Beleuchtungsstärkeverteilung

Die Messung der Beleuchtungsstärkeverteilung nach TA 23 erfordert u.a. einem 10m langen Raum mit einer freien Wandfläche von 2,8m Breite und fast 2m Höhe. Von der seitlichen Raumgeometrie-/ ausstattung sagt die TA 23 nichts! Wenn man jetzt einen Spiegelkanal nähme...Soviel zum Thema Vorschriften.

Tabelle 3.17: Beleuchtungsstärken [lx] in 10m Abstand von gängigen Scheinwerfern

Scheinwerfer	Lampe	$P(U_{\mbox{\footnotesize Nenn}})$	Zone1	HV	L1/R1	2	3	L4/R4	L5/R5
Sollwerte	HS3	2,4	$\le$2	$\ge$10	$\ge$HV/2	$\ge$HV/2	$\ge$1,5	$\ge$1	-
TA23	HS4	5,0	$\le$2	$\ge$20	$\ge$HV/2	$\ge$HV/2	$\ge$2,5	$\ge$2	$\ge$2
Soubitez	B1	2,22	0,3	4,2	2,8/2,3	1,6	0,15	0,13/0,14	0,06/0,07
UNION9430	HS3	2,34	0,7	11,3	4,1/7,4	9,1	2,5	0,3/1,4	0,2/0,2
UNION9430	HS4	5,33	4,4	31,0	13,1/25,2	25,7	13,4	3,8/7,2	0,6/1,32
UNIONTopLux	HS3	2,54	0,6	10,2	2,7/5,7	8,6	3,0	0,7/2,8	0,2/0,5
UNIONTopLux	HPR64	2,86	0,7	17,0	7,8/6,6	13,4	6,9	1,8/1,7	0,33/0,27
UNIONTopLux	HS4	5,33	8,8	34,0	9,9/18,6	29,0	14,2	5,7/6,9	2,1/1,9
EP95	HS3	2,40	0,7	7,4	1,6/2,4	4,0	2,0	1,1/0,9	0,24/0,26
Lumotec	HS3	2,38	0,7	13,3	4,3/3,7	6,98	2,02	0,7/1,6	0,21/0,31
Lumotec	HPR64	2,86	0,9	25,8	9,1/6,4	6,3	1,7	1,0/0,9	0,3/0,4
Lumotec	HS4	5,33	6,7	28,6	10/15	21,0	11,0	5,3/9,7	1,3/1,4
S'Light-FLE	HS3	2,35	0,9	16,7	4,5/5,3	9,2	5,5	2,3/2,8	0,2/0,3
S'Light-FLE	HS4	5,33	4,5	40,9	16,9/9,1	28,3	15,6	8,5/6,5	0,8/0,6
FER 3250	HS3	2,34	1,9	20,0	0,7/4,3	10,0	6,8	0,4/4,5	0,2/0,5
FER 3250	HS4	5,33	4,3	37,0	9,3/16,5	26,8	15,7	4,5/9,6	0,8/1,8
FF-Tech	HS3	2,34	0,6	11,8	5,5/5	8,4	5,9	5,6/3,5	0,3/0,2
FF-Tech	HS4	5,33	8,8	35,4	20/19,8	25,9	10,0	4,5/5,0	0,8/0,9
Micro-FF	HS3	2,44	0,3	16,2	7,9/8,6	7,3	0,4	0,4/0,4	0,1/0,1
Micro-FF	HS4
Cat. 1500G	4,8 V	2,56	0,5	11,4	8,0/6,8	3,0	0,7	0,5/0,6	0,17/0,17
Cat. HL500G	4,8 V	2,48	0,3	10,4	3,7/4,0	5,7	0,9	0,5/0,7	0,24/0,26
Sigma FL100	HS3	2,34	0,6	7,5	3,3/3,0	7,0	4,6	4,3/2,6	0,9/0,5
Sigma FL500	HPR78	5,25	1,5	21,9	7,3/6,7	14,9	4,2	6,1/7,0	7,4/7,0
Sigma FL500	HPR74	5,14	2,7	19,3	8,7/11,3	14,9	7,0	7,3/5,6	3,9/2,3
U70/10W		10,06	5,3	16,7	12,1/11,6	14,5	5,76	4,7/4,6	1,0/1,2
Häckel Karbid	7,5 l.	-		0,42	0,25/0,4	0,34	0,34		0,11/0,11

Diese Meßwerte alleine sind nicht aussagekräftig genug. So sind inzwischen Scheinwerfer auf dem Markt, die anscheinend speziell für die Meßvorschriften nach TA 23 konstruiert sind und den Raum L1/R1-L4/R4 in Form eines Doppel-T ausleuchten, den Rest aber im Dunkeln lassen.

