw. Fernlichtfunktion übernehmen. Das Projektionsmodul für das Abblendlicht wird immer häufiger mit Hilfe eines Schwenkmoduls seitlich gesteuert, um die Kurvenlichtfunktion zu ermöglichen. Dabei wird der Schwenkrahmen anhand der Querbeschleunigung im Fahrzeug, des Lenkwinkels und der Fahrgeschwindigkeit über einen Schrittmotor gesteuert. Das Autobahnlicht erhöht sich durch eine Zweistufenschaltung um ca. 50 m (verschiedene Maßnahmen ab 90 km/h und ab 110 km/h). Beim „erweiterten Nebellicht“ wird der Lichtkegel um 8° nach unten und seitlich nach links geschwenkt, was die Eigenblendung senkt. Weiterhin sind die bereits bekannten Funktionen „aktives Kurvenlicht“ und „Abbiegelicht“ integriert. Bei Versuchen wurde durch die Aussendung von Lichtpulsen bei Bremslichtern ein Datentransfer zum nachfolgenden KFZ aufgebaut. Durch die Information über die Bremsverzögerung kann ein situationsgerechter Bremsdruck erzeugt werden, und die Gefahr von Auffahrunfällen vermindert sich. Erste Tests mit LEDs ergaben bei 8 MByte/s eine Übertragung über eine Entfernung von 130 m.

Klappscheinwerfer sind bei einigen wenigen Sportwagen verbaut. Dabei werden die Scheinwerfereinheiten bei Nichtgebrauch in der Karosserie mit einem Elektromotor versenkt. Dies hat neben optischen vor allem aerodynamische Gründe. Der sogenannte Böse Blick ist beim Tuning eine optische Verlängerung der Motorhaube durch Bauteile, wodurch der obere Rand von Fahrzeugscheinwerfern verdeckt wird.

Lichtquellen

Fahrrad-Karbidlampe

Zu Beginn der Automobilgeschichte waren seitlich angebaute oder auf der Motorhaube aufgesetzte Laternen ohne Farbfilter üblich, die später durch elektrisch betriebene Lampen ersetzt wurden.

Im Jahre 1908 wurde für die damals üblichen Karbidlampen eine Abblendeinrichtung konstruiert: über einen Bowdenzug wurde ein Hebel betätigt, der die Gasflamme aus dem Brennpunkt des Reflektors verschob.

Zweifadenlampe für Fernlicht und asymmetrisches Abblendlicht

Die Zweifadenlampe für kombiniertes Fern- und Abblendlicht (BILUX^®-Lampe) wurde 1925 von Osram auf den Markt gebracht^[1]; ab 1957 auch für asymmetrisches Abblendlicht („BILUX-AS^®").

Die ersten Einfaden-Halogenlampen des Typs H1 und H3 kamen um 1964 auf den Markt. 1966 präsentierte Philips die Zweifaden-Halogenlampe H4 für Fern- und Abblendlicht, die aber erst im Herbst 1971 auf dem Markt erschien (Mercedes-Benz 350 SL). Zuerst in der BMW 7er-Reihe und dort anfangs nur als Abblendlicht kamen 1991 als vorerst letzte Entwicklung Scheinwerfer mit Gasentladungslampen (Xenonlicht) zum Einsatz.

Beim Stand von 2008 ist der Einsatz von Leuchtdioden generell nur für Rücklichter zugelassen, die Zulassung für LED-Scheinwerfern wird jedoch ab diesem Jahr erwartet. Der Audi R8 konnte 2008 als das erste Fahrzeug mit Voll-LED-Scheinwerfer mit einer Sondergenehmigung der EU in Serie gebracht werden.^[2] Die neueste LED-Technik ermöglicht einen halbierten Energieverbrauch gegenüber aktueller Halogentechnik. Die Lebensdauer der LED von 10.000 Stunden könnte für ein Autoleben reichen. Im Jahre 2006 wird in der Oberklasse das „Intelligent Light System“ von Mercedes eingeführt, welches fünf verschiedene Lichtfunktionen bietet. Das Landstraßenlicht leuchtet den linken Fahrbahnrand weiträumig aus, so dass die Sichtweite um ca. 10 m wächst.

