Het einde van de gloeilamp in zicht

Gloeilampen zijn passé. Energiebesparende en krachtige led- en laserkoplampen maken binnenkort de dienst uit in het donker. Bij Audi, momenteel misschien wel het beste automerk van de wereld, hebben ze een nieuwe, ondergrondse Lichttestbaan. Dat Lichtassistenzzentrum is een essentiële aanvulling op bestaande installaties. Audi werkt hard aan een toekomst met onder andere laserprojectietechniek. Wat voor personenwagens geldt, is zeker ook voor trucks van betekenis. Voor- en achterlichten met een gloeilamp worden snel verleden tijd.

Met simulaties laat Audi in Ingolstadt zien, wat er met projectie van laserlicht allemaal mogelijk is. Zo kun je een voetganger zichtbaar uitnodigen over te steken. En bovendien waarschuwen voor gevaar. In principe kan het systeem ook een zebrapad op de weg projecteren. Of dat straks van de wet allemaal mag is een andere vraag. In magazine AMT beschrijft Rob van Ginneken zijn visite aan Audi in Ingolstadt. Het gloednieuwe Lichtassistenzzentrum daar is 120 x12 meter lang en die onderaardse tunnel is bestemd voor de ontwikkeling van hightech lichtsystemen van de toekomst. Vergeet even de term koplampen en achterlichten, want de technici werken aan veel meer verschillende soorten van verlichting. Zoals een centrale lichtbron, die via glasvezeltechniek in de auto wordt verdeeld via Oled (afkorting voor organic light emitting diodes, zoals LED de afkorting is voor light emitting diode); Oled geeft een veel gelijkmatige lichtbeeld dan gewoon LED. Met Oled kunnen ‘lichtgevende schermen’ zowel binnen als buiten de auto worden toegepast, met techniek die nog het meest doet denken aan de beamer die menig filmliefhebber thuis koestert. Technologie speelt in de toekomst de hoofdrol, met name natuurlijk bij Audi, dat tot 2019 een investeringsprogramma van 24 miljard euro in gang zet. Dat is voor productiefaciliteiten, maar bijna driekwart is bedoeld voor nieuwe modellen en technologische ontwikkelingen. Heel erg veel daarvan gaat in elektronica zitten. Het jaar 2015 is door de Verenigde Naties uitgeroepen tot het Jaar van het Licht. In de nieuwe Auditunnel reiken de lichtkegels steeds verder: tot honderd meter is heel normaal, en Audi kan al optimaal licht tussen de honderd en tweehonderd meter realiseren. Laserlampen zijn met een beetje goede wil zelfs vanuit het internationale ruimtestation lSS te zien. Ledlicht wordt momenteel in hoog tempo doorgevoerd, zelfs in heel betaalbare automodellen.Een soortgelijke ontwikkeling geldt voor de matrixtechnologie (binnenkort ook in een volumemodel van Audi) en er zijn al voorbeelden van lasertechnologie in auto’s.

Matrix lasertechniek

De ontwikkelingstechnici geven om meerdere redenen gas met de lasersystemen. Zo is er de optie van een centraal geplaatste lichtbron. Moeilijkheid is nu nog de lichtopbrengst. Een éénpunts laser heeft op dit moment niet voldoende energie om voldoende licht te verdelen. Maar de mogelijkheden zijn er. Met een matrixsysteem kun je de lichtbundel van leds dynamisch beïnvloeden: een chip met een oppervlak van honderdduizenden microspiegeltjes kan de laserbundel in evenzoveel pixels verdelen. Videobeamers beschikken al over die technologie. De spiegeltjes zijn fracties van een millimeter groot en laten zich met elektrostatische techniek tot 5.000 keer per seconde omklappen. Nu nog vertalen naar de gebruiksomgeving van een personenauto en een truck. Dan heb je koplampen die werken als een beamer. Dat schept kansen. Bij matrixtechniek moet je dan denken aan het duizendvoudige aantal pixels als bij led: 400.000 tot 500.000 en meer.

Lichtassistentiesysteem
Audi demonstreert andere lasertoepassingen, die veel makkelijker toegepast kunnen worden. Zoals een relatief simpel laserachterlicht, dat een waarschuwing in de vorm van een driehoek met zijden van 25 meter op de weg projecteert. Dat kan gebruikt worden wanneer een achteropkomende auto -bij bijvoorbeeld mist of regen – te dichtbij komt. Heel interessant is de mogelijkheid om via de koplampen met dynamische projectiebeelden met medeweggebruikers te communiceren. Interactie tussen rijder, auto en andere verkeersdeelnemers wordt daarmee mogelijk. Zo laat Audi een simulatie met een voetganger zien. De auto stopt en projecteert in 420.000 pixels uitnodigend voetstappen op de weg, vlak voor een wachtende voetganger. Even later volgt een waarschuwing voor hem, wanneer een auto met hoge snelheid van de andere kant komt aanrijden. Audi gaat er volgend jaar de weg mee op en over een paar jaar is het voor productie geschikt. De lichtassistentiesystemen hebben volgens R&D van Audi een grote toekomst. Ook energiebesparing zit in het vat, zo voorspellen de technici. Zeker wanneer auto’s onderling met elkaar en de infrastructuur communiceren, ontstaat de mogelijkheid om ze te laten samenwerken bij het efficiënt verlichten van de weg. Je hoeft dezelfde plek immers niet van twee kanten aan te schijnen. Communicerende en zelflerende verlichtingsstuurapparaten zijn in staat om per situatie optimaal licht te verdelen, ook met de curve van een bocht mee. Ontwikkelingstopman Berlitz van Audi ziet het allemaal als een logische ontwikkeling: voor de ingenieurs is een éénpunts lichtbron optimaal; dat bestaat in de praktijk niet, maar met lasers kun je er wel dichtbij komen. ,,We gebruiken nu cameratechniek om het licht optimaal te verdelen. En waar het zicht eindigt kan dat worden overgenomen door Car-to-X, draadloze communicatie met infrastructuur en andere verkeersdeelnemers. Het is allemaal van belang. Vergeet niet dat de helft van de zware ongevallen ’s nachts gebeurt, met een kwart van het verkeer op de weg.” Ook andere toepassingen voor bijvoorbeeld de navigatie, liggen voor de hand. Een afritbord accentueren, extra licht op een te nemen afrit, dat zijn mogelijkheden die al wel reëel zijn.

Oled

Lasertechniek is nu nog weggelegd voor topmodellen, maar zal snel zijn weg vinden naar alledaagse auto’s en vrachtauto’s. De toepassing van Oled is ook actueel: een micrometers dun organisch lichtgevend materiaal wordt op een plat oppervlak aangebracht. Dat mag ook gekromd zijn. Of buigzaam zelfs. We kennen het van beeldschermen. En zoals met veel nieuwe systemen, zullen de kosten snel dalen. Oled kan als vlak lichtgevend materiaal ook heel creatief worden toegepast. Uiteindelijk doel is om het op de carrosserie aan te brengen. Dan kunnen de lampen in de klassieke zin verdwijnen en ontstaat er een enorme vrijheid voor de ontwerpers. Bij Audi staat een prototype, dat laat zien dat er gewerkt kan worden met een in de motorruimte geplaatste centrale lichtbron en glasvezelbundels naar de lampen. De invoering van Oled als achterlicht staat voor de deur, want nadert de productie. Technische hindernis is bijvoorbeeld nog, dat de temperaturen niet hoger mogen worden dan 80 graden Celsius. Zodat er thermomanagement nodig is. En hoe dat er uit gaat zien is toekomstmuziek.