Licht: Gestalten

Licht: Gestalten
Charakterstärke: LED-Tagfahrlicht macht Audi unverwechselbar
Natur als Vorbild für Lichttechnik der Zukunft
Effiziente LED-Technologie spart Kraftstoff
Ingolstadt – Effizient, zuverlässig, prägnant – als erster Automobilhersteller hat
Audi das Potenzial der revolutionären LED-Lichttechnologie erkannt und in die
Fahrzeugentwicklung einfließen lassen. Die Marke mit den Vier Ringen besitzt
inzwischen einen mehrjährigen Technologievorsprung und ist wichtiger Treiber
dieser Innovation. Entscheidend für das Exterieur-Design: Nicht nur bei Tag,
auch bei Nacht sind alle Audi-Modelle dank LED-Tagfahrlicht eindeutig zu
identifizieren – mit ganz individuellen Charaktereigenschaften: Eleganz strahlt
das geschwungene Lichtband des Audi A4 aus. Stärke und Dominanz jenes des
Audi R8, dessen Scheinwerferkonstruktion komplett auf der energiesparenden
und umweltfreundlichen LED-Technik basiert.

Ein kleiner Punkt auf dem Finger, winzig wie ein Sandkorn. Mehr nicht. Was eine
unbedarfte Hand womöglich achtlos hinwegwischen würde, elektrisiert den Experten:
Denn dieser Hauch von Materie kann mehr weißes Licht aus elektrischem Strom
erzeugen, als alle anderen herkömmlichen Lichtquellen dieser Welt. Licht
emittierende Dioden – kurz LEDs genannt – sind einen Quadratmillimeter kleine
Halbleiter, die eine besondere physikalische Eigenschaft besitzen: Sie können
elektrische Energie direkt in Licht umwandeln und sind unschlagbar effizient, wenn es
um den Energieverbrauch geht. Bereits heute haben Xenon- und LED-Scheinwerfer
eine vierfach höhere Energieeffizienz als Halogenschweinwerfer. Bis in das Jahr 2018
wird die LED-Technologie die Effizienz von Halogenlicht um rund das Achtfache
übertreffen. Zudem glänzen LEDs durch eine fast unbegrenzte Lebensdauer und
reagieren bis zu zehnmal schneller als eine klassische Glühlampe.

Die Erfolgsstory begann vor fünf Jahren in Detroit. Audi präsentierte auf der North
American International Auto Show die Konzeptstudie Pikes Peak quattro. Das
elegante SUV, Vorbild für den späteren Audi Q7, beeindruckte mit den ersten
Nebelscheinwerfern der Welt, die mit Hochleistungs-Leuchtdioden bestückt waren.
Als markante Leuchtstreifen in den breiten Stoßfänger integriert, waren sie nicht nur
technisch eine Sensation. Auch ästhetisch überzeugte das streifenförmige Licht und
fand beim Publikum großen Zuspruch.
Kurze Zeit später ging der Audi A8 Zwölfzylinder als erstes Fahrzeug der Welt mit
LED-Tagfahrlicht in Serie. Hochleistungsleuchtdioden als Lichtquelle für
Scheinwerfer? So etwas gab es bis dahin nicht. „Mit der LED-Technologie hat Audi
Pionierarbeit geleistet. Und obwohl wir dem direkten Wettbewerb um Jahre voraus
sind, hat das Thema auch für uns noch großes Potenial: Unsere Forschung zahlt auf
den für Audi typischen ‚Vorsprung durch Technik’ ein und ist im Design nicht mehr
wegzudenken“, sagt Dr. Wolfgang Huhn, Leiter der Abteilung „Licht und Sicht“ bei
Audi.

