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Von der Kerzenlampe zum Autobahnlicht •
1886: Automobil-Pioniere mit Kerzenlicht unterwegs Der
Rückblick auf 120 Jahre Scheinwerfertechnik zeigt, welche
großen Fortschritte
die Automobilingenieure auf diesem Gebiet erzielt haben. Allein seit
dem ersten
Serieneinsatz der ersten Bilux-Parabolidscheinwerfer in den
Fünfziger- und
Sechzigerjahren hat sich die Fahrbahnausleuchtung bis heute um
über 85 Prozent
verbessert. Brachte es der Bilux-Abblendscheinwerfer auf eine
Reichweite von
rund 100 Metern (bei 1 Lux Lichtstärke), so können
Autofahrer mit den heutigen Die Geschichte des Autoscheinwerfers beginnt mit der Geschichte des Automobils: Ende des 19. Jahrhunderts, als Gottlieb Daimler und Karl Benz den ersten Kraftfahrzeugen das Laufen beibrachten. Es galten Kutschenmaßstäbe. Das bedeutete: Laternen mit Kerzen galten bereits als fortschrittlich, wenngleich sich der Fahrer im Kerzenschein buchstäblich durch die Nacht tasten musste. Folglich zogen die Automobilisten die logische Konsequenz und ließen ihre Motorkutschen bei Dunkelheit besser zu Hause. Auch die Behörden widmeten den Scheinwerfern am Auto anfangs nur geringe Aufmerksamkeit. Im Königreich Preußen verlangte eine Polizeiverordnung vom 15. April 1901 (Paragraph 31) lediglich: „Während der Dunkelheit und bei starkem Nebel müssen die Laternen brennen.“ Andere Bedeutung erlangte das Thema Licht aber bei den ersten Automobilrennen. So bemerkte Emil Levassor, Sieger der Wettfahrt „Paris-Bordeaux-Paris“ im Jahre 1895: „Meine Scheinwerfer konnten der Erschütterung einer so schnellen Fahrt nicht widerstehen und lösten sich los. Ich habe einen von ihnen meinem Begleiter zum Halten geben müssen. Dieser Mangel an Licht ist eine der Ursachen, die meine Rückkehr am meisten verzögert haben.“ Licht aus Karbid: 35 Liter Gas pro Stunde Die Methode, mit der die Autoscheinwerfer die nächtlichen Wege erhellten, blieb den eigenen Vorlieben überlassen. Neben Kerzen leuchten den Automobilisten auch Petroleumlampen und Acetylenbrenner heim. Vor allem die Acetylenscheinwerfer - besser als Karbidlampen bekannt - galten als zukunftsweisend, verbrauchten jedoch pro Stunde bis zu 35 Liter Gas. Den notwendigen Gasentwickler brachten die Automobilbauer meist außen auf dem Trittbrett an - nicht aus Sicherheitsgründen, sondern wegen des üblen Karbid-Geruchs. Zudem mussten die Chauffeure jener Tage auch schon mit einem Konflikt leben, der noch heute die automobile Lichtentwicklung prägt: Die Scheinwerfer sollten die Fahrbahn zwar möglichst weit ausleuchten, dabei aber niemanden blenden. Um diese Vorgaben zu erfüllen, ließen sich bereits die Konstrukteure der Acetylenscheinwerfer im Jahre 1908 eine Abblendvorrichtung einfallen, mit der sich die Gasflamme via Handhebel und Bowdenzug aus dem Brennpunkt rücken ließ. Indes: Trotz raffinierter Technik hatten die Acetylenlampen keine Zukunft; die Autos wurden immer schneller und das Gas-Licht erwies sich als zu schwach. Elektrolampen: Dynamo als Energiequelle Abhilfe schafften elektrische Scheinwerfer mit Batterie, mit denen die Mercedes- Modelle ab 1910 ausgerüstet wurden. Aber auch ältere Modelle von Daimler und Benz kamen nachträglich in den Genuss der elektrischen Beleuchtung - als Zusatzscheinwerfer. Dabei war diese Art der Automobilbeleuchtung keineswegs unproblematisch. Um Licht zu erzeugen, war Strom notwendig, den die Batterie aber nur für kurze Zeit liefern konnte. Den Durchbruch