Die beiden Nominierten ebneten den Weg für einen neuartigen Scheinwerfer für das Fernlicht in Fahrzeugen, der scharf gebündeltes und intensives weißes Laserlicht aussendet. Der ultrahelle Scheinwerfer, für den die nominierten Forscher und ihre Teams das weltweit erste System zum Erzeugen von weißem Laserlicht entwickelt haben, erweitert stark das Sichtfeld des Autofahrers bei Dunkelheit und erhöht dadurch die Sicherheit im Straßenverkehr.

• Dr. rer. nat. Carsten Setzer, OSRAM GmbH, München (Sprecher des Teams)
• Dipl.-Ing. Christian Amann, BMW Group, München

Nachts ereignen sich weitaus mehr Verkehrsunfälle als bei Tage. Durch die schlechten Lichtverhältnisse erkennen Autofahrer Gefahren oft zu spät, was das Unfallrisiko erheblich vergrößert. Wie lässt sich die Verkehrssicherheit bei Dunkelheit erhöhen?

Für Carsten Setzer und Christian Amann lag die Antwort auf der Hand: Das Fernlicht muss so weit verbessert werden, dass es eine ebenso gute Sicht auf die Straße ermöglicht wie das Tageslicht. Die beiden nominierten Technologen entwickelten zusammen mit ihren Teams ein System, das diese Anforderungen erfüllt und inzwischen in den ersten Serienfahrzeugen zum Einsatz kommt. Sein Herzstück ist eine Laserlichtquelle, die einen scharf gebündelten weißen Lichtstrahl mit hoher Intensität und Effizienz erzeugt. Carsten Setzer ist Leiter des Bereichs Autolampen bei der OSRAM GmbH in München, Christian Amann leitet die Abteilung Lichtsysteme bei der Münchener BMW Group.

Bei der Entwicklung der Lichtquelle für den weltweit ersten Laser-Frontscheinwerfer hatten die beiden Manager und ihre Teams ein Paradoxon zu lösen, das zunächst unlösbar erschien: Zum einen ist ein Laserstrahl eine fast punktförmige – und damit ideale – Lichtquelle, aber er erzeugt Prinzip bedingt nur einfarbiges Licht einer bestimmten Frequenz. Zum anderen wird für einen Scheinwerfer weißes Licht benötigt. Das ist jedoch ein Gemisch mehrerer Farben – und kann von keinem Laser geliefert werden. Um diese knifflige Aufgabe zu bewerkstelligen, griffen die Forscher zu einem theoretisch bekannten, aber noch nicht industriell realisierten Trick: Sie fokussierten das Licht eines blau leuchtenden Lasers auf eine spezielle Keramik, die einen Teil davon in gelbes Licht umwandelt. Durch das Mischen von gelbem und blauem Lichtanteil gelang es ihnen, einen engen weißen Lichtpunkt zu erzeugen, dessen Durchmesser kaum größer ist als der des ursprünglichen Laserstrahls.

Damit sich dieser Kniff realisieren ließ, mussten die Experten um Dr. Carsten Setzer bei OSRAM zunächst mehrere fundamentale Technologiebausteine der Laserlichtquelle realisieren. Einer der Bausteine ist eine hauchdünne, bei 2000°C gebrannte Hochleistungskeramik für die Lichtumwandlung. Alle bis dahin bekannten sogenannten Konversionswerkstoffe hielten dem intensiven blauen Laserstrahl nicht stand oder erhitzten sich so stark, dass die Lichtumwandlung nicht mehr funktionierte. Darüber hinaus entwickelten und validierten die Forscher sämtliche Prozesse und Anlagen zur Herstellung der Lichtquelle nach den anspruchsvollen Automobilstandards.

Die Scheinwerferentwickler um Christian Amann integrierten die helle weiße Lichtquelle in den Scheinwerfer eines BMW i8. So konnten sie den Sichtbereich des Fahrers bei dem hybrid angetriebenen Wagen, der im Juni 2014 auf den Markt kam, bei Dunkelheit deutlich verbessern. Christian Amman und sein Team ergänzten das extrem helle Fernlicht zudem durch ein spezielles Sicherheitssystem. Es sorgt dafür, dass der Laser-Scheinwerfer bei einem Unfall oder einer technischen Störung automatisch abgeschaltet wird – und damit keine für menschliche Augen schädliche blaue Laserstrahlung austreten kann.

Gut ein Jahr nach der Einführung des Laser-Scheinwerfers im BMW i8 stellte BMW auf der Internationalen Automobilausstellung IAA im September 2015 in Frankfurt mit dem neuen Modell der BMW 7er-Reihe das erste Großserienfahrzeug mit Laserlicht vor. Der intensiv leuchtende Laser-Scheinwerfer reicht rund 600 Meter weit. Er ergänzt ein konventionelles LED-Fernlicht, das die Straße bis zu 300 Meter ausleuchtet. Der blendfreie Fernlichtassistent sorgt dafür, dass entgegenkommende und vorausfahrende Fahrzeuge aus dem Lichtkegel ausgeblendet und nicht durch den Lichtstrahl geblendet werden. Die Technologie, die in der Branche für viel Aufsehen sorgt, hat bei OSRAM bereits zahlreiche Arbeitsplätze in Deutschland gesichert. Zudem plant das Unternehmen, die Fertigungskapazitäten deutlich auszubauen. Damit soll ein neu entstehender Markt für weißes Laserlicht bedient werden, für den ab 2018 ein starkes Wachstum erwartet wird. Die bewusste Entscheidung, möglichst früh mit einer neuen Technologie an den Markt zu gehen, hat sich gelohnt. OSRAM und BMW sind auf diesem Markt Vorreiter und haben durch ihre Pionierarbeit den Markt für weitere Anwendungen geöffnet.

Das Projekt wurde vom Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht.