Basic principles of car lighting technology

Basic principles of vehicle interior lighting technology

Lighting technology plays a very important role in motor vehicles with regard to the safety of vehicle occupants and that of other road users. On this page, we will explain to you the basic principles of automotive lighting technology and show you the design and function of the most common light sources. You will also find the causes for failure of light sources, as well as practical tips for their replacement.

The following technical information and practical tips have been compiled by HELLA in order to provide professional support to vehicle workshops in their day-to-day work. The information provided on this website is intended for suitably qualified personnel only.

Beispielhaft dargestellter Aufbau eines G30 LED Matrix HB/LB Modul 1. Linse, 2. Linsen Tragrahmen, 3. Wärmeleitblech, 4. Abdeckung Optikhalter, 5. Primäroptik Fernlicht, 6. Optikträger, 7. Optik Abdeckung, 8. Separator, 9. Primäroptik Abblendlicht, 10. PCBA Leiterplatte, 11. Kühlkörper

Cycle process in a halogen bulb

The tungsten filament is made to glow by the addition of electrical energy. This leads to metal evaporating from the filament. Thanks to a halogen filling (iodine or bromine) in the light, the filament temperatures increase to almost the melting point of tungsten (approx. 3400 °C).

This results in high light output. In the direct vicinity of the hot bulb wall, the evaporated tungsten combines with the filling gas to form a translucent gas (tungsten halide). If the gas approaches the filament again, it breaks down due to the high filament temperature and forms a homogenous tungsten layer.

To keep this cycle going, the outside temperature of the light bulb must be 300 °C. To achieve this, the quartz glass bulb has to fit closely round the filament.
A further advantage is that a higher filling pressure can be used, thus combating tungsten evaporation.

The gas composition in the bulb is decisive for the luminous efficiency. The addition of small amounts of inert gases such as xenon reduces heat dissipation from the filament.

Optimale Ausleuchtung mit BMW LED-Scheinwerfern: Alle Lichtfunktionen im Überblick

Despite regeneration within the bulb, the tungsten wire gradually becomes worn, thus limiting the service life.

Factors that influence a vehicle interior light source

Filling pressure
Filling gas

Positive factors of influence

The service life and the luminous efficiency depend to a large extent on the existing supply voltage, among other factors.

As a rule of thumb it can be said: If the supply voltage of a light is increased by 5%, the luminous flux increases by 20% but at the same time the service life is cut by half.

Blendfreies Fernlicht: Automatische Lichtsteuerung für bessere Sicht

Das blendfreie Fernlicht ist nur mit den Ausstattungsvarianten „Adaptive LED-Scheinwerfer“ und „LED-Scheinwerfer mit Laserlicht“ darstellbar. Während der Funktion wird im Scheinwerfer das innenliegende Fernlicht für weitflächige Ausleuchtung ausgeschaltet. Abhängig von der Fahrgeschwindigkeit werden das außenliegende Fernlicht und das Laserlicht automatisch eingeschaltet und erzeugen ein „Teilfernlicht“. Durch eine feststehende Blende wird der Lichtstrahl nach innen begrenzt und erzeugt dadurch eine vertikale Hell-Dunkel-Grenze. In diesem Fall wird der Bereich zwischen den beiden vertikalen Hell-Dunkel-Grenzen der LED-Scheinwerfer nicht ausgeleuchtet und ist somit blendfrei. Durch den integrierten Schrittmotor für das Kurvenlicht, kann jeder LED-Scheinwerfer noch um 15° verstellt werden. Dadurch kann bei Gegenverkehr ein blendfreier Bereich von 5° bis 7° eingestellt werden. Das Fernlicht wird bei Geschwindigkeiten über 40 km/h ein- und unter 30 km/h ausgeschaltet.

Fernlichtassistent: Intelligente Lichtregelung für mehr Fahrkomfort

Wird von der Frontkamera das Scheinwerferlicht eines entgegenkommenden Fahrzeugs erkannt, sendet das Steuergerät des Fernlichtassistenten ein CAN-Signal zum Ausschalten des Fernlichts an den Body Domain Controller (BDC). Die Funktion Fernlichtassistent kann auch ausstattungsabhängig in dem Steuergerät für kamerabasierte Assistenzsysteme integriert sein.

Factors of influence: Service life vs. voltage increase diagram

Laserlicht: Maximale Reichweite für sicheres Fahren bei Nacht

For this reason, series resistors are used in some vehicle types to prevent the supply voltage from exceeding 13.2 V. In today's modern vehicles, the voltage is adjusted through pulse-width modulation.

In the case of undervoltage, e.g. if the alternator is faulty, the opposite is the case. The light now has a significantly higher red share and the luminous efficiency is correspondingly lower.

