OLED-Technologie

Organische LEDs in der Außenbeleuchtung von Fahrzeugen

07.04.14 | Autor / Redakteur: Thomas Trojak * / Hendrik Härter

Künftig mit OLED: BMW arbeitet an der OLED für die Rückbeleuchtung am Fahrzeug. Allerdings gilt es noch einige Hürden zu nehmen.
Künftig mit OLED: BMW arbeitet an der OLED für die Rückbeleuchtung am Fahrzeug. Allerdings gilt es noch einige Hürden zu nehmen. (BMW)

Mit der OLED-Technologie im Auto eröffnen sich neue Designaspekte. Die Technologie muss für eine stabile mechanische und elektrische Integration im Fahrzeug umfassend abgesichert werden.

Organische, lichtemittierende Dioden, kurz OLEDs genannt, weisen besondere Eigenschaften auf, die sie für den Einsatz im Automobil sehr interessant machen. So eröffnen beispielsweise die optischen und mechanischen Eigenschaften der OLED den Fahrzeugdesignern völlig neue Freiheitsgrade in der Formgestaltung und dem Aussehen von Fahrzeugleuchten. Die besonderen Anforderungen für den Einsatz im Fahrzeug, die unter anderem durch extreme Temperatureinflüsse und Vibrationen gekennzeichnet sind, stellen jedoch sowohl die Hersteller von OLEDs als auch die Automobilhersteller vor große Herausforderungen.

Im Bereich der Allgemeinbeleuchtung sind mittlerweile vereinzelte OLED-Produkte im hochpreisigen Designersegment erhältlich. Der große Durchbruch der Technologie lässt jedoch weiter auf sich warten. Ähnlich wie bei der Markteinführung der konventionellen LED werden die Automobilhersteller auch bei der Qualifizierung und Einführung der OLED-Technologie im Großserienprozess eine wichtige Rolle spielen. Es ist damit zu rechnen, dass die ersten Serienprojekte im Automobilbereich mit glasbasierten, flachen OLEDs bedient realisiert werden. Im ausgeschalteten Zustand erscheinen diese entweder metallisch spiegelnd oder matt weiß. Im folgenden Beitrag gehen wir auf diese Generation der Technologie für Anwendungen in der Fahrzeugaußenbeleuchtung näher ein.

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In erster Linie die extrem flache Bauform von OLEDs von rund 1,5 mm und die Möglichkeit, die geometrische Ausprägung sowohl der leuchtenden, als auch der nicht leuchtenden Flächen individuell zu gestalten, ermöglichen gegenüber bisher eingesetzten Lichtquellen wie Glühlampen in Verbindungen mit Reflektoren oder LEDs mit Optikscheiben oder Lichtleitern völlig neue Ansätze. Die großen leuchtenden Flächen von bis zu 200 cm² und die Homogenität des Lichtaustritts ermöglichen zudem Erscheinungsbilder, welche mit den herkömmlichen Technologien nicht umzusetzen sind.

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Werden OLEDs zielgerichtet eingesetzt, wirken sich die kompakte Bauform und das geringe Eigengewicht der einzelnen Bauteile positiv auf den Bauraum und damit auf das Gesamtgewicht der Beleuchtungssysteme aus. Die bereits jetzt beachtliche Effizienz der Technologie von mehr als 60 lm/W bei den weißen OLEDs hilft, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen bzw. den CO2-Ausstoß von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor weiter zu reduzieren.

Ein weiterer Vorteil der OLED-Technologie ist die Nachhaltigkeit. Die für die Herstellung von OLEDs benötigten Mengen an organischen Substanzen (Kohlenwasserstoffen), Metallen und seltenen Erden sind so gering, dass sie nahezu vernachlässigt werden können. Organische LEDs werden, nachdem sie ihr Lebensdauerende erreicht haben, dem Altglas-Recyclingprozess zugeführt.

Organische Leuchtdioden sind nicht-blendende Flächenlichtquellen mit lambertscher Abstrahlcharakteristik. Das heißt, dass die Helligkeit unabhängig vom Betrachtungswinkel als identisch empfunden wird. Konventionelle LEDs, ohne nachgelagerte Optiken, wie Linsen oder Reflektoren, sind ebenfalls lambertsche Strahler jedoch mit dem Unterschied, dass die Lichtaustrittsfläche wesentlich geringer (< 1mm²) und damit die Leuchtdichte um Größenordnungen höher ist. Vor allem dieser Unterschied zwischen LED und OLED führt dazu, dass die OLED die konventionelle LED ergänzen, nicht aber ersetzen wird.

In den meisten Anwendungen werden LEDs mit zusätzlichen Optiken verwendet. Nämlich immer dann, wenn das emittierte Licht gebündelt werden muss, um applikationsabhängige Lichtverteilungen zu erzeugen. Bei organischen Leuchtdioden ist es denkbar, das Licht mit Hilfe von Mikro-Linsen-Arrays (MLAs) auf der Lichtaustrittsfläche zu bündeln. Reflexions- oder Projektionsoptiken sind aufgrund der großen Fläche von OLEDs und der daraus resultierenden Größe der optischen Systeme nicht als sinnvoll zu erachten. Allerdings bringt der Einsatz von MLAs auch nur bedingt Vorteile, da dies auf Kosten des edlen Erscheinungsbildes der organischen LEDs im ausgeschalteten Zustand ginge und die Effizienz der Systeme im Gegensatz zu konventionellen Lösungen geringer ausfällt.

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