Gefahr für die Verkehrssicherheit LED-Straßenleuchten nachts nicht absenken

Nachts genügt weniger Licht. Diese Meinung vertreten viele Lichtexperten. Die sparsame LED-Technik und entsprechende Treiberlösungen machen es möglich. Doch eine Untersuchung der TU Berlin zeigt genau das Gegenteil.

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Seit dem Jahr 2005 ist die Beleuchtung der Straßen in Europa durch die Norm DIN-EN 13201 geregelt. Mit dem zunehmenden Einsatz von LEDs wurde international die Frage aufgeworfen, ob das in der Norm empfohlene Beleuchtungsniveau für LED-Lichtquellen nicht um 25% abgesenkt werden könnte, um Energie zu sparen. Hintergrund ist der deutlich höhere Blauanteil im Spektrum einer weißen LED verglichen mit einer Natriumdampfhochdrucklampe mit orangenem Licht. Dieser höhere Anteil führt bei geringen Umgebungshelligkeiten zu einer höheren Hellempfindlichkeit. Die dadurch eingesparte Energie sollte die höheren Herstellungskosten der LEDs gegenüber konventionellen Lichtquellen ausgleichen.

Wärmemanagement bei LEDs

Die thermische Simulation von LED-Straßenbeleuchtungen

Um zu klären, ob die Absenkung des Beleuchtungsniveaus und damit die Energieeinsparung die Sichtbarkeit beeinträchtigen, startete das Fachgebiet Lichttechnik unter Leitung von Prof. Dr. Stephan Völker ein Forschungsprojekt. Ausschlaggebend waren Wissenslücken auf dem Gebiet des sogenannten mesopischen Sehens, dem Sehen in der Dämmerung. Der Dämmerungsbereich gilt für Leuchtdichten von 0,001 bis circa 3 Candela pro Quadratmeter.

Während für das photopische Sehen (Tagessehen) die Mechanismen hinreichend bekannt sind und somit auch Maßzahlen für eine gute Beleuchtung entwickelt werden konnten, fehlen für das Dämmerungssehen einerseits das Wissen über physiologische Mechanismen und andererseits Maßzahlen für die Bewertung von entsprechend ausgelegten Beleuchtungsanlagen.

Nachtabsenkung bei LED-Straßenleuchten nicht vertretbar

In einem entsprechenden Projekt sollten Methoden entwickelt werden, um die moderne LED-Beleuchtung im Straßenverkehr hinsichtlich der Sichtbarkeit beurteilen zu können. Zudem beschäftigten sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um konkrete Anwendungsfragen, also zum Beispiel wie hell muss in der Dämmerung das Licht der Straßenbeleuchtung, aber auch der Scheinwerfer und Rückleuchten der Autos sein, damit Kinder im Regen oder Nebel am besten erkennbar sind.

Sowohl die Laborversuche als auch die zahlreichen Nachtfahrten der TU-Wissenschaftler haben zum einen Erkenntnisse darüber geliefert, wohin der Fahrer schaut. Daraus kann abgeleitet werden, wie und wo eine Haltestelle oder Straße beleuchtet werden muss. Zum anderen führten die Experimente zu dem Ergebnis, dass die von der internationalen Beleuchtungskommission empfohlene Absenkung nicht vertretbar sei und die Energieeinsparung auf Kosten der Verkehrssicherheit in Europa ginge. „Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse des Forschungsvorhabens wurden die laufenden Bemühungen zur flächendeckenden Absenkung des Beleuchtungsniveaus in allen Straßenkategorien gestoppt“, sagt Prof. Dr. Stephan Völker.

Nervenzellen mit mathematischen Algorithmen nachbilden

Darüber hinaus haben Stephan Völker und sein Team an der Simulation der Informationsverarbeitung des menschlichen Sehsystems gearbeitet, um die Sehleistung im Dämmerungsbereich auf biologischer Ebene zu erklären. Natürlich vorkommende physiologische Komponenten, wie zum Beispiel Sinnes- und Nervenzellen, wurden hierfür mithilfe einer speziellen Software nachgebildet.

Die Funktionen der Nervenzellen wurden durch mathematische Algorithmen implementiert; eine Verbindung zwischen den Nervenzellen erfolgte anhand logischer Bausteine, die eine verstärkende oder hemmende Informationsweiterleitung ermöglichen. Das Modell erlaubt eine Vorhersage der Hellempfindung sowohl unter photopischen als auch unter mesopischen Bedingungen.

Das Vorhaben „Photopisches und mesopisches Sehen – Messung und Simulation des photopischen und mesopischen Sehens: psychophysiologische Maße zu Beurteilung von Beleuchtungseinrichtungen“ wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit knapp 1 Million Euro über drei Jahre gefördert. Die Forschergruppe von Prof. Dr. Stephan Völker ist eine von vier in Deutschland, die aus dem Blickwinkel der Lichttechnik das nächtliche Sehen im Verkehrsraum erforscht.

Treiberlösungen für Leuchtdioden

LED-Außenbeleuchtungen geschickt gedimmt

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