Blendung durch Kfz-Scheinwerfer im nächtlichen ... · erhielt ich eine kleine Karte, auf der...

Schriftenreihe des Fachgebietes Lichttechnik Band 10

Universitätsverlag der TU Berlin

Stephan Völker

Blendung durch Kfz-Scheinwerfer im nächtlichen StraßenverkehrEin Review bis 2006 – Beschreibung, Maßzahlen, Bewertungsmethoden

Stephan Völker

Blendung durch Kfz-Scheinwerfer im

nächtlichen Straßenverkehr

Die Schriftenreihe des Fachgebietes Lichttechnik wird herausgegeben von:

Prof. Dr.-Ing. habil. Stephan Völker,

Heike Schumacher

Schriftenreihe des Fachgebietes Lichttechnik | 10

Stephan Völker

Blendung durch Kfz-Scheinwerfer im

nächtlichen Straßenverkehr

Ein Review bis 2006 – Beschreibung,

Maßzahlen, Bewertungsmethoden


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Satz/Layout: Stephan Völker, Heike Schumacher

ISBN 978-3-7983-2956-0 (print)

ISBN 978-3-7983-2957-7 (online)

ISSN 2196-338X (print)

ISSN 2198-5103 (online)

Zugleich online veröffentlicht auf dem institutionellen Repositorium der

Technischen Universität Berlin:

DOI 10.14279/depositonce-5905

http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5905

Widmung

Dieses Buch widme ich meinem Lehrer und Doktorvater Professor

Dr.-Ing. habil. Dietrich Gall. Er hat den Keim für diese Arbeit gelegt.

In einer seiner Vorlesungen 1992/93 stellte er die Frage: “Blenden

die neuen Gasentladungsscheinwerfer nicht stärker als die bisher

üblichen Halogenscheinwerfer?“ Da für den Bereich der Kfz-

Beleuchtung alles gesetzlich geregelt ist, ergab sich das Problem:

Messen wir falsch oder stimmen unsere Bewertungsmethoden

nicht? Als ich fünf Jahre später auf seine Empfehlung zur Firma

Hella kam, wollte ich diese Frage klären. Die vorliegende Arbeit gibt

die Antwort.

In den Jahren 1992–1998 lernte ich dafür das Handwerkszeug.

Prof. Gall lehrte die Grundlagen der Lichttechnik, begeisterte mich

für ihre Vielfältigkeit und übergab mir immer wieder

Verantwortung. Er förderte und forderte. So habe ich viel von ihm

gelernt und schätze ihn als Lehrer, Forscher und Menschen.

Das Fachgebiet Lichttechnik der TU Ilmenau war wie eine große

Familie. Dabei beschränkte sich Prof. Gall nie auf diesen

„familiären“ Ort, sondern übernahm weit über das Fachgebiet

hinaus auch politische Verantwortung. Er wurde für mich zum

Vorbild. Kurz vor dem Abschluss meiner Habilitationsschrift

erhielt ich eine kleine Karte, auf der Ruderer abgebildet waren. Die

Botschaft war klar: Halten SIE durch! Dies gilt wohl auch

uneingeschränkt für sein Leben. Danke, dass ich so einen

großartigen Menschen kennen lernen durfte!

Berlin, im Januar 2017

Stephan Völker

vii

Kurzfassung

Wo Licht ist, ist auch Schatten. Dies ist eine alte Weisheit, welche

besonders auf die nächtliche Straßenbeleuchtung zutrifft. Einer-

seits benötigt der Mensch eine bestimmte Helligkeit, um Kontraste

im Straßenverkehr wahrnehmen zu können, gleichzeitig stellen die

Lichtquellen aber häufig Blendquellen dar.

Wo beginnt die Blendung? Welche Folgen hat Blendung? Wie lässt

sie sich beschreiben und messen? All dies sind keineswegs neue

Fragen. Sie existieren, solange sich der Mensch mit dem Thema

„Licht“ beschäftigt. Für die Kfz-Beleuchtung ist das Thema

Blendung eines der zentralen Forschungsgebiete.

Die vorliegende Arbeit gibt einen umfassenden Überblick zum

Thema Blendung durch Kraftfahrzeugscheinwerfer. Viele der

gefundenen und beschriebenen Zusammenhänge lassen sich

jedoch mühelos auf die Straßenbeleuchtung übertragen. Insofern

dürfte die Lektüre nicht nur für Ingenieure der Automobil- und

ihrer Zulieferindustrie interessant sein, sondern ebenso für alle, die

sich mit Beleuchtung im nächtlichen Straßenverkehr beschäftigen.

