Licht für die Überholspur

OSRAM hat sich in den letzten Jahren radikal verändert, das Consumer-Geschäft mit den Glühlampen an Ledvance verkauft und ganz auf professionelle Anwendungen konzentriert.

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK sprach mit OSRAMs CTO Dr. Stefan Kampmann über Licht-Anwendungen im Auto vom Halogen- über Laser-, Matrix- und Rücklicht bis zum Licht für automatisierte Fahrzeuge.

Das Interview führte Alfred Vollmer. Tag der Veröffentlichung: 2018/10/11 auf www.all-electronics.de.

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Herr Dr. Kampmann, was beschäftigt Sie derzeit besonders?

Dr. Stefan Kampmann: OSRAM befindet sich in einer wahnsinnig schnellen Transformation. Die meisten Menschen haben immer noch eine Glühlampe vor Augen, wenn sie an Osram denken – im Bereich Automotive vielleicht eine Halogenlampe für den Scheinwerfer. Anfang dieses Jahrzehnts haben wir auch noch 80% unseres Umsatzes mit konventionellen Lichtprodukten erzielt. Heute hingegen spielt bei über zwei Drittel unseres Umsatzes die LED-Lichtquelle die Hauptrolle. Wir ermöglichen High-Tech-Projekte wie jenes mit der NASA, bei dem erforscht wird, wie LED-Licht Salat und Gemüse in Raumschiffen besser gedeihen lässt, um Astronauten mit frischen Lebensmitteln zu versorgen. Diese Seite von OSRAM ist vielen noch gänzlich unbekannt.

Im Automobilbereich ist die Transformation ebenfalls im vollen Gange. Binnen fünf Jahren ist ein weitreichender Wechsel der Lichtquellen angestoßen worden. Aber genau diese rasante Transformationsgeschwindigkeit macht das Leben hier so spannend. Vor allem im Auto hat die LED mit ihrer Funktionalität umfassend Einzug gehalten; das fing mit den ersten blauen LEDs im Cockpit an, die Volkswagen damals bewusst für das Branding nutzte.

Zunächst kam die LED nur im Cockpit zum Einsatz, eroberte dann den ganzen Innenraum und dann schnell auch das Außenlicht: Rücklicht, Blinker, Tagfahrlicht sowie als Premium-Element das Frontlicht. Dazu kommt, dass das Licht eben nicht nur Funktionalität bietet, sondern auch Image. Da haben wir den Satz geprägt: Die LED ist das neue Chrom. In unserer Jugend konnten wir verchromte Radkappen kaufen oder als erste Option sogar vier Chromleisten. Heute erfolgt sehr viel Differenzierung durch Lichtpakete. So ist das Tagfahrlicht mittlerweile ein Imageträger – genauso wie das Design der Rücklichter.

Welche neuen Applikationen sehen Sie für LED im Auto?

Dr. Stefan Kampmann: Es gibt mehrere Trends, von denen wir profitieren werden. Die Zahl der Sensoren im Auto steigt, und davon basieren einige auf Infrarotlicht- oder Lasertechnik. Da haben wir eine starke Position. Aber natürlich gibt es auch im sichtbaren Bereich des Lichts Entwicklungen, die für uns vorteilhaft sind. Die technischen Möglichkeiten für das Scheinwerferlicht entwickeln sich rasant, wie das immer feinere Matrixlicht zeigt. Auch die Fernlicht-Reichweiten haben sich binnen kurzer Zeit dank unserem Laserlicht auf 600 m vervielfacht. Bei den Rücklichtern gibt es besagte komplett neue Designmöglichkeiten.

Aber auch das Ambiente im Auto wird immer wichtiger, und da spielen Innenraum-Lichtkonzepte eine tragende Rolle, besonders wenn Sie an das autonome Fahren denken: Wenn Sie nicht mehr selbst steuern, haben Sie eine andere Erwartung an den Innenraum.

Das Spektrum reicht dabei von hinterleuchtetem Leder bis hin zu Fensterscheiben mit integrierten Mikro-LED, die so montiert werden, dass die Scheibe in ausgeschaltetem Zustand transparent ist. Aktiviert kann die Scheibe als großes Display dienen. Für die Mikro-LEDs gibt es viele innovative Ideen und Anwendungsfelder für die Zukunft.