erzielten die elektrischen Scheinwerfer deshalb erst, als Dynamos den benötigten Strom erzeugten. Im Jahre 1913 dachte die schwäbische Firma Bosch diesen Gedanken logisch zu Ende und brachte das „Bosch-Licht“ auf den Markt. Als komplettes System ersparte es dem Kunden, Scheinwerfer, Lichtmaschine und Lichtmaschinen-Regler mühevoll als Einzelteile zu kaufen. Dennoch war man sich noch nicht einig, ob die moderne elektrische Lösung den althergebrachten Scheinwerfern überlegen war. Das Handbuch „Das moderne Automobil“, das 1914 in Deutschland als Standardwerk galt, riet zu einer Doppelstrategie in Sachen Licht: „Unbedingt nötig sind zwei Lampen am Spritzbrett des Wagens, die entweder mit Petroleum oder Elektrizität gespeist werden. Die kleinen Lampen genügen auch im Stadtverkehr, um den polizeilichen Vorschriften nachzukommen, große Scheinwerfer wären im Stadtverkehr nur hindernd, sie blenden Pferd und Mensch. Die elektrischen Lampen mit Schalter am Spritzbrett bewähren sich gut, man hat 4- und 8-Volt- Lampen, die man an eine beziehungsweise zwei Batterien anschließt. Für Nachtfahrten auf der Landstraße reichen aber diese Laternen nicht aus. Man tut gut, vorn am Rahmen, rechts und links vom Kühler, zwei Scheinwerfer anzubringen, die am besten entweder auch durch Elektrizität oder durch in Stahlflaschen komprimiertes Acetylengas gespeist werden.“ Elektrische und petroleum- oder acetylenbetriebene Scheinwerfer existierten bis nach dem Ersten Weltkrieg nebeneinander. Erst in den Zwanzigerjahren des letzten Jahrhunderts setzte sich die Elektrik in der Automobiltechnik durch - nicht nur bei Scheinwerfern. Abblendlicht: Probleme in der Praxis Ein altes Problem trübte nach wie vor den Genuss einer Nachtfahrt: die Blendung durch entgegenkommende Fahrzeuge. Es fehlte jedoch nicht an Versuchen, diesem Zustand ein Ende zu bereiten. Man experimentierte mit Widerständen, die zum Abblenden vorgeschaltet wurden oder montierte Scheinwerfer so, dass ihr Strahlenbündel zum Abblenden nach unten geneigt werden konnte; ein System, das sich auf nasser Straße wegen der starken Spiegelung als untauglich erwies. Besser bewährten sich separate Scheinwerferpaare für Abblend- und Fernlicht. Zahlreiche Beleuchtungsvorschriften der Verwaltungsbezirke vergrößerten die Unsicherheit über die vernünftigste Scheinwerferlösung zusätzlich. 1921 strebte das deutsche Reichsverkehrsministerium eine endgültige Lösung sozusagen in einem Handstreich an: Die Dauerabblendung, wie damals in den USA gültig, sollte zwingend auch in Deutschland eingeführt werden. Allerdings zeigte sich, dass in den Vereinigten Staaten ganz andere Umstände herrschten: Die Verkehrsdichte und damit die Helligkeit in den Städten war viel größer und selbst die großen Überlandstraßen Amerikas waren beleuchtet. Bilux-Lampe: Eine für alles Im Jahre 1924 ersann der Lampenspezialist Osram endlich die ersehnte Lösung: die Zweifaden-Glühlampe, die Abblend- und Fernlicht in einem Reflektor vereinte. Sie erzeugte zwei verschieden starke und unterschiedlich geneigte Strahlenbündel und brachte als so genannte Bilux-Lampe Licht ins Dunkel. Alle berühmten Mercedes-Modelle der Dreißigerjahre, wie der SSK, der 500 K oder der „Große Mercedes“ vom Typ 770, beleuchteten ihre Wege nach Einbruch der Dämmerung mit Bilux-Lampen. Im Jahre 1957 war ein weiterer lichttechnischer Fortschritt zu verzeichnen: Mercedes-Benz fasste als Erster beim legendären Roadster 300 SL Abblend-, Fern-, Stand- und