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Laserscheinwerfer für Kraftfahrzeuge

Die Entwicklung von Fahrzeugscheinwerfern wird neben ökonomischen Aspekten maßgeblich von den Faktoren Funktionalität, Zulassungskonformität und Ästhetik geprägt. Dabei steht der Wunsch nach kompakten optischen Systemen im Widerspruch zur Erzeugung einer guten Lichtverteilung mit hohen Lichtstärken und ausgeprägten Gradienten. Der Einsatz von Laserdioden eröffnet neue Lösungsmöglichkeiten, da sie durch die kleine Lichtaustrittsfläche, den begrenzten Abstrahlwinkel und die hohe Emissionsleuchtdichte die Entwicklung besonders kompakter Scheinwerfer ermöglichen, ohne dabei Einbußen in der erzeugten Lichtverteilung in Kauf nehmen zu müssen.
In dieser Arbeit werden verschiedene Konzepte für laserbasierte Fahrzeugscheinwerfer am Beispiel eines Zusatzfernlichts beleuchtet. Als Lichtquelle wird ein sogenanntes Remote Phosphor System, die Kombination aus - in diesem Fall blauen - Laserdioden mit einem in einiger Entfernung positionierten frequenzkonvertierenden Leuchtstoff genutzt. Verschiedene Einsatzarten des Konvertermaterials und Strategien zur Lichtlenkung auf den Leuchtstoff werden mit Linsen- und Reflektorsystemen zu Scheinwerfermodulen kombiniert. Da Klasse-4-Laser verwendet werden, müssen außerdem geeignete aktive und passive Sicherheitskonzepte diskutiert werden. Anschließend werden anhand von Paraboloidreflektoren der Umlenkwirkungsgrad und die maximal mögliche Schärfe einer zu erzeugenden Lichtverteilung hergeleitet.
Drei unterschiedliche Musterscheinwerfer werden im Rahmen dieser Arbeit entwickelt und aufgebaut, wobei ein Fokus auf der Ermittlung einer guten Lichtverteilung für Zusatzfernlichter liegt. Gleichzeitig werden verschiedene Möglichkeiten zur Justage der Laserdioden betrachtet. Sie dient dazu, die auf dem Leuchtstoff zur Emission angeregte Fläche mit dem Brennpunkt des optischen Systems zu überlagern. Abschließend werden die erzielten Erkenntnisse zum Einsatz von Laserlichtquellen auf weitere Anwendungsgebiete der Fahrzeuglichttechnik übertragen.