Ungeahnte Freiheiten für das Fahrzeugdesign
Die winzigen Lichtspender eröffnen spektakuläre Chancen für das Design. Stefan
Sielaff, Audi Designchef: „Sie erlauben uns bisher nicht gekannte
Gestaltungsmöglichkeiten, sowohl was das Exterieurdesign betrifft als auch für die
Innenräume.“ So lassen sich mehrere Leuchtdioden zu vielfältigen Formen
kombinieren und letztlich zu markanten Erscheinungsbildern bündeln. Das wohl
bekannteste Beispiel im Heckbereich sind die Rückleuchten des Audi A6 Avant. Die
ringförmig angeordneten Leuchtdioden haben sich genauso zum prägnanten
Wiedererkennungsfaktor entwickelt wie das geschwungene LED-Tagfahrlicht in der
Front des Audi A4.
Für das Lichtdesign eines Fahrzeugs spielen Scheinwerfer naturgemäß eine
besonders große Rolle. Ein gutes Frontbild mit markanten Leuchten macht das Auto,
seinen Charakter und die Marke auf den ersten Blick unverwechselbar. Sielaff:
„Bestes Beispiel ist das LED-Tagfahrlicht. Jedes Lichtdesign ist anders, doch jedes
einzelne steht auch unverkennbar für Audi. Das Tagfahrlicht hat das Erscheinungsbild
der Audi-Modelle auf der Straße etabliert und schärft unser progressives, sportliches
Design.“
Auch bislang konnte jeder Fahrer von weitem erkennen, wenn sich ihm ein Audi
näherte. Nun aber lassen die unterschiedlichen Formen des LED-Tagfahrlichts auch
eine Unterscheidung der einzelnen Modelle zu – und das sogar bei Nacht. Die

Gestaltung des Lichtstreifens unterstreicht dabei den Charakter der Fahrzeuge wie
der Lidstrich bei einem Auge. Damit ändert sich die „Körpersprache“ der Audi-Modelle
grundlegend: „Früher wirkte das Lichtschema, also der Kühlergrill in Kombination mit
den runden Leuchten, eher wie das Gesicht eines freundlichen Bären“, sagt André
Georgi, Senior Designer Lichtsysteme. Heute: „Das LED-Tagfahrlicht der A-Modelle,
z. B. bei A4 und A5, wirkt entschlossen, elegant und dynamisch. Das Licht bei Audi
Q5 und Audi Q7 scheint besonders breit und kraftvoll. Und das LED-Tagfahrlicht beim
R8 zeichnet die Hörner eines Stiers, der stark und voller Stolz nach vorne drängt.“
Stichwort Audi R8: Der Sportwagen markiert die Speerspitze der Audi-Lichtstrategie
und lässt sich auf Wunsch mit dem weltweit ersten Voll-LED-Scheinwerfer ausstatten.
Neben dem Tagfahrlicht sind auch Blinker, Abblendlicht und Fernlicht mittels Licht
emittierender Dioden realisiert. Der erste Voll-LED-Scheinwerfer ist für Audi der Sieg
einer Idee. Huhn: „Viele haben diese Entwicklung zunächst für einen Marketing-Gag
gehalten. Aber jeder, der das Licht in der Praxis erlebt hat, staunt über die hohe
Leistung und ist begeistert von der homogenen Lichtverteilung und der angenehmen,
tageslichtähnlichen Lichtfarbe.“

Die Audi-Lichtstrategie profitiert auch von einem anderen Effekt, einem
psychologischen Phänomen: „Das menschliche Auge empfindet helles Licht aus
kleinen, komprimierten Lichtquellen als unangenehm. Die Kombination aus
Scheinwerfer und LED-Tagfahrlicht vergrößert optisch die Lichtquelle und wird somit
nicht als Störfaktor wahrgenommen“, sagt Georgi.