Im Ergebnis der durchgeführten Literaturstudie und der eigenen

Untersuchungen konnten mit zum Teil differenzierteren

Zuordnungen und statistischer Akribie verschiedene Hauptein-

flussgrößen bestätigt werden. Danach ist zweifelsfrei die

Blendbeleuchtungsstärke am Auge wichtigste Einflussgröße der

physiologischen und psychologischen Blendung. Die in den

internationalen Standards festgelegten Grenzwerte scheinen

sinnvoll.

Die lange offene Frage, ob die Blendleuchtdichte bzw. die Größe der

leuchtenden Scheinwerferfläche einen Einfluss auf die Blendung

hat, kann anhand der durchgeführten Untersuchungen mit „ja“

viii

beantwortet werden. Wie die Untersuchungen aber auch zeigen, ist

dieser Einfluss auf die Blendungsarten sehr unterschiedlich.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Modell zur Bewertung der

psychologischen Blendung vorgeschlagen, welches in seiner

Grundstruktur an das Unified Glare Rating (UGR) anlehnt und in

Zukunft zu einem allgemeinen Blendurteilindex führen könnte.

ix

Abstract

Where there is light, there is also shadow. This old wisdom is

especially true for street lighting. On one hand, humans need a

certain brightness to perceive contrasts in night-time traffic, on the

other hand, light-sources often causes glare.

Where does glare perception start? Which are the consequences of

glare? How can we describe and measure it? All those question are

not new. They exist since humans are dealing with the topic “light”.

For automotive lighting, glare is one of the fundamental research-

topics.

This publication provides a comprehensive overview of glare

through motor vehicle headlamps. Many of the discovered and

described dependencies can be easily transferred to street lighting.

Therefore, this book is interesting not just for engineers from the

automotive industry and the automotive supply industry, but also

for people dealing with street lighting.

As a result of the conducted literature study and own studies, with

differentiated combination of some results and statistical accuracy,

different influential variables could be confirmed. The glare-

illuminance on the eye is without a doubt the most important

parameter for physiological and psychological glare. The defined

thresholds in international standards seems to be suitable.

The long standing question if the glare luminance has an influence

of glare, can be answered with a „yes“, based on the results of the

conducted studies. Nevertheless, the investigations also show that

the impact is differs, depending on the kind of glare.

In this publication, a model for valuing psychological glare is

presented. It is inspired by the Unified Glare Rating (UGR), which

could lead to a generally applicable glare index for glare in the

future.

x

Inhaltsverzeichnis

Widmung ................................................................................................................... v

Kurzfassung ........................................................................................................... vii

Abstract .....................................................................................................................ix

Inhaltsverzeichnis ................................................................................................. x

Abbildungsverzeichnis .................................................................................... xiii

Tabellenverzeichnis ....................................................................................... xviii

Abkürzungsverzeichnis ................................................................................... xxi

Vorwort ............................................................................................................... xxiii

1 Blendung im nächtlichen Straßenverkehr ........................................ 25 1.1 Definition, Einteilung und Grundlagen .................................... 25 1.2 Physiologische Blendung ............................................................... 26 1.3 Psychologische Blendung .............................................................. 28

2 Allgemeine Verfahren zur Bestimmung der Blendung ............... 30 3 Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle.............................................................................................................. 34

3.1 Maßzahlen ............................................................................................ 34 3.1.1 Relative Kontrastveränderung ...................................... 34 3.1.2 Schleierleuchtdichte ........................................................... 36 3.1.3 TI-Wert ..................................................................................... 36 3.1.4 Blendbeleuchtungsstärke am Auge ............................. 38 3.1.5 Readaptationszeit ................................................................ 39 3.1.6 Reizgrößen aus der Neurologie..................................... 39

3.2 Einflussfaktoren ................................................................................. 39 3.2.1 Blendbeleuchtungsstärke, Blendwinkel,

Adaptationsleuchtdichte .................................................. 40 3.2.2 Wirkung mehrerer Blendquellen ................................. 42 3.2.3 Größe bzw. Blendleuchtdichte der Blendquelle .... 42 3.2.4 Lichtfarbe und spektrale Verteilung ........................... 43 3.2.5 Bewegungen des Fahrzeuges ......................................... 44

xi

3.2.6 Einfluss des Alters ............................................................... 45 3.3 Modelle .................................................................................................. 46