Parklicht sowie Nebelscheinwerfer und Blinker in einer einzigen Baueinheit zusammen. Asymmetrie: Mehr Licht am rechten Fahrbahnrand Im gleichen Jahr erörterten die Bundesbürger am Stammtisch hitzig eine weitere Novität - das asymmetrische Abblendlicht. Bis 1956 war in Europa für Abblendlicht eine waagrechte Hell-Dunkel-Grenze vorgeschrieben. Sie erwies sich jedoch als wenig praxistauglich, denn Fußgänger oder Radfahrer am äußersten rechten Fahrbahnrand blieben oft unerkannt. Deshalb entwickelten die Ingenieure eine neuartige, asymmetrische Lichtverteilung mit nach rechts ansteigender Hell- Dunkel-Grenze. 1957 erhielt dieses Abblendlicht den Segen der Behörden. Halogentechnik: Lichtleistung verdoppelt Wenige Jahre später sprach man bereits schon wieder von einer „neuen Qualität der Lichtleistung“. Die Halogenlampe hatte ihren Siegeszug begonnen. Augenfälliger Vorteil: Sie behielt ihre hohe Strahlkraft während der gesamten Lebensdauer. Während sich bei herkömmlichen Glühlampen verdampftes Metall von der Glühwendel auf dem Glaskolben niederschlug und ihn im Laufe der Zeit schwärzte, sorgte die Füllung mit Halogen-Gas dafür, dass verdampftes Metall sich wieder auf der Glühwendel ablagerte. Aber nicht nur der Glaskolben der Halogenlampen blieb stets klar, zusätzlich konnte die Wendel stärker erhitzt werden, was zu höherer Lichtausbeute führte. Halogenlampen liefern fast doppelt so viel Licht wie gewöhnliche Glühlampen. 1962 feierten die Halogen-Glühlampen als H1-Lampe ihr Straßendebüt in den Zusatzscheinwerfern des Lichtspezialisten Hella. In die Hauptscheinwerfer hielt diese Lampentechnik drei Jahre später Einzug: Ab 1965 machte ein Bi-Focus-Reflektorsystem mit zwei H1-Glühlampen für Abblend- und Fernlicht den bisherigen Bilux-Lampen Konkurrenz. Aber erst die Zweifaden-Halogen-Glühlampe mit der Bezeichnung H4 brachte den Durchbruch. Sie trug im Innern zwei Glühwendeln; eine Kalotte schirmte die obere Wendel als Abblendlicht ab. 1971 wurden die ersten Hauptscheinwerfer mit der H4-Zweifadenlampe ausgerüstet. Ganz vorn dabei war der Mercedes-Benz 350 SL. Projektionsscheinwerfer: Licht aus der Linse Aber nicht nur die Lampentechnik entwickelte sich weiter, auch die Form der Scheinwerfer und Reflektoren erlebte mehr als einen Wandel. Anfang der Sechzigerjahre des letzten Jahrhunderts leuchteten die ersten rechteckigen Scheinwerfer die Fahrbahn aus. Und 1983 brachte der DE-Projektionsscheinwerfer einen entscheidenden Fortschritt. Er bringt das Licht nach dem Prinzip eines Diaprojektors auf die Straße und erzielt auf diese Weise bei kleinerer Austrittsfläche eine wesentlich höhere Lichtausbeute. Der Trick: Als Reflektor dient kein Parabolspiegel, sondern ein dreiachsiges Ellipsoid. Es erzeugt ein Lichtbündel mit einem klaren Brennpunkt kurz nach dem Reflektor. Dort sitzt nicht mehr die übliche Streuscheibe, sondern eine Sammellinse mit wenigen Quadratzentimetern Fläche, die das Lichtbündel konzentriert. Die Automobildesigner begeisterten sich über diese neue Scheinwerfertechnik. Plötzlich waren kompakte, extrem flache Scheinwerfer mit starker Neigung der Streuscheibe möglich. Trotzdem erzielten die Projektionsscheinwerfer eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze, gleichmäßige Lichtverteilung und verminderten die Eigenblendung bei Nebel, Regen und Schneetreiben deutlich. FF-Technik: Reflektorgestaltung per Computer Das Jahr 1995 brachte ein weiteres automobiles Highlight: die Mercedes-Benz E-Klasse