Das autonome Fahrzeug ist natürlich mehr Wohnzimmer als Fahrer-Arbeitsplatz. Und Licht ist eben eine Möglichkeit, den Innenraum so zu gestalten, dass Sie sich wohl fühlen. Selbst biologisch wirksames Licht, das sogenannte Human Centric Lighting, kurz HCL, kann dann im Auto Einzug finden. Das Licht kann den Biorhythmus der Insassen unterstützen, so dass sie unterwegs besser entspannen können oder auch wacher und konzentrierter sind – je nachdem, was gerade nötig ist. Hier arbeiten wir an vielen Projekten.

Was kann Human Centric Lighting im Auto leisten?

Dr. Stefan Kampmann: Das Auge nimmt mit speziellen Rezeptoren den täglichen Farblichtverlauf des Himmelslichts wahr und gibt der inneren Uhr entsprechende Signale. Mit entsprechend angepasstem Licht können wir die innere Uhr gezielt beeinflussen. Das hilft beispielsweise, um Jet Lag schneller zu überwinden oder ganz zu vermeiden. Wir diskutieren derzeit in diesem Sektor viele hochspannende Themen mit Kunden. Wir machen gerade ein durchaus starkes Interesse an RGB-LED-Konzepten für den Innenraum zur Stimmungsanpassung aus. Das trägt auch dem starken Wunsch der Nutzer nach Individualisierung Rechnung. So kann beispielsweise beim Carsharing ein stark standardisiertes Fahrzeug zum Einsatz kommen. Es ließe sich aber lichttechnisch personalisieren und automatisch beispielsweise den bekennenden Bayern-München-Fan mit rotem Licht, den Dortmund-Fan mit gelbem Innenraumlicht begrüßen.

Welche Trends sehen Sie bei optischen Sensoren?

Dr. Stefan Kampmann: Beim autonomen Fahren ist Infrarotlicht sehr wichtig für die Funktion der notwendigen Sensoren. Das gilt selbst für den Innenraum, zur Erkennung der aktuellen Fahrerposition. Hier sind wir ganz frisch im Cadillac CT6 für dessen System zum teilautonomen Fahren vertreten. Mit unsren Infrarot- und LED-Komponenten im Lenkrad vergewissert sich der Bordcomputer, dass der Fahrer die Straße vor sich im Blick behält, wenn das freihändige Fahren aktiviert ist.

Im Außenbereich befinden sich Lidar-Sensoren gerade im Fokus. Lidar ist im Augenblick die Hype-Technologie für autonomes Fahren.

Wir gehen davon aus, dass erste große Lidar-Stückzahlen Mitte kommenden Jahrzehnts kommen. Allerdings haben vollautomatisierte Robocars ganz andere Anforderungen als klassische Fahrzeuge, in denen Lidar Teil der ADAS-Funktionalität ist. Gerade, wenn der Fahrer als Fallback-Lösung wegfällt, ergeben sich bei entsprechend schlechten Umweltbedingungen wie Schneefall oder starkem Regen ganz besondere Herausforderungen für die Sensoren. Hier sind zueinander redundante Systeme wie Video, Radar und Lidar für eine sichere Umgebungserkennung gefordert.

Welche Position und Funktion hat Osram bei Lidar auf dem Markt?

Dr. Stefan Kampmann: Bei Lidar haben wir eine einzigartige Positionierung. Wir sind führend bei den Laserdioden für Lidar-Systeme und beliefern damit die Mehrheit aller am Markt aktiven und forschenden Unternehmen. Damit wir mit den Kunden auf Augenhöhe die Systemlösungen diskutieren können, haben wir in den letzten Jahren mehr und mehr Applikation- und Systementwicklungsingenieure eingestellt. So können wir aus diesem Systemverständnis heraus die Spezifikation für unsere Komponenten frühzeitig ableiten.

Zudem sind wir noch an einigen Start-ups beteiligt, und wahrscheinlich haben wir den besten Blick in die Szene, jedenfalls kennen wir alle neuen Player und Entwicklungen sehr früh. Wir haben uns am kanadischen Start-up Leddartech mit seiner großen Expertise bei der Signalauswertung beteiligt, ebenso am Münchner Start-up Blickfeld, die innovative Ideen zur Strahlführung verfolgen. Daneben halten wir noch Unternehmensanteile an Tetravue in Kalifornien. Die entwickeln Lidar nicht nur für Fahrzeuge, sondern auch für Logistikanwendungen im Innenbereich. Da haben wir natürlich ebenfalls großes Interesse, denn etwa die Hälfte unseres Umsatzes machen wir schließlich außerhalb des Automobilbereichs

"Das Thema Licht wird also in der kommenden Zeit durch die Elektronik einen massiven Schub erhalten und ist eines der spannendsten Wachstumsfelder. Daher haben wir mit Continental eine Gemeinschaftsfirma für intelligente Lichtlösungen im Automobilbereich gegründet."