4 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle ............................................................................................................. 47

4.1 Maßzahlen ............................................................................................ 47 4.2 Einflussfaktoren ................................................................................. 50

4.2.1 Blendbeleuchtungsstärke, Blendwinkel und

Adaptationsleuchtdichte .................................................. 51 4.2.2 Wirkung mehrerer Blendquellen ................................. 52 4.2.3 Größe bzw. Blendleuchtdichte der Blendquelle .... 52 4.2.4 Blendleuchtdichteverteilung .......................................... 57 4.2.5 Lichtfarbe und spektrale Verteilung ........................... 58 4.2.6 Lampenart .............................................................................. 59 4.2.7 Versuchsdesign .................................................................... 62 4.2.8 Versuchspersonen .............................................................. 63

4.3 Modelle .................................................................................................. 65 4.3.1 Schmidt-Clausen-Modell .................................................. 68 4.3.2 Alferdinck-Modell ............................................................... 68 4.3.3 Resümee .................................................................................. 69

5 Offene Fragen ................................................................................................ 70

6 Eigene Untersuchungen zur Blendung ............................................... 72 6.1 Zu untersuchende Hypothesen ................................................... 72 6.2 Experimenteller Aufbau ................................................................. 74

6.2.1 Aufbau der Laborversuche .............................................. 74 6.2.2 Aufbau der Versuche im Lichtkanal ............................ 76

6.3 Versuchspersonen ............................................................................ 80 6.4 Verwendete Methoden und Verfahren .................................... 81 6.5 Versuchsablauf ................................................................................... 82 6.6 Ergebnisse aus den Laborversuchen ........................................ 83

6.6.1 Schwellenkontrast als Maß für die

physiologische Blendung ................................................. 83 6.6.2 Readaptationszeit als Maß der

physiologischen Blendung .............................................. 90

xii

6.6.3 De-Boer-Skala als Maß für die

psychologische Blendung ................................................ 95 6.7 Ergebnisse zu den Lichtkanalversuchen mit

einem Modellscheinwerfer ........................................................... 98 6.7.1 Schwellenkontrast als Maß für die

physiologische Blendung ................................................. 98 6.7.2 De-Boer-Skala als Maß für die

psychologische Blendung ............................................. 102 6.7.3 BCD-Grenze als Maß für die

psychologische Blendung ............................................. 112 6.7.4 Grenze der unmerklichen Blendung ........................ 116

6.8 Ergebnisse der Lichtkanalversuche mit

realen Scheinwerfern ................................................................... 118 6.8.1 Schwellenkontrast als Maß für die

physiologische Blendung .............................................. 119 6.8.2 De-Boer-Skala als Maß für die

psychologische Blendung ............................................. 122 6.9 Ergebnisse aus den Feldversuchen ........................................ 140 6.10 Gegenüberstellung und Zusammenfassung der

eigenen Untersuchungen ............................................................ 141

7 Neues Modell für die psychologische Blendung .......................... 148

8 Zusammenfassung und Ausblick ....................................................... 154

9 Dank ................................................................................................................ 157

10 Betreute Arbeiten ..................................................................................... 158

11 Anhang ........................................................................................................... 160

12 Literaturverzeichnis ................................................................................ 162

xiii

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1.1: Entstehung der Streuleuchtdichte infolge

Blendung................................................................................................................. 27

Abbildung 2.1: Verfahren zur Bestimmung der Blendung nach

Blendungsarten geordnet ............................................................................... 30

Abbildung 3.1: Messschirm nach ECE Regelung mit dem

Blendbewertungspunkt B50L ....................................................................... 38

Abbildung 3.2: Schwellenleuchtdichtedifferenz ΔLth (hier ΔLs)

als Funktion der Blendbeleuchtungsstärke EB; [nach Schmidt-

Clausen, Bindels, 1971] .................................................................................... 41

Abbildung 4.1: Blendleuchtdichte der Scheinwerfer in

Abhängigkeit vom Blendquellenraumwinkel beim direkten Blick

in den Scheinwerfer mit einer Grenzkurve für das Blendurteil

„gerade unangenehm“ [nach Lindae, 1970a] ......................................... 53

