This book presents, validates and applies a fast, accurate and general measurement and modeling technique to obtain spectral near field data of LED systems for optical simulations in order to address the steadily increasing requirements of modern high quality LED systems. It requires only a minimum of goniophotometric near field measurements and no time-consuming angularly resolved spectral measurements. The obtained results can be used directly in state-of-the-art ray tracers.

In freeform optics, the optimization is limited due to large number of parameters present in it. This limitation was overcome by a technique known as optimization using freeform deformation (OFFD). Though this technique proved to work well, it has left many challenges to the optical designer. These challenges are solved by providing mathematical design techniques. This implementation transformed the OFFD into an intelligent tool replacing the optical designer's efforts during the design process.

Zur funktionalen Erweiterung von Head-up Displays als ergonomisches Fahrerassistenzsystem wird ein autostereoskopischer Ansatz untersucht, bei dem ein räumlicher Tiefeneindruck durch die Fusionierung zweier dargebotener Teilbilder entsteht. Speziell entwickelte Simulationsmethodik dient dabei als Basis für die optische Auslegung. Es werden technologisch verschiedene Konzepte entwickelt, simulativ untersucht, sowie in prototypischen Aufbauten realisiert und charakterisiert. In order to extend the functionality of head-up displays as an ergonomic driver assistance system an autostereoscopic approach is investigated. Thereby, depth perception is gained by the fusion of two separated images. Adapted simulation methods are developed and used as a basis for the optical design process. Different technological concepts are developed, analyzed in simulation, as well as realized and characterized in prototypical setups.

Durch die rasante technologische Entwicklung im Scheinwerferbereich können optische Systeme mit stetig steigenden Funktionalitäten entwickelt werden. In diesem Zusammenhang werden in dieser Arbeit thermische und chromatische Einflüsse durch diffraktive Oberflächenstrukturen minimiert. Dazu werden insbesondere ein neuer Auslegungsansatz sowie eine Simulationsmethodik diffraktiver Strukturen basierend auf Ray-Tracing vorgestellt. The complexity of optical systems in headlamps is increasing rapidly. This leads to new design concepts, but it is also leading to increasing influence of aberrations. This work is dealing with the minimization of chromatical and thermal effects by using diffractive optics. Therefore, a new lens design in combination with the optical simulation of diffractive structures based on ray tracing is presented.

In Bezug auf Anwendungen in der Allgemeinbeleuchtung befasst sich diese Arbeit mit der Nutzung natürlicher Vorbilder für die Wärmeabfuhr von LEDs, deren Umsetzung in ein vollständiges LED-System und letztendlich dessen Herstellung. So entsteht ein Beleuchtungssystem welches eine hohe technische Leistungsfähigkeit in Verbindung mit einem hohen ästhetischen Wert darstellt und Beispiel für die Entwicklung unterschiedlichster LED-Systeme sein kann. In terms of general lighting applications, this work deals with the use of natural models for the heat dissipation of LEDs, their implementation into a complete LED system and ultimately its manufacturing. The result is a lighting system that represents a high technical performance in conjunction with a high aesthetic value that can be an example for the development of different LED systems.

Hochauflösende automobile Lichtsysteme bilden die Grundlage für neuartige Lichtfunktionen, die den Fahrzeugführer in seiner visuellen Wahrnehmung, der Spurführung und Orientierung bei Nacht unterstützen. Hierzu wird in der vorliegenden Arbeit, auf Grundlage von laserbasierten Weißlichtquellen, ein hochauflösendes Pixellichtsystem entworfen und substantiell analysiert. Zum effizienten Betrieb des Systems wird zusätzlich ein Verfahren ausgearbeitet. This work describes how human vision can be influenced at night time. In the first part, front lighting systems, that are already available on the market, are described and analyzed in terms of their positive effects on traffic safety. Furthermore this work is discussing, how traffic safety at night time has been increased since the introduction of high resolution headlamps.

Diese Arbeit untersucht eine Umsetzung des blendfreien Fernlichts, die auf der Voraussage der Bewegung des Egofahrzeugs und anderer Verkehrsteilnehmer beruht. Des Weiteren werden Lichtfunktionen entwickelt und auf ihre Wirksamkeit analysiert, die situationsspezifische Handlungsempfehlungen bei Abbiege- oder Spurwechselintentionen des Fahrers auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projizieren. In this work, the realisation of an adaptive driving beam is examined that is based on the motion prediction of the ego vehicle and other traffic participants. Furthermore, light functions are developed and analysed regarding their effectiveness that project situation adaptive recommendations for action in front of the vehicle regarding a turn or lane change intention of the driver.

In dieser Arbeit wird eine Farbmesstechnik auf Basis von Sensorfusion für die vollständige Charakterisierung von LED-Beleuchtungssystemen vorgestellt. Hierbei werden Informationen von indirekten, hochaufgelösten Filterkameramessungen mit spektralen und photometrischen Punktmessungen kombiniert. Ergebnis der entwickelten Methodik sind sowohl winkelaufgelöste Farbkoordinaten als auch spektrale Informationen. In this work we introduce a colour measurement method based on sensor fusion for the complete characterization of LED lighting systems. The measurement information from indirect, high-resolution filter camera measurements is combined with spectral and photometric point measurements. The results of the developed measurement method are angle-resolved chromaticity coordinates as well as angle-resolved spectral information.

Diese Arbeit befasst sich mit dem maximal erreichbaren Ausgangslichtstrom von LED-Projektoren, welcher durch die physikalischen Gegebenheiten im System begrenzt wird. Mit dem Ziel, den Ausgangslichtstrom weiter zu steigern, wird die Beleuchtungseinheit LED-basierter Projektoren durch die Verbesserung bestehender Technologien und die Ausarbeitung neuer Konzepte systematisch weiterentwickelt. This work deals with the maximum achievable output flux of LED-projectors which is limited by physics. With the objective of increasing the output flux further, the illumination unit of LED-based projectors is enhanced systematically by improving existing technologies and developing new concepts.