CTO Dr. Stefan Kampmann

"Unsere besondere Aufstellung hat uns zur globalen Nummer eins für Autolicht gemacht."

Was bedeutet diese Aufteilung für ihr Automotive-Geschäft?

Dr. Stefan Kampmann: Unsere besondere Aufstellung hat uns zur globalen Nummer eins für Autolicht gemacht. Unsere Kunden profitieren davon, dass wir im schnelllebigen Consumer-Bereich ebenfalls eine starke Position haben. Dort sind die Produktzyklen sehr kurz und die Innovationsgeschwindigkeit daher sehr hoch. Gesten- oder Gesichtserkennung für Handys werden im Jahresrhythmus entwickelt. Wenn eine derartige Funktionalität im Auto gefragt ist, dann sind wir natürlich als zertifizierter Zulieferer auch ein bevorzugter Ansprechpartner, solche Funktionalitäten daraufhin anzupassen. Das macht unsere Position so einzigartig.

Wie schnell wir entwickeln, zeigt sich gut am Beispiel unseres Laserlichtportfolios, das nun in unserem Joint Venture Osram Continental vermarktet und weiterentwickelt wird. Wir waren die ersten, die mit einem Lasermodul die Fernlichtreichweite auf 600m gegenüber LED verdoppelt und im Vergleich zu Halogen vervierfacht haben. Das ist gerade einmal drei Jahre her. Trotzdem haben wir inzwischen schon zwei weitere Laserlichtgenerationen entwickelt.

Wo sehen Sie darin den besonderen Benefit für die Automotive-Industrie?

Dr. Stefan Kampmann: Wir bieten Innovationen in kurzen Taktzyklen, liefern diese dann aber natürlich in der gewohnten Qualität zuverlässig über Jahre hinweg. Und wir profitieren davon, dass sich Entwicklungen aus unseren anderen Bereichen auf die Autoindustrie übertragen lassen. Neben dem genannten Consumer-Bereich lassen sich auch Entwicklungen aus anderen Feldern auf die Autoindustrie übertragen.

Lidar entwickeln wir zum Beispiel auch schon länger für den Industriebereich. Die Technik kann dort genutzt werden, um Personen und Gabelstapler in Lagerhäusern präzise zu verorten und zu leiten. Ähnliche Anwendungen helfen schon heute den Mitarbeitern im Versandhandel, Wege zu optimieren. Selbst für unseren Entertainment-Bereich, also die Bühnenbeleuchtung, gibt es Synergien. Derzeit wird das Verfolger-Spotlicht im Theater meist manuell geführt, aber mit hochauflösender Lidar-Technik ließe sich das elektronisch und damit viel ruhiger steuern. In diesen Bereichen erzielen wir zwar nicht die Stückzahlen wie bei Automotive, aber wir gewinnen viel Detail- und Applikationswissen. Wir profitieren davon, unser Know-how und unsere Technologien in viele verschiedene Anwendungsbereiche zu überführen.

Warum wurde das Joint-Venture Osram Continental gegründet?

Dr. Stefan Kampmann: Der Wandel von klassischen Beleuchtungslösungen zu halbleiterbasierten Technologien und die zunehmende Bedeutung von Software und Elektronik beeinflussen die Automobilindustrie maßgeblich. Das verändert auch das Lichtgeschäft innerhalb der Branche. Ähnlich wie in der Allgemeinbeleuchtung bewegt sich der Markt hin zu halbleiterbasierten Lichtlösungen.

Das Thema Licht wird also in der kommenden Zeit durch die Elektronik einen massiven Schub erhalten und ist eines der spannendsten Wachstumsfelder. Daher haben wir mit Continental eine Gemeinschaftsfirma für intelligente Lichtlösungen im Automobilbereich gegründet. Durch die Kombination unserer Expertise gehen wir in der Wertschöpfung weiter; aber vor allem sind wir schneller, denn nun können wir schon gleichzeitig mit neuen Lichtmodulen die passende Intelligenz dazu entwickeln.

Geht die Wertschöpfung dann künftig bis zum Scheinwerfer?