Ideen und Visionen aus Technik und Design
Die wahre Formel für den Erfolg der Ingolstädter ist jedoch der Mut, Neuland zu
betreten und ihr enges Teamwork. „Wie bei Audi die Zusammenarbeit zwischen
Design und Technik gepflegt wird, ist sicher einzigartig in der Automobilbranche“, sagt
Georgi. Der Designprozess beginnt damit, den Charakter des Fahrzeugs zu
entwickeln und festzulegen. Die Lichtdesigner und Ingenieure aus der Technischen
Entwicklung sind bei diesem Prozess von Anfang an mit eingebunden. So hat zum
Beispiel einer der Ingenieure – den seine Kollegen treffender Weise „die Brücke“
nennen – sein Büro mitten in der Designabteilung. Umgekehrt werden viele der
technisch relevanten Scheinwerferkomponenten in der Entwicklung gestaltet. Durch
diese enge Verzahnung ist der tägliche Austausch zwischen den Abteilungen
gewährleistet.
Mit der Entstehung der äußeren Form des Fahrzeugs werden auch die Proportionen
der Scheinwerfer und Heckleuchten festgelegt. Georgi: „Die Entwicklung eines neuen

Scheinwerfers ist für uns ein sehr intensiver Prozess, bei dem alle Ideen und Visionen
aus der Technischen Entwicklung und dem Design zusammenfließen.“
Ihre Anregungen und Inspirationen für neue Ideen holen sich die Audi-Lichtdesigner
aus Industriedesign und Architektur. Auch immer mehr Architekten setzen bei ihrer
Lichtplanung für neue Gebäude auf das neue Hightech-Licht der LED und folgen
damit dem globalen Wandel hin zu energieeffizientem Licht. Experten prophezeien
der energiesparenden und wartungsfreien Lichtquelle LED auf Dauer auch für die
Raumbeleuchtung einen Siegeszug.
Doch zurück zum Fahrzeuglicht. Eine weitere, sehr wichtige Quelle der Inspirationen
ist für die Audi Lichtdesigner die Natur. „Die Natur gibt uns sehr viel vor, dadurch
können wir lernen wie einfach und effektiv Prozesse ablaufen können“, erklärt
Lichtdesigner Georgi. Jüngstes Beispiel dafür ist die Entwicklung der Heckleuchten
für den Audi A1 Sportback concept, der vor kurzem in Paris seine Weltpremiere
feierte. Dabei ließen sich die Audi-Designer von der Gitterstruktur eines
Libellenflügels leiten. Die Konstruktion beweist eindruckvoll, wie man eine sehr große,
stabile und leichte Fläche relativ simpel aufbauen kann. Georgi: „Dieses
Konstruktionsprinzip haben wir mit unserem Bionik-Design auf die Heckleuchte der
Audi A1-Studie übertragen, weil diese in die Heckklappe integriert ist und deshalb
Leichtigkeit gefragt war.“ Ein weiteres Beispiel, wie die Natur das Audi-Design
durchdringt, sind die Scheinwerfer des Audi Shooting Brake Concept. Ähnlich einem
geöffneten Pinienzapfen bündeln konzentrisch hintereinander angeordnete
Reflektorschalen das Licht je einer Diode zu einem leuchtkräftigen und gleichmäßigen
Fahrlicht. Die Scheinwerfer im Zentrum sind dagegen wie Blüten geformt.

Mehr Sicherheit, weniger Verbrauch
Doch LEDs vermögen noch mehr. Sie können auch den Kraftstoffverbrauch des
Fahrzeugs reduzieren. Wenn im Mai 2011 in ganz Europa die Tagfahrlichtpflicht
eingeführt wird, haben Audi-Modelle mit LED-Technologie an Bord die Nase vorn. In
vielen europäischen Ländern wie Italien, Dänemark, Finnland, Estland und Schweden
müssen bereits heute alle Autos am Tage mit eingeschaltetem Licht fahren. Dabei
verbrauchen klassisches Abblendlicht, Rückleuchten und Kennzeichenbeleuchtung
rund 200 Watt Leistung, welche die Lichtmaschine ständig erzeugen muss. Zum
Vergleich: Das moderne LED-Tagfahrlicht des neuen Audi A4 braucht nur 15 Watt
Leistung – und das bei einer gleichzeitig viel besseren Wahrnehmung durch andere
Verkehrsteilnehmer. Unter dem Strich entspricht das einer Ersparnis von rund 0,2
Liter Benzin pro 100 Kilometer und somit rund 4 Gramm weniger CO2-Emission pro
Kilometer.

