Augmented-Reality-Head-up-Displays (AR-HUDs) entwickeln sich von einer Premium-Funktion zum zentralen Anzeigeelement intelligenter Cockpits. Doch hohe Helligkeit, präzise Farbdarstellung und kompakte Bauformen stellen Entwickler vor erhebliche Herausforderungen. Im Gespräch erläutert Martin Unterburger, Direktor Produktmanagement bei ams OSRAM, welche Rolle RGB-Projektions-LEDs für die nächste Generation von Head-up-Displays spielen und welche Rolle Optik, Wärmemanagement und OEM-Kooperationen dabei spielen.
AEEmobility: Herr Unterburger, warum rücken AR-Head-up-Displays derzeit so stark in den Fokus der Automobilentwicklung?
Martin Unterburger: Die Erwartungen der Kunden haben sich deutlich verändert. Fahrer erwarten heute Navigationshinweise, Fahrerassistenzinformationen und Warnmeldungen direkt im Sichtfeld, ohne den Blick von der Straße abzuwenden. Gleichzeitig wandert diese Technologie zunehmend aus der Luxusklasse in Fahrzeuge der Mittelklasse. Dadurch steigt der Druck, AR-HUDs kompakter, kosteneffizienter und gleichzeitig leistungsfähiger zu entwickeln. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, hohe Bildqualität, Zuverlässigkeit und Automotive-Tauglichkeit in einem sehr begrenzten Bauraum zusammenzubringen.
Welche technischen Hürden beschäftigen Entwickler heute am meisten?
Es gibt mehrere Herausforderungen, die eng miteinander zusammenhängen. Der verfügbare Bauraum hinter dem Armaturenbrett wird immer kleiner, während gleichzeitig größere Sichtfelder und hellere Projektionen gefordert werden. Hinzu kommen hohe Anforderungen an die Lesbarkeit bei direkter Sonneneinstrahlung, eine konsistente Farbdarstellung unter allen Umgebungsbedingungen sowie ein präziser Abgleich der virtuellen Inhalte mit der realen Umgebung. Gerade bei Augmented Reality müssen Farbe, Helligkeit und geometrische Stabilität über Temperatur, Vibration und die gesamte Lebensdauer konstant bleiben. Auch Themen wie Wärmemanagement, funktionale Sicherheit und elektromagnetische Verträglichkeit spielen eine entscheidende Rolle.
Sie sprechen auch von der Bedeutung der Lichtquelle. Warum ist sie so entscheidend?
Die Lichtquelle beeinflusst weit mehr als nur die Helligkeit. Sie bestimmt letztlich die gesamte Systemarchitektur eines Projektions-HUDs. Ein entscheidender Begriff ist dabei die optische Étendue, also das Maß dafür, wie stark sich ein Lichtstrahl räumlich und bezüglich seiner Winkelverteilung ausbreitet. Passt die Lichtquelle nicht optimal zur Projektionsoptik – beispielsweise zu DMD- oder LCoS-Imaging-Systemen –, geht ein erheblicher Teil der Lichtleistung verloren. Die Konsequenz wären größere Optiken, höherer Energieverbrauch und mehr Wärmeentwicklung. Deshalb entwickeln wir unsere Projektions-LEDs gezielt für die Anforderungen dieser Projektionssysteme.
Warum setzen Sie auf RGB-Projektions-LEDs und nicht ausschließlich auf Laser oder LCD-Lösungen?
RGB-Projektions-LEDs bieten einen sehr ausgewogenen technischen Ansatz. Im Gegensatz zu LCD-Systemen, die konstruktionsbedingt Hintergrundlichtleckagen besitzen, erzeugen LEDs in Kombination mit DMD- oder LCoS-Projektoren Bilder mit sehr hohem Kontrast. Das verbessert die Schärfe von Warnsymbolen, Navigationshinweisen und AR-Overlays deutlich. Gleichzeitig vermeiden LED-Systeme einige typische Nachteile kohärenter Laserlösungen, etwa Speckle-Effekte oder zusätzliche Anforderungen an die photobiologische Sicherheit. Damit erhalten Entwickler eine leistungsfähige, robuste und vergleichsweise integrationsfreundliche Lichtquelle für Serienfahrzeuge.
„Die Lichtquelle allein macht noch kein Head-up-Display. Erst die enge Zusammenarbeit zwischen LED-Hersteller, Optikentwicklern, Tier-1-Zulieferern und OEMs ermöglicht ein optimal abgestimmtes Gesamtsystem.“
Martin Unterburger, Direktor Produktmanagement bei ams OSRAM
Ein wesentliches Thema ist die Lesbarkeit bei Tageslicht. Welche Leistungsdaten sind dafür erforderlich?