Dr. Stefan Kampmann: Gehäuse, komplette optische Systeme und die Auslegung der Scheinwerfer sind nicht unser Betätigungsfeld. Daher wird Osram Continental auch keine Scheinwerfer für OEMs liefern. Von Osram Continental künftig angebotene Lichtlösungen bestehen aus den LEDs, der Aufbauverbindungstechnik, dem Abwärmekonzept, der Primäroptik und natürlich der Ansteuerelektronik. Die Elektronik einer derartigen Komplettlösung könnte zum Beispiel auf Kameradaten vom internen Bus zugreifen und auf dieser Basis ein Matrixlicht steuern. Der Scheinwerferhersteller stellt dann die unterschiedlichen funktionalen Subsysteme zu einem Scheinwerfer zusammen, muss sich aber um die Steuerung nicht mehr kümmern, denn das übernimmt Osram Continental.

Wie sieht denn der Scheinwerfer der Zukunft aus?

Dr. Stefan Kampmann: Tja, brauchen wir überhaupt noch Scheinwerfer, die wie zwei Kulleraugen aussehen? Die Designer hätten am liebsten gerichtet emittiertes Licht, bei dem keine großen Reflektoren erforderlich sind. Das Licht könnte zum Beispiel aus einer schlitzförmigen Öffnung kommen, emittiert von Laserdioden oder VCSELs. Aber auch mit einer punktförmigen LED hoher Leuchtkraft und einer kleinen Linse ließe sich bei lediglich zwei Zentimeter Schlitzbreite sehr viel Licht nach vorne bringen. Aufgrund der am Einbauort herrschenden Schwingungen ist die Umsetzung jedoch nicht ganz trivial.

Mit LEDs und Lasern sowie einer hocheffizienten Aufbauverbindungstechnik ergeben sich viele neue Design-Möglichkeiten, und es gibt keine Vorschrift, dass Scheinwerfer rechts und links etwa fünf Liter Volumen beanspruchen müssen. Die Tendenz geht eher weg vom Scheinwerfer, hin zum Frontlicht und zum Matrixlicht.

Apropos Matrixlicht: Was ist denn aus dem Forschungsprojekt µAFS geworden?

Dr. Stefan Kampmann: Unser gemeinsames Forschungsprojekt mit Fraunhofer, Infineon, Hella und Daimler hat die Basis zur Entwicklung kommerzieller Produkte geliefert. Unter dem Produktnamen Eviyos werden wir den weltweit ersten hochauflösenden LED-Chip zur Marktreife entwickeln und bereits in erste Kundenprojekte integrieren. In einer nächsten Generation werden wir mit der Funktionalität nochmal nachlegen, um die spezifischen Anforderungen, die aus den heute existierenden Scheinwerferkonfigurationen kommen, besser zu erfüllen. Das Thema nimmt Fahrt auf, und die nächste Generation bringt noch mehr Licht und noch mehr Pixel. Etwa 2022 wird ein hochaufgelöstes Matrixlichtsystem dann wohl auf der Straße zu sehen sein.

Welche Zukunftsperspektiven sehen Sie beim Matrixlicht?

Dr. Stefan Kampmann: Ich denke, dass Matrixlicht sich in allen Fahrzeugsegmenten durchsetzen wird – zumindest als Option. Matrixlicht bietet, genauso wie das Kurvenlicht, eine Funktionalität, die man nicht mehr missen möchte, wenn man sie einmal kennen und schätzen gelernt hat. Allerdings kommt es darauf an, welchen Markt man betrachtet. Noch sind 80% aller weltweit neu verkauften Fahrzeuge mit Halogenlicht ausgestattet…

Welche Ideen schweben denn derzeit zur Kommunikation mit Fußgängern im Raum, beispielsweise mit einem Frontprojektor?

Dr. Stefan Kampmann: Klar, hochauflösende Scheinwerfer sind auch projektionstauglich. Welche Anwendungen vom Fahrer als sinnvoll empfunden und entsprechend umgesetzt werden, wird sich zeigen. Die Fahrzeugbreite einige Meter vor dem Auto auf der Straße mit Lichtbändern zu zeigen, kann in engen Baustellen etwa sinnvoll sein. Ob auf die Fahrbahn projizierte Warnhinweise besser wahrgenommen werden als akustische und optische Signale im Innenraum, da bin ich mir nicht sicher. Es wird im Augenblick viel diskutiert, auch in den gesetzgebenden Gremien, und wir untersuchen momentan auch sehr viele Möglichkeiten.