Ein Rechenbeispiel anhand von Statistiken macht die Bedeutung dieser Werte
deutlich: Allein die von Audi im Jahr 2008 verkauften Autos mit LED-Tagfahrlicht
verbrauchen im ersten Jahr ihrer Nutzung dank der neuen Technologie rund 10
Millionen Liter weniger Kraftstoff und stoßen rund 25.000 Tonnen weniger CO2 aus.
Das überzeugt immer mehr Käufer. Neben dem markanten Design ist die
Energieeffizienz ein weiterer Grund sich für das Hightech-Licht zu entscheiden. So
ordern inzwischen mehr als die Hälfte aller Käufer eines Audi A3 oder A4 das
Tagfahrlicht mit LED-Technik. Ein Erfolg, der die beteiligten Techniker, Konstrukteure
und Lichtdesigner in Ingolstadt bestätigt, aber auch an einen steinigen Weg erinnert.
„Wir mussten sehr viel lernen, um mit dem Medium LED die Lichtfunktionen eines
Scheinwerfers zu erzeugen“, berichtet Stephan Berlitz, Leiter der Lichttechnik und
Elektronik in Ingolstadt

Die Entdeckung des digitalen Lichts
Berlitz erinnert sich: „Ich bekam damals einen Anruf von einem Lieferanten, der
erzählte mir, dass weiße LEDs mit 18 Lumen pro Watt auf den Markt kommen. Das
hat mich natürlich sofort interessiert.“ Lumen pro Watt sind die Pferdestärken des
Lichts und erzeugen in den Augen der Lichtentwickler ein ähnliches Leuchten wie das
Wort Drehmoment oder Leistung in den Augen von Motorenexperten. Zum Vergleich:
Eine normale Haushaltsglühlampe erzeugt etwa 20 bis 25 Lumen pro Watt. Ein
moderner Xenonscheinwerfer im Pkw ist bereits hocheffizient und liegt bei rund 80
Lumen pro Watt.

Die 18 Lumen der ersten LED im Pikes Peak sind natürlich längst Geschichte, waren
aber seinerzeit einen Sensation. Die nächste Generation weißer Hochleistungs-LED,
die im kommenden Jahr auf den Markt kommt, wird mit gigantischen 100 Lumen pro
Watt aufwarten und erstmals die Effizienz des Xenonlichts schlagen. Dahinter verbirgt
sich eine rasante Entwicklung. „Leuchtdioden sind vergleichbar mit Computerchips.
Alle zwei Jahre gibt es eine Leistungssteigerung von rund 30 Prozent“, sagt Berlitz
„und schon bald werden wir mit LEDs soviel Licht erzeugen können, dass völlig neue
Anwendungen möglich sind.“
Digitales Licht, wie Berlitz die neue Lichttechnologie nennt, lässt sich mit Hilfe der
Elektronik in seiner Helligkeit flexibel verändern und exakt an die Bedürfnisse des
Autofahrers anpassen. Künftige Scheinwerfergenerationen, da sind sich die Audi-
Entwickler sicher, werden auf Witterungsbedingungen, die gefahrene
Geschwindigkeit, den Abstand zum nächsten Fahrzeug und mögliche
Gefahrenobjekte reagieren.