BMW LED-Lichtfunktionen: Optimale Ausleuchtung für maximale Sicherheit

Jeder LED-Scheinwerfer ist über sein Steuergerät (Frontlichtelektronik) direkt mit dem Body Domain Controller (BDC) verbunden. Je nach Aufforderung vom BDC-Steuergerät werden die entsprechenden Lichtfunktionen von den jeweiligen Frontlichtelektronik ausgeführt. Die Kommunikation erfolgt via CAN-BUS Signal. Auftretende Fehler im Scheinwerfer werden von der Frontlichtelektronik erkannt und im BDC-Steuergerät abgespeichert und können über die On-Board-Diagnose mit einem geeigneten Diagnosegerät ausgelesen werden. Zusätzlich erfolgt bei Ausfall eines Scheinwerfers eine Check-Control-Meldung im Kombiinstrument. Der Body Domain Controller führt nach dem Einschalten der Zündung automatisch eine Bauteilüberprüfung der Scheinwerfer durch. Wird zusätzlich das Licht eingeschaltet kann anhand einer Strommessung der einzelnen Lampenausgänge (Warmüberwachung) eine defekte Leuchtdiode erkannt werden.

BMW LED-Scheinwerfer warten und reparieren: Wichtige Hinweise für die Werkstatt

In einem Reparaturfall kann es vorkommen, dass Komponenten mit unterschiedlicher Software oder Hardwarenummer montiert werden. Dabei werden neue Komponenten mit alten im Fahrzeug vorhandenen vermischt. In diesem Fall müssen alle Bauteile aufeinander abgestimmt werden. In Abhängigkeit des Fahrzeugmodells, Scheinwerfertyps und des jeweiligen Steuergerätes müssen in diesem Fall zusätzliche Service-Arbeiten mit einem geeigneten Diagnosetool durchgeführt werden, um die korrekte Funktion des Beleuchtungssystems zu gewährleisten.

Wird ein LED-Scheinwerfer ersetzt, muss laut der Reparaturanweisung des Fahrzeugherstellers der Data-Matrix Code aus dem neuen Scheinwerfer ausgelesen und in das Steuergerät geschrieben werden. Was das im Einzelnen bedeutet, wird nachfolgend ohne Darstellung von detaillierten Prozessen beispielhaft erläutert.

BMW LED Scheinwerfer - Data-Matrix Code — Beschreibung: Der Data Matrix Code befindet sich auf dem Gehäuse des Scheinwerfers in der Nähe des Typenschilds. Der Code sollte vor dem Einbau des Scheinwerfers fotografiert werden.

Data-Matrix Code: Kodierung und Anpassung von LED-Scheinwerfern

Jede Lichtfunktion im Scheinwerfer hat einen sogenannten Klassierungswiderstand. Je nach Klassierungswiderstand wird jede LED-Komponente vom Steuergerät individuell angesteuert. Dadurch wird gewährleistet, dass eine konstante Qualität des Lichts bei gleichbleibender Helligkeit und Farbe erreicht wird.

Der Data-Matrix Code ist die neue Form der Klassifizierung und ist auf dem Scheinwerfergehäuse angebracht. Im Verlauf der Reparatur muss der Code gescannt und mit einem geeigneten Diagnosegerät via Remote Services im Steuergerät hinterlegt werden. Ist der Code nicht lesbar, kann alternativ die Zahlenkombination unter dem Code manuell eingegeben werden.

Im Rahmen dieser Codierung wird auch die Lichtfarbe der LED-Leuchten konfiguriert.

Scheinwerfer und Steuergeräte tauschen: Worauf ist zu achten?

Ist ein Scheinwerfer mechanisch beschädigt und muss ersetzt werden, kann die Frontlichtelektronik vom alten auf den neuen Scheinwerfer umgebaut werden. In diesem Fall müssen die LED-Module des neuen Scheinwerfers an die Frontlichtelektronik angepasst werden. Wird auch die Frontlichtelektronik ersetzt, muss diese ebenfalls im Fahrzeug angepasst werden. Werden Scheinwerfer und Frontlichtelektronik ersetzt, muss das Steuergerät zuerst angelernt werden.

Anpassung der LED-Scheinwerfer und Lichtsteuergeräte im Fahrzeug

Das Kodieren der jeweiligen Komponenten wird per Fernzugriff auf dem Server des jeweiligen Fahrzeugherstellers durchgeführt. Diese Anpassung kann zum Beispiel durch macsRemote Services durchgeführt werden. Dazu wird das macsRemote-Device mit der OBD-Schnittstelle im Fahrzeug verbunden und eine Verbindung zum macsRemote Services aufgebaut. Nachdem die Fahrzeugdaten und die gewünschte Dienstleitung in der Anwendung ausgewählt und bestätigt wurden, kann ein Ticket erstellt und abgesendet werden. Alle notwendigen Handlungsabläufe werden dann mit der Werkstatt in einem Chat abgestimmt und online durch den Servicetechniker durchgeführt.

Durch diese notwendige Maßnahme werden die Steuergerätesoftware und Kodierung erkannt und an das jeweilige Fahrzeug angepasst. Erst dadurch kann eine sichere Kommunikation mit anderen Steuergeräten im Fahrzeug gewährleistet werden. Wird diese Anpassung nicht durchgeführt sind Kommunikations-, Funktionsfehler und daraus folgende Fehlerspeichereinträge nicht auszuschließen.