Tageslicht ist tatsächlich der anspruchsvollste Anwendungsfall. Unsere OSTAR Projection Compact RGB-LEDs basieren auf einer Chiptechnologie mit Stromdichten von bis zu 4,0 A/mm² bei den grünen und blauen Varianten. Dadurch lässt sich aus sehr kleinen Optochips eine außergewöhnlich hohe Lichtleistung erzeugen. Für AR-HUDs erreichen wir Leuchtdichten von bis zu 15.000 cd/m² bei einem Sichtfeld von 20 × 8 Grad. Das sorgt dafür, dass Informationen selbst bei direkter Sonneneinstrahlung oder starken Reflexionen im Fahrzeuginnenraum klar erkennbar bleiben. Entscheidend ist dabei nicht nur die absolute Helligkeit, sondern die Kombination aus Helligkeit und Kontrast. Erst dadurch bleiben virtuelle Inhalte unter realen Fahrbedingungen zuverlässig lesbar.
Welche Rolle spielt die Farbtreue für Fahrerassistenzsysteme?
Eine sehr große. Farben transportieren im Fahrzeug eindeutige Informationen – Rot steht beispielsweise für Warnungen, Grün für Navigation oder Freigaben. Deshalb müssen diese Farben unabhängig von Temperatur, Alterung oder Umgebungslicht konsistent wiedergegeben werden. Unsere RGB-Projektions-LEDs arbeiten mit drei Farbkanälen: Amber (Rot), Converted Green (Grün) und Blue (Blau). Diese Mehrkanalarchitektur ermöglicht eine präzise Farbmischung und erweitert gleichzeitig den darstellbaren Farbraum. Entwickler erhalten dadurch deutlich mehr Gestaltungsfreiheit bei der Auslegung von Benutzeroberflächen und AR-Symbolen. Für sicherheitsrelevante Anzeigen ist diese Reproduzierbarkeit ein wesentlicher Qualitätsfaktor.
Die OSTAR Projection LE A Q7WN wurde speziell für Head-up-Display-Anwendungen im Automobilbereich unter Verwendung eines DMD entwickelt. (Bild: ams OSRAM)
Hohe Lichtleistung bedeutet auch hohe Verlustleistung. Wie lösen Sie das Wärmemanagement?
Das thermische Design ist ein wesentlicher Bestandteil der LED-Entwicklung. Unsere LEDs sind in ein thermisch optimiertes Keramikgehäuse integriert, das den Wärmewiderstand zwischen Chip und Kühlkörper deutlich reduziert. Dadurch kann die hohe Lichtleistung dauerhaft aufrechterhalten werden, ohne thermisches Übersteuern oder vorzeitige Alterung zu verursachen. Gleichzeitig ist das Keramikgehäuse SMT-fähig und unterstützt damit eine wirtschaftliche Serienfertigung. Für Automotive-Anwendungen bedeutet das eine stabilere Ausgangsleistung über den gesamten Temperaturbereich, eine längere Lebensdauer und geringere Wartungs- beziehungsweise Austauschkosten.
Sind AR-HUDs heute technisch serienreif oder befinden wir uns noch in einer Übergangsphase?
Ich würde sagen, wir befinden uns an einem Wendepunkt. Die Technologie hat den Schritt von Pilotprojekten zu skalierbaren Serienlösungen weitgehend vollzogen. Neben den LEDs bieten wir heute auch Optiken und Treiber-Referenzdesigns speziell für Automotive-Projektionssysteme an. Das erleichtert OEMs und Tier-1-Zulieferern die Entwicklung kompletter HUD-Plattformen erheblich. Gleichzeitig bleibt die Integration anspruchsvoll. Optik, Elektronik, Treiber und Sensorsoftware müssen gemeinsam entwickelt und anschließend umfassend hinsichtlich funktionaler Sicherheit und regulatorischer Anforderungen validiert werden.
Die Lichtquelle allein macht noch kein Head-up-Display. Erst die enge Zusammenarbeit zwischen LED-Hersteller, Optikentwicklern, Tier-1-Zulieferern und OEMs ermöglicht ein optimal abgestimmtes Gesamtsystem. Wir arbeiten deshalb mit führenden Fahrzeugherstellern in verschiedenen Regionen zusammen, um AR-HUDs gezielt für unterschiedliche Fahrzeugplattformen zu optimieren. Unser Ziel ist es, dass Augmented-Reality-Head-up-Displays künftig nicht nur in Oberklassefahrzeugen, sondern auch in Mittelklassemodellen zum Standard werden. Letztlich geht es nicht um eine einzelne Komponente, sondern um ein Anzeige- und Informationssystem, das Sicherheit, Fahrerlebnis und intelligentes Fahren gleichermaßen verbessert.
Vielen Dank für das Gespräch!
(Das Interview führte Klaus Oertel, Chefredakteur der AEEmobility)