Intelligentes Licht für jede Fahrsituation
Um neue Ideen umzusetzen und die Lichtleistung zu erhöhen, nutzen die Entwickler
die Winzigkeit der LEDs. Sie packen mehrere Leuchtdioden eng zusammen zu
Modulen, sogenannten LED-Arrays. Diese sind äußerst flach, sehr kompakt und
benötigen viel weniger Platz als herkömmliche Leuchtmittel wie Halogenlampen oder
Xenonbrenner. Dadurch lassen sich mit Hilfe von Reflektoren und einer
ausgeklügelten Steuerungselektronik sehr komplexe Lichtfunktionen auf engstem
Raum umsetzen. Zum Beispiel Kurvenlicht, das bisher noch durch eine aufwändige
Mechanik im Scheinwerfer gesteuert wird.

Doch die Visionen der Audi Entwickler für künftige Scheinwerfergenerationen reichen
viel weiter. Ihr Credo: In jeder Fahrsituation das richtige Licht. Huhn: „Unser Ziel sind
intelligente Scheinwerfer und Rückleuchten, die mitdenken, um die Sicherheit und
den Komfort für den Autofahrer zu erhöhen.“ So befindet sich bereits ein Fernlicht in
der Vorserienentwicklung, das Autofahrer blendfrei über nächtliche Straßen führen
soll. Es funktioniert über eine variable Lichtverteilung: Die Elektronik erkennt den
Abstand zum entgegenkommenden Fahrzeug und sorgt dafür, dass die Fläche davor
permanent optimal ausgeleuchtet ist.

Unabhängig von den Erfolgen im Bereich der LED-Technologie bemüht sich Audi
auch um die Weiterentwicklung bestehender Technologien. So ist die Marke mit den
vier Ringen der einzige europäische Hersteller, der Xenonlicht konsequent auf eine
neue quecksilberfreie Version umgestellt hat. „Unsere Ingenieure setzen sich, wo
immer möglich, für umweltfreundliche Ideen ein. Wir haben beispielsweise als
einziger europäischer Hersteller quecksilberfreies Xenonlicht eingeführt. Das galt
bisher als technisch eher schwierig. Nach unserem Erfolg hat die EU jüngst
quecksilberhaltiges Xenon ab Januar 2012 verboten“, sagt Huhn. LEDs
beispielsweise enthalten grundsätzlich kein Quecksilber und lassen sich somit
generell umweltfreundlich entsorgen.

Trend zum individuellen Licht
Auch für die Innenraumbeleuchtung eröffnen LEDs neue Möglichkeiten. Wie in der
Architektur lassen sich Lichtszenarien entwickeln, welche die Bedienung des
Fahrzeugs bei Nacht sicherer machen, den Raumeindruck eindrucksvoll verstärken
oder einen ganz bestimmte Stimmung erzeugen.
Hier setzt das optionale Innenlichtpaket mit Ambientebeleuchtung des Audi A8 neue
Maßstäbe. Der Clou der Ambientbeleuchtung des A8 sind hier die Möglichkeiten zur
Individualisierung des Innenraumlichts: Über das MMI kann der Fahrer das Licht
dimmen und verschiedene Beleuchtungsprofile konfigurieren. Diese reagieren dann
auf bestimmte Fahrsituationen – etwa mit der Aufhellung des Innenraums auf hellen
innerörtlichen Straßen bzw. der Reduzierung der Lichtquellen auf der unbeleuchteten
Autobahn.

Gerade was die Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums betrifft, sind den Entwicklern
kaum Grenzen gesetzt. Sicherheit und Wohlbehagen stehen ganz oben auf der
Aufgabenliste. Berlitz: „Denken Sie an eine nächtliche Berghütte. Sie kommen über
die Almwiese und entdecken das warme Licht, wie es durch die Fenster der Hütte
strahlt. Das Licht erzeugt das wohlige Gefühl, das man hat, wenn man nach Hause
kommt.“ Genau dieses Gefühl sollen auch künftige Audi-Modelle erzeugen. Berlitz:
„Der Fahrer drückt auf die Fernbedienung, Leben durchfließt das ganze Fahrzeug, die
‚Scheinwerfer-Augen’ erwachen und im Fahrzeug breitet sich ein einladendes Licht
aus, das ihm sagt: Willkommen zu Hause!“