Die Lampen benötigen eine elektrische Versorgungsspannung von 12 oder 24 Volt, wobei letztere Spannung nur bei großen Fahrzeugen wie Wohnmobilen oder Lastkraftwagen üblich sind.

Sonstige Scheinwerfer

Weitere Scheinwerferarten an Kraftfahrzeugen sind Arbeits- und Suchscheinwerfer (bei Geländewagen und Baumaschinen üblich). Die Verwendung während der Fahrt im öffentlichen Verkehr ist verboten.

Manche Sonderfahrzeuge der Hilfsdienste oder der Polizeien verfügen über Scheinwerferanlagen, die allein zum stationären Ausleuchten eines Objekts oder Geländes dienen.

Tarnlichter sind in ihrer Leuchtkraft und Streuung veränderte lichttechnische Einrichtungen an der Front und am Heck von Militärkraftfahrzeugen. Sie haben einen Lichtaustritt, der durch horizontale, schlitzförmige Öffnungen (Aufsätze) oder senkrecht zur Fahrbahn gerichtete Scheinwerfer erheblich eingeschränkt wird. Durch die minimale Ausleuchtung der Straße dienen diese Lichter der Tarnung vor dem Feind. Gewisse Tarnlichter sind zudem mit roten Farbfiltern versehen.

Weblink

Scheinwerfer an motorisierten Zweirädern

Eine Vielzahl von (dekorativen) Scheinwerfern an einem Motorscooter.

Scheinwerfer an motorisierten Zweirädern sind fast immer mit Fernlicht kombiniert und oberhalb der Räder mittig mit der Längsachse montiert. Motorisierte Zweiräder haben selten mehr als einen Scheinwerfer. Wenn sie mehr als einen Scheinwerfer haben, müssen in Deutschland alle weiteren paarig sein (Wahrung des Signalbildes). Suchscheinwerfer an Zweirädern sind in Deutschland im öffentlichen Verkehr unzulässig. In Deutschland muss das Abblendlicht zu jeder Zeit eingeschaltet sein, Grund hierfür ist allein die Verkehrssicherheit wegen der aus der Ferne schwer erkennbaren Kontur) von Zweirädern. Standlichter sind nur bei hochwertigen Modellen vorhanden und nicht vorgeschrieben.

Sonstiges

Das Tagfahrlicht ist eine Bezeichnung für die Verwendung der regulären Scheinwerfer. Es ist in einigen Ländern Pflicht, auch bei Tag mit eingeschalteten Scheinwerfern zu fahren. Der Nutzen der Tag-Lichtpflicht für Kraftfahrzeuge ist in Deutschland umstritten.

Kraftfahrzeugführer können Aufblenden (kurzfristig das Fernlicht einschalten), um a) einen Überholvorgang anzukündigen oder b) auf eine Gefahr hinzuweisen. Des Weiteren gibt es in manchen deutschen Bundesländern bei Einsatzfahrzeugen das sogenannte intermittierende Licht, das bei Fahrten mit Sondersignalen benutzt wird. Dabei wird das Fernlicht automatisch ein- und ausgeschaltet (Frequenz ca. 1 Hz). Eine andere Variante ist das sogenannte Springlicht. Hierbei leuchten Fernlicht und Nebelscheinwerfer abwechselnd auf.

Schienenfahrzeuge

Beleuchtungseinrichtung der Baureihe 189. Links die LED-Kombination für Spitzen-/Schlusssignal, rechts der Fernscheinwerfer.

Dreilicht-Spitzensignal

Schienenfahrzeuge führen meist ein bis drei weiß leuchtende Scheinwerfer frontal zur Fahrtrichtung. In Deutschland, Österreich und der Schweiz sowie in einigen anderen Ländern regulär in Form des Dreilicht-Spitzensignals.