Aus diesem Grund sollten in diesem Zusammenhang immer die Wartungs- und Reparaturhinweise des jeweiligen Fahrzeugherstellers beachtet werden.

BMW LED-Scheinwerfer fachgerecht reparieren: Sicherheit und Vorgehensweise

Beim Austausch von elektronischen Komponenten im Scheinwerfer ist auf größtmögliche Sauberkeit zu achten. Zusätzlich sind die Maßnahmen zum Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) zu beachten. Reparaturarbeiten an der Beleuchtungsanlage im Kraftfahrzeug dürfen ausschließlich von geschultem Fachpersonal durchgeführt werden. Unsachgemäß durchgeführte Reparaturen können zum Systemausfall und zu Personenschäden führen. Bitte beachten Sie die Reparaturanweisungen und Sicherheitshinweise der jeweiligen System- oder Fahrzeughersteller!

Scheinwerfereinstellung BMW LED-Scheinwerfer - Mit dem Laservisier kann das SEGV vor dem Fahrzeug ausgerichtet werden. — Mit dem Laservisier kann das SEGV vor dem Fahrzeug ausgerichtet werden.

BMW Scheinwerfer exakt einstellen: Korrekte Justierung für optimale Ausleuchtung

Der LED-Scheinwerfer muss eingestellt werden, wenn:

Eine Reparatur durchgeführt wurde, bei der ein Scheinwerfer aus,- und eingebaut wurde.
Reparaturen oder Einstellungen durchgeführt wurden, die das Fahrzeugniveau beeinflussen.

Bevor die LED-Scheinwerfer eingestellt werden, müssen laut Fahrzeughersteller folgende Prüfvoraussetzungen erfüllt sein:

Fahrzeug und Scheinwerfereinstellgerät stehen auf einer ebenen Fläche.
Das Fahrzeug ist gegen das Wegrollen gesichert.
Der Reifendruck entspricht der Vorgabe des Fahrzeugherstellers.
Die Scheinwerferabdeckscheiben sind sauber und beschädigungsfrei.
Das Lenkrad befindet sich in „Geradeausstellung“.
Das korrektes Fahrzeugniveau ist gewährleistet. Fahrzeuge, die vorher angehoben waren, müssen auf das normale Fahrwerksniveau eingefedert werden. Fahrzeug ca. 15 m auf eigener Achse bewegen.
Die Fahrzeugbeladung wurde geprüft und ggf. auf die vom Hersteller vorgegebene Belastung eingestellt. Nicht erforderlich bei Fahrzeugen mit automatischer Leuchtweitenregulierung!
In den systemrelevanten Komfort-Steuergeräten befinden sich keine Fehlereinträge.

Anschließend das Scheinwerfereinstellgerät (SEG) mittig, im Abstand von 10 cm, vor dem Fahrzeug positionieren und mit dem Laservisier zum Fahrzeug ausrichten. Dazu die Motorhaube öffnen, das Lasermodul einschalten, zwei Referenzpunkte an der Fahrzeugfront definieren und das SEG ausrichten. Anschließend das SEG an dem gewünschten Scheinwerfer positionieren und am inneren LED-Modul ausrichten. Danach das Einstellmaß am Scheinwerfer ablesen und das SEG entsprechend einstellen. Zur Scheinwerfereinstellung kann jetzt die Zündung eingeschaltet und der Lichtschalter in die Position „Abblendlicht/Fahrlicht“ gestellt werden. Laut Fahrzeughersteller soll aufgrund der automatischen Leuchtweitenregulierung jetzt noch ca. 80 Sekunden gewartet werden bevor mit den Einstellarbeiten begonnen wird. Während dieser Zeit sind Bewegungen und Erschütterungen am Fahrzeug zu vermeiden. Anschließend die Scheinwerfereinstellung prüfen und falls erforderlich korrigieren.

Eine Scheinwerfereinstellung in der Lichtschalterfunktion „Auto“ kann nicht durchgeführt werden.

Einstellmaß Scheinwerfer BMW-Fahrzeuge

Einstellmaß Scheinwerfer	Modellreihe	Einstellwert in %
Hauptscheinwerfer	Alle Modelle	1,0
Hauptscheinwerfer	Ausnahme: E53/E70/E71/E72/E83 F15/F16/F25/F26/F60	1,1
Nebelscheinwerfer	Alle Modelle	2,0

Bitte beachten Sie in diesem Zusammenhang die jeweiligen Ländervorschriften (ECE/SAE) und Wartungs- und Reparaturhinweise des Fahrzeugherstellers.

Die unterschiedlichen Diagnosemöglichkeiten wurden beispielhaft anhand des Diagnosegerätes mega macs X und macsRemote Services dargestellt. Die jeweilige Prüftiefe und Funktionsvielfalt kann je nach Fahrzeughersteller unterschiedlich ausgelegt sein und ist abhängig von der jeweiligen Systemkonfiguration des Steuergerätes.

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