Die 20lx des FER 3250 mit der HS3-Lampe trügen. Die Beleuchtungsstärke ist nahezu doppelsichelförmig verteilt, wie zwei sich überlappende Klammern $(\!\!)$. In der Mitte und an den Rändern ist es sehr schnell dunkel. Ebenso reagiert der TopLux auf die HPR64 mit einem hellen Fleck im Bereich der Meßstrecke zwischen 2 und 3.

Die HPR64 wird hier, nicht zulassungsgemäß, verwendet, da bei leistungsstarken Dynamos und Diodenrücklichtern oder sogar nicht mit dem Dynamo betriebenen Rücklichtern die gesamte Generatorleistung von dem vorderen Scheinwerfer umgesetzt werden muß. Entweder in den dann schon teilweise überlasteten Supressordioden oder in der Lampe. Hier kann ein 6V/3W-Lampe verwendet werden, wie die HPR64 (auch unter HMP29 gelistet) von Philips. Dies ist eigentlich eine Taschenleuchtenlampe und diese müssen nicht so enge Toleranzen für die Glühfadenlage erfüllen wie die HS3-Lampen. Das kann zu stark streuenden Ergebnissen führen. Augenscheinlich ist besonders eine schiefe Fadenlage relativ häufig vertreten.

Das die Verteilung der Beleuchtungsstärke beim S'Light-FLE große Unterschiede zwischen der HS3 und der HS4-Lampe aufweist kann alleine schon mit der Leuchtfadenposition erklärt werden: Bei der HS3 ist es mit einer Transversalwendel eine andere als bei der HS4 mit einer Axialwendel.

Folgend mal der Versuch eines Ansatzes für die optische Güte der Scheinwerfer. Die Annahme sei, daß der gesamte Lichtstrom $\Phi$ der Lampe im Meßfeld ($A$) gebündelt wird und gleichmäßig verteilt wäre. Das Meßfeld weist nach TA 23 einen Winkel von 8$\times$(5+3) Grad auf. In 10m Abstand nimmt die Meßfläche $A$=1,4m$\times$1,4m=1,96m$^2$ ein. Der Raumwinkel $\Omega$ beträgt

$$\Omega=\frac{A}{r^2}=\frac{1,96\,{\mbox{\footnotesize m}}^2}{10^2\,{\mbox{\footnotesize m}}^2}=0,0196$$ (3.55)

Die mittlere Leuchtdichte ${\bar E}$ in 10m Abstand müßte dann

$${\bar E}=\Omega^{-1} \left(\frac{1\,{\mbox{\footnotesize m}}}{10\,{\mbox{\footnotesize m}}}\right)^2 \Phi=0,51 \Phi$$ (3.56)

groß sein. Für eine HS3-Lampe mit $\Phi=36$lm ergäbe sich damit ein $\bar{E}$ von 18,36lx.

Ein Vergleich der Meßwerte aus Tabelle 3.17 und dem theoretischen Wert aus Gleichung (3.56) deutet auf hohe Verluste hin. Diese sind u.a. durch Reflexions- und Transmissionsverluste im Scheinwerfer als auch durch Streuverluste zu erklären. Die Streuverluste sind teilweise gewollt, damit der Radfahrer nachts im Wald auch noch etwas von der Umgebung sehen kann. In der Stadt mit einem recht hohen Anteil an Umgebungslicht und eher schlechten Kontrasten ist das Streulicht eher nachteilig, der Radfahrer wird von seinem eigenen Licht auf der Fahrbahn eher wenig sehen, es dient dann nur als Hilfe zum ,,gesehen werden``.

Die Ausleuchtung der aktuellen Scheinwerfer mit kleinem Öffnungsdurchmesser/kurzer Brennweite reagiert empfindlich auf Tolerenzen von Lampe- und Reflektor. So können z.B. trotz einer Lage der Wendel innerhalb der Normbox zulässigen Blendwerte in Zone 1 überschritten werden. Hier sind die alten Scheinwerfer (Nova, FL etc.) gutmütiger. Noch ,,schrecklicher`` sind viele aktuelle (Stand 2001/2002) Freiformflächenreflektoren. So zeichnen sich die Sigma-Mirage, der Sigma-Optaflux und der aufa 12V durch eine fleckige Ausleuchtung, d.h. die Wendel wird gut auf der Straße abgebildet, aus. Dahingegen schaffen der Micro-FF und TheBird eine homogene Ausleuchtung, reagieren aber empfindlich auf eine Dejustierung der Lampe. Hier wird die Zukunft zeigen, ob eine Beherrschung von Auslegungsprogramm und Fertigungstoleranzen zu guten und reproduzierbaren Ergebnissen führen.