Fahrzeuge, die in beide Richtungen fahren können, haben an beiden Enden ein vollständiges Lichtsystem für Vorwärts- und Rückwärtsfahrten. Da das Spitzensignal lediglich vor einem herannahenden Schienenfahrzeug warnen und nicht die Sicht für den Lokführer verbessern soll, ist es oft nicht besonders hell. Neuere Triebfahrzeuge haben jedoch zusätzliche Fernscheinwerfer, mit denen die Strecke auf größere Distanz ausgeleuchtet werden kann.

Luftfahrzeuge

Suchscheinwerfer an einem U-Boot-Jagdflugzeug

Luftfahrzeuge betreiben Scheinwerfer für den Start und die Landung. Kleinflugzeuge haben einen, große Flugzeuge haben zwei Scheinwerfer.

Verkehrs- und größere Militärflugzeuge schalten ab einer Flughöhe < 3000 m (10.000 ft) bei jedweden Sichtbedingungen ihre Landescheinwerfer ein, um für andere ihre Sichtbarkeit zu optimieren und das Umfeld, insbesondere die Piste auszuleuchten. Dies gilt unter anderem für die Flugsicherung (Approach), für andere Verkehrsteilnehmer (Piloten) und auch für Vögel (vgl. Vogelschlag).

Einige Militärflugzeuge sowie Rettungs-, Militär- und Polizeihubschrauber sind mit Suchscheinwerfern ausgestattet. Die genannten Helikopter haben zum Teil auch Infrarot-Scheinwerfer an Bord, die der Ausleuchtung beobachteter Objekte für die Infrarotkamera dienen.

Wasserfahrzeuge

Morsescheinwerfer

Auf Wasserfahrzeugen werden für die reguläre Fahrt Positionslichter von relativ geringer Leuchtkraft verwendet. Bei Bedarf werden Such- und Arbeitsscheinwerfer bzw. Decksscheinwerfer verwendet, Eisbrecher benutzen lichtstarke Strahler zum Ausleuchten der Fahrtroute im Eis bei Nacht.

Auf Militärschiffen sind Morsescheinwerfer teilweise noch heute in Gebrauch. Sie dienen jedoch der Kommunikation untereinander und nicht dem Verkehrswesen.

Fahrräder

Fahrradscheinwerfer als Aufstecksatz (Lichtquelle: LED, Energieversorgung: Batterien)

Hauptartikel: Fahrradbeleuchtung.

Ein wichtiger Bestandteil der Fahrzeugbeleuchtung von Fahrrädern sind die Scheinwerfer. Jedes Fahrrad in Deutschland muss mit einem Fahrradscheinwerfer ausgerüstet sein. Dabei ist es unerheblich, ob die Sichtverhältnisse dies erfordern (Ausnahmen bestehen bei bestimmten Rennrädern). Diese sind mit Glühlampen oder LEDs bestückt.

Die Energieversorgung erfolgt je nach System entweder über einen Fahrraddynamo mit mehreren Bauarten oder über Batterien. Die Spannung gewöhnlicher Scheinwerfer beträgt 6 Volt, die max. Leistung beträgt 2,4 Watt. Bei Scheinwerfern mit LED-Lichtquellen gilt in Deutschland die 10-Lux-Regelung als Mindestanforderung an die Lichtleistung, in Österreich die Fahrradverordnung. Für batteriebetriebene Scheinwerfer werden sehr häufig Aufstecksätze verwendet.

Einzelnachweise

1. ↑ 100 Jahre OSRAM (Firmenschrift 2006, pdf 4,66 MB)
2. ↑ Audi Pressmitteilung: Erster Voll-LED-Scheinwerfer für den Audi R8

Vorlesung Kraftfahrzeugbeleuchtung

Siehe auch

• Fahrzeugtuning