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Die Lichttechnik der Zukunft: sicher, ökologisch und intelligent

Darmstädter Forscher entwickeln und testen Prototypen

Die Lichttechnik des Automobils von morgen wird völlig anders aussehen als das heute der Fall ist. So wird sich das Licht der Scheinwerfer vollautomatisch und stufenlos sowohl auf entgegenkommende als auch vorweg fahrende Fahrzeuge einstellen. Eventuelle Hindernisse, wie ein am Straßenrand auftauchendes Reh, werden direkt angestrahlt, um dem Fahrer die Gefahr frühzeitig zu signalisieren.

„LED-Autoscheinwerfer sind die Zukunft. Sie verschaffen dem Fahrer die in jeder Verkehrssituation bestmögliche Sicht“, ist sich Prof. Tran Quoc Khanh, Leiter des Fachgebietes Lichttechnik an der TU Darmstadt sicher. Damit werden LED-Scheinwerfer in Verbindung mit Kameras und Sensoren in Zukunft als intelligentes System in bislang nicht gekannter Weise für die Sicherheit im nächtlichen Straßenverkehr sorgen. Auf diese Weise wird der lange gehegte Traum der Automobillichttechnik, eine maximale Sicht für den Fahrer bei minimaler Beeinträchtigung anderer Verkehrsteilnehmer zu realisieren, erstmals Realität.

Prof. Tran Quoc Khanh hat im Oktober 2006 die Leitung des Fachgebietes Lichttechnik an der TU Darmstadt übernommen und seither die Forschungsschwerpunkte der Verkehrslichttechnik (LED-Straßenbeleuchtung und Kfz-Lichttechnik) stark ausgebaut sowie neue Schwerpunkte (LED-Technologie, Displaytechnik, Farbtechnologie und LED-Innenraumbeleuchtung) ergänzt. Das Ziel ist bei allen das Gleiche: Die Dinge ins rechte Licht zu rücken.

International herausragende Stellung

UV-LED für die Wasserentkeimung. Bild: FG Lichttechnik/TU Darmstadt
UV-LED für die Wasserentkeimung. Bild: FG Lichttechnik/TU Darmstadt

Das Fachgebiet Lichttechnik muss sich nicht verstecken. Seit seiner Gründung vor 53 Jahren hat es sich zu einer international anerkannten Institution entwickelt. Die Darmstädter Lichttechniker sind über die Landesgrenzen hinaus gesuchte Experten. Sie redefinieren als eine von drei Forschungsgruppen weltweit die Farbwiedergabedefinitionen der modernen Lichtquellen und untersuchen das Alterungsverhalten von Hochleistungs-LEDs. Ebenso wird das Potential von UV-LEDs für die Entkeimung von Trinkwasser erforscht, was insbesondere für Entwicklungsländer von entscheidender Bedeutung ist. Seit dem Verbot der ersten Glühlampentypen ist ein hochaktuelles Thema hinzugekommen: Die Darmstädter Lichttechniker untersuchen die lichttechnischen Eigenschaften von Energiesparlampen und Retrofit-LED-Lampen, um Potenziale zur Energieeinsparung im Haushaltsbereich zu identifizieren.

Forschungsschwerpunkte

Neben der Lichttechnik im und am Kfz ist die Forschung in der Augenphysiologie ein weiterer Schwerpunkt der Darmstädter Lichttechnik. Diese Verbindung zwischen Technologie und Wahrnehmung ist sonst an keiner Forschungseinrichtung der Welt zu finden. So beschäftigt sich der Physiker und Alexander-von-Humboldt-Stipendiat Dr. Peter Bodrogi in seiner Habilitation am Lehrstuhl mit Licht- und Farbwahrnehmung in der Dämmerung. „Zu beiden Bereichen gibt es noch kaum Forschungen“, betont Prof. Khanh.

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Der „Perlschnureffekt“ entsteht, weil LEDs gepulst sind. Das wird von manchen Personen störend empfunden. Bild: FG Lichttechnik/TU Darmstadt

Dabei ist die Augenphysiologie von großer praktischer Bedeutung. Forschungsergebnisse zum Sehen bei Dunkelheit hat Prof. Khanh zum Beispiel für sein Konzept der intelligenten LED-Straßenleuchte verwendet. Seit Beginn 2008 ist der Lehrstuhl ein europäisch beachtetes Mess- und Entwicklungslabor für die LED-Straßenbeleuchtung. Durch die europaweit einzige wissenschaftlich betreute LED-Teststraße in Darmstadt konnte nachgewiesen werden, dass das LED-Licht in puncto Verkehrssicherheit den bisherigen Lichtquellen überlegen ist. Zudem ermöglicht die derzeitige LED-Straßenbeleuchtung bei gleicher Beleuchtungsqualität gegenüber der besten verfügbaren konventionellen Leuchtentechnologie bereits eine Einsparung von sieben Prozent und gegenüber konventioneller Standardbeleuchtungstechnologie sogar eine Einsparung von 30 Prozent der benötigten Energie. Sichere Beleuchtung und Energieeffizienz sind damit kein Widerspruch mehr.

„Wir wollen unsere Forschungsergebnisse nutzen und in konkrete Produkte umsetzen“, erläutert Khanh. Neue Ergebnisse kommen aber auch unmittelbar der Lehre zugute: Der Darmstädter Professor bringt neue wissenschaftliche Erkenntnisse direkt in Vorlesungen und Praktika ein. Ab dem kommenden Wintersemester 2009/2010 werden an seinem Fachgebiet die Vorlesungen über Optoelektronik und technische Optik neu eingeführt.

Zukünftige Forschungen reichen weit

Obwohl die heutige LED-Technologie den Höhepunkt noch lange nicht erreicht, wird am Lehrstuhl bereits über Szenarien nachgedacht, wenn die heutige weiße LED-Technologie bei einer Lichtausbeute um ca. 180 lm/W ihre maximale Effizienz erreicht hat. Gemeinsam mit einem namhaften Chemiekonzern wird in Kürze ein Konzept für neue LED-Phosphore erarbeitet, um die Lichtausbeute der LEDs der übernächsten Generation über die Schwelle von 200 lm/W zu heben.

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