mit dem charakterstarken Vier-Augen-Gesicht. Es markierte nicht nur einen stilistischen Neubeginn der Stuttgarter Automarke, sondern überzeugte auch durch neueste Lichttechnik. Mit dem Vier-Augen-Design erfolgte die Trennung von Abblend- und Fernlicht, deren Scheinwerferreflektoren dadurch optimal auf ihre jeweilige Aufgabe abgestimmt werden konnten. Moderne Computertechnik half dabei. Mit ihrer Hilfe ließen sich die leistungsfähigen Reflektoren so berechnen, dass ein Maximum an Lichtausbeute und ein Optimum an Lichtverteilung erreicht wird. Der Computer teilt die Reflektoroberfläche in tausende kleiner Spiegelelemente auf, die er so lange verschiebt und verformt, bis sie eine optimale Position haben. So gelingt es, jedem Lichtpunkt auf der Fahrbahn einen separaten Mini-Reflektor zuzuordnen. Weil die einzelnen computerberechneten Reflektorsegmente mathematisch nicht definierbar sind, sprechen die Lichttechniker von „freien Flächen“ und nennen solche Hightech- Systeme demzufolge auch Frei-Flächen-Reflektoren - kurz FF-Reflektoren. Dank der FF-Technik lag der nutzbare Lichtstrom, der als Maß für die Helligkeit gilt, beim Abblendlicht weit über dem Wert herkömmlicher Scheinwerfer. Dies war auch dem Einsatz lichtstarker H7-Glühlampen anstelle der bisherigen H4- Varianten zu verdanken. Die Doppelfunktion der H4-Lampen (Abblend- und Fernlicht) erforderte nämlich einen Kompromiss bei der Ausnutzung der Reflektorfläche: Das Abblendlicht wird nur gegen die obere Hälfte des Paraboloid-Reflektors gerichtet und von dort reflektiert. Bei den modernen H7-Lampen ist das anders: Sie strahlen ihr Licht rundum ab, den Abblendeffekt übernimmt der FF-Reflektor, der auf diese Weise vollständig genutzt werden kann. Der Effekt: Das Abblendlicht reicht weiter und leuchtet die Fahrbahn gleichmäßiger aus. Xenon: Licht aus Gas Kein Zweifel: Mit FF-Reflektoren und H7-Glühlampen sind moderne Automobile bereits sehr gut für Nachtfahrten ausgerüstet. Noch mehr Licht ins Dunkel brachte jedoch eine Erfindung, die Mercedes-Benz 1991 erstmals im Forschungsfahrzeug F 100 präsentierte: Xenon-Scheinwerfer mit Gasentladungslampen. In ihren Quarzglaskörpern dienen das Leuchtgas Xenon und Spuren verschiedener Metallsalze als Lichtquelle. Ein elektronisches Vorschaltgerät erzeugt durch einen kurzzeitigen Spannungsimpuls von bis zu 28 000 Volt einen Plasma-Lichtbogen zwischen den Elektroden der Lampe, der bei einer Brennspannung von rund 85 Volt stabilisiert wird. Dieser Lichtbogen ersetzt die Glühwendel der bisherigen Lampen. Dieses neuartige „Gas-Licht“, das 1995 in der E-Klasse in Serie ging, hat unübersehbare Vorzüge. Der wichtigste: Bei nur 35 Watt Stromverbrauch ist die Xenon-Lampe doppelt so lichtstark wie eine herkömmliche Halogen-Glühlampe mit 55 Watt. Damit ist eine weitaus bessere und hellere Ausleuchtung der Fahrbahn und der Seitenränder gewährleistet. Leuchtweitenregulierung: Präzise Lichteinstellung in jeder Situation Die hohe Lichtleistung der Xenon-Scheinwerfer erfordert jedoch eine besonders präzise Lichteinstellung. Andernfalls besteht nämlich die Gefahr, dass der Gegenverkehr geblendet wird. Um dies wirksam zu verhindern, entwickelten die Mercedes-Ingenieure eine sensorgesteuerte Leuchtweitenregulierung, die blitzschnell Karosseriebewegungen ausgleichen kann. Drehwinkelsensoren an den Achsen registrieren nicht nur das Eintauchen der Heckpartie bei beladenem Kofferraum, sie erkennen auch dynamische Karosseriebewegungen, beispielsweise