Lichttechnische und technologische Aspekte zur Dimensionierung adaptiver OLED Schlussleuchten im Automobil

• Main Author: Rabenau, Philipp
• Format: Others
• Language: de
• Published: 2020
• Online Access: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/11766/1/2020-05-07_Rabenau_Philipp.pdf; Rabenau, Philipp <http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/view/person/Rabenau=3APhilipp=3A=3A.html> (2020): Lichttechnische und technologische Aspekte zur Dimensionierung adaptiver OLED Schlussleuchten im Automobil.Darmstadt, Technische Universität, DOI: 10.25534/tuprints-00011766 <https://doi.org/10.25534/tuprints-00011766>, [Ph.D. Thesis]

Die organische Leuchtdiode (OLED) hat sich seit kurzer Zeit zur LED Alternative in Fahrzeugheckleuchten entwickelt. Dies zeigt unter anderem der Einsatz der Lichtquelle als Schlusslicht im Audi TT RS und A8, BMW M4 GTS oder dem Mercedes S-Klasse Coupé und Cabriolet. Die technologischen und lichttechnischen Aspekte für die effiziente Nutzung des Leuchtmittels sowie Fragen der Helligkeitswahrnehmung bleiben hingegen in der Forschung bisweilen weitestgehend ungeklärt. In der vorliegenden Arbeit wird eine Methodik zur effizienten Entwicklung von OLED Schlussleuchten vorgestellt. Hierbei wird insbesondere auf die photometrische und kolorimetrische Auslegung eingegangen. Beispiele zeigen, dass sich durch eine winkelabhängige Abstrahlcharakteristik der OLED sowohl wahrnehmbare Leuchtdichtedifferenzen als auch Farbortunterschiede in der Heckleuchte ergeben. Im Falle eines 2,5D Designs können mehrere Leuchtflächen für eine gewählte Perspektive unter unterschiedlichen Winkeln erscheinen. Für eine Perspektive treten somit unterschiedliche Leuchtdichten und Farborte innerhalb eines Designs auf. Im untersuchten Fall sind die hierbei wahrnehmbaren Inhomogenitäten höher einzuschätzen als jene innerhalb der Leuchtflächen. Für den Einsatz in der Heckleuchte kommen diverse OLED Architekturen in Frage. Neben Bottom und Top Emittern auf Glas Substraten wurden im Rahmen dieser Arbeit ebenso Bottom Emitter mit Kunststoff Substrat hinsichtlich ihrer photometrischen und kolorimetrischen Eigenschaften untersucht. Zwischen gerichteter Abstrahlcharakteristik (Top Emitter) und somit effizienter Erfüllung der gesetzlichen Bestimmungen für den Straßenverkehr sowie geringer Winkelabhängigkeit von Leuchtdichte und Farbort (Bottom Emitter) besteht eine technologisch bedingte gegenläufige Abhängigkeit. Je nach Applikation in der Heckleuchte und einsehbarem Winkelbereich empfiehlt sich demnach eine Entscheidung über die Wahl der Architektur. Zur Erforschung der optimalen Helligkeit von homogenen Schlussleuchten wurden drei Untersuchungen durchgeführt. Hierbei wurde der Einfluss des Beobachtungsabstandes, der Leuchtflächengröße, der Leuchtflächengeometrie sowie der Signalgeschwindigkeit im Falle dynamischer Schlusslichtsignale untersucht. Zur Minimierung der Störeinflüsse und Gewährleistung reproduzierbarer Bedingungen fanden die Versuche in einem völlig abgedunkelten Lichtkanal statt. Die Ergebnisse lassen bei der Wahrnehmung von Schlusslichtsignalen auf die Existenz eines Nahbereiches und eines Fernbereiches ab ca. 30m schließen. Im Nahbereich steigt die optimale Helligkeit der Schlussleuchte mit der Beobachtungsentfernung an. Für den Fernbereich wird eine konstante Schlusslichtleuchtdichte zwischen 864cd/m² und 1430cd/m² empfohlen. Die ermittelten Werte für das dynamische Signal liegen fast durchgängig unterhalb jener für das statische Schlusslicht. Eine Ausnahme bildet in den Untersuchungen der Wert bei einer Winkelgeschwindigkeit von 18°/s. Dieser Geschwindigkeitsbereich sollte daher bei der Auslegung zukünftiger dynamischer Schlussleuchten vermieden werden.