beim Bremsen, und verändern dementsprechend die Einstellung der Reflektoren. Diese dynamische Leuchtweitenregulierung zählte zu den vielen technischen Innovationen, die in der E-Klasse des Jahres 1995 Serienpremiere feierten. Heute ist sie obligatorisch bei jedem mit Bi-Xenon-Scheinwerfern ausgerüsteten Mercedes- Personenwagen an Bord. Bi-Xenon: Eine Lampe für Fern- und Abblendlicht Die nächste Spitzenleistung auf dem Gebiet der Scheinwerfertechnik feierte wiederum in einem Mercedes-Benz Weltpremiere: Die Coupés der CL-Klasse waren 1999 weltweit die ersten Serienautomobile mit Bi-Xenon-Scheinwerfern. „Bi-Xenon“ bedeutet, dass Scheinwerfer mit Gasentladungslampen nicht mehr nur als Abblendlicht fungieren, sondern auch für den Hauptbestandteil des Fernlichts zuständig sind. Beim Umschalten auf Abblendlicht schiebt sich eine Blende in das Lichtbündel des Fernlichts und deckt einen Teil davon ab. An die Stelle der früheren Reflektoren rückte ein Projektionssystem, bei dem das Licht von einer Linsenoptik gebündelt und ohne Reflexion direkt auf die Fahrbahn geschickt wird. Kurvenlicht: Der Scheinwerfer, der zur Seite schwenkt Die innovative Bi-Xenon-Technik bildete einige Jahre später die Grundlage für ein neuartiges aktives Kurvenlicht, das bei Mercedes-Benz im Frühjahr 2003 in Serie ging. Die Integration in das Datennetzwerk der E-Klasse macht es möglich, dass die Scheinwerfer den Lenkbewegungen des Autofahrers folgen und sekundenschnell zur Seite schwenken, wenn er eine Kurve ansteuert. Dadurch verbessert sich die Fahrbahnausleuchtung um bis zu 90 Prozent: Beträgt der vom Abblendlicht ausgeleuchtete Bereich bei Einfahrt in eine Kurve mit 190 Metern Radius normalerweise rund 30 Meter, so verlängert er sich dank der neuen Scheinwerfertechnik um weitere 25 Meter. Weil die Lichtverteilung dem jeweiligen Lenkwinkel entspricht, erkennt der Autofahrer beim Einlenken den Kurvenverlauf frühzeitig und kann seine Fahrweise dementsprechend anpassen. Das aktive Kurvenlicht arbeitet sowohl in der Abblend- als auch in der Fernlichtfunktion und passt sich kontinuierlich der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit an. Bei der Entwicklung dieser Technik hatte sich Mercedes-Benz bewusst für ein dynamisches System entschieden, weil es gegenüber einem statisch zuschaltbaren Abbiegelicht auch bei Landstraßenfahrt und in lang gezogenen Kurven ein deutliches Sicherheitsplus bietet. Nur wenige Monate nach dem Serienstart des Kurvenlichts präsentiert Mercedes- Benz im Frühjahr 2004 die nächste lichttechnische Innovation: ein Abbiegelicht, das Autofahrern an Kreuzungen oder Einmündungen sowie bei langsamer Kurvenfahrt ein sichtbares Sicherheitsplus bietet. Intelligent Light System: Licht für jede Fahrsituation Das Kurven- und Abbiegelicht bündelt Mercedes-Benz ab 2006 zusammen mit drei neuen Lichtfunktionen zu einem einzigartigen Paket: dem Intelligent Light System. Die E-Klasse ist weltweit das erste Automobil mit dieser Technik. Ihre intelligenten Autoscheinwerfer passen sich der jeweiligen Fahr- oder Wettersituation an und sorgen dafür, dass Autofahrer eine bessere Sicht haben und Unfälle vermeiden können. Neben dem Kurven- und Abbiegelicht beinhaltet das System ein neu entwickeltes Landstraßenlicht, ein weit reichendes Autobahnlicht und ein erweitertes Nebellicht für bessere Orientierung bei schlechten Sichtverhältnissen. 
Internet: www.mercedes-benz.de |
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