Abbildung 4.2: Blendurteil auf der de-Boer-Skala zweier

Scheinwerfergrößen in Abhängigkeit von der

Blendbeleuchtungsstärke [nach Sivak, 1988] ....................................... 54

Abbildung 4.3: Blendurteil als Funktion der

Blendbeleuchtungsstärke [aus Alferdinck, 1991] ................................ 56

Abbildung 4.4: Blendurteil in Abhängigkeit vom Blendwinkel

[aus Alferdinck, 1991] ...................................................................................... 56

Abbildung 4.5: Blendurteil in Abhängigkeit vom Blendwinkel

[aus Alferdinck 91]............................................................................................. 57

Abbildung 6.1: Schwarzes Labor mit Versuchsaufbauten

[Luthmann, 2002] ............................................................................................... 74

Abbildung 6.2: Lichtkanal mit Sehzeichen und Gegenblender ....... 76

Abbildung 6.3: Drehbare Walze mit montierten Scheinwerfern

im Lichtkanal ........................................................................................................ 77

Abbildung 6.4: Versuchsaufbau im Lichtkanal ...................................... 78

xiv

Abbildung 6.5: Abhängigkeit des Schwellenkontrastes von der

Blendbeleuchtungsstärke mit einfacher Standardabweichung ..... 83

Abbildung 6.6: Relative Anzahl der Versuchspersonen, die

Sehzeichen mit dem maximal möglichen Kontrast von 0,96

erkannt haben ...................................................................................................... 84

Abbildung 6.7: Schwellenkontrast in Abhängigkeit von der

Blendleuchtdichte des Scheinwerfers ±1SD bei 1 lx

Blendbeleuchtungsstärke ............................................................................... 87

Abbildung 6.8: Schwellenkontrast in Abhängigkeit vom

Durchmesser des Scheinwerfers bei 1 lx ................................................. 87

Abbildung 6.9: Schwellenkontrast in Abhängigkeit von Halogen-

und Gasentladungslampen bei dauerhafter Blendung in zwei

Altersgruppen ...................................................................................................... 89

Abbildung 6.10: Readaptationszeit in Abhängigkeit von der

Blendbeleuchtungsstärke mit einfacher Standardabweichung ..... 91

Abbildung 6.11: Readaptationszeit in Abhängigkeit von der

Blendbe-leuchtungsstärke und vom Alter ............................................... 92

Abbildung 6.12: Readaptationszeit in Abhängigkeit von

Halogen- und Gasentladungslampen in zwei Altersgruppen .......... 94

Abbildung 6.13: de-Boer-Blendurteil in Abhängigkeit von der

Blendfläche mit 1 SD bei 1 lx ......................................................................... 96

Abbildung 6.14: de-Boer-Blendurteil in Abhängigkeit von der

Blendleuchtdichte des SW mit 1 SD bei 1 lx............................................ 96

Abbildung 6.15: Schwellenkontrast in Abhängigkeit vom

Logarithmus der mittleren Blendleuchtdichte des Schein-

werfers und der retinalen Beleuchtungsstärke ................................. 100

Abbildung 6.16: Schwellenkontrast über dem Durchmesser

der Blendquelle bei einer Beobachtungsentfernung von 25m .... 101

Abbildung 6.17: Blendurteile als Funktion der Beleuchtungs-

stärke im Vergleich mit weiteren Autoren ........................................... 103

xv

Abbildung 6.18: Psychologische Blendung über der mittleren

Leuchtdichte der Scheinwerfer mit einfacher Standardab-

weichung ............................................................................................................. 104

Abbildung 6.19: Psychologische Blendung über dem Durch-

messer der Blendquelle in cm .................................................................... 104

Abbildung 6.20: Vergleich der Ergebnisse der Lichtkanal-

versuche und des Laborversuches.......................................................... 106

Abbildung 6.21: Blendurteil in Abhängigkeit von der

Blendleuchtdichte und dem Alter für eine

Blendbeleuchtungsstärke von 1 lx ........................................................... 107

Abbildung 6.22: Mittleres Blendurteil bei spektral unter-

schiedlich angepassten Scheinwerfern .................................................. 109

Abbildung 6.23: Blendurteil in Abhängigkeit von der

unmittelbaren Hintergrundleuchtdichte und vom

Hintergrunddurchmesser ............................................................................ 110

Abbildung 6.24: Gewünschte optimale Umfeldleuchtdichte in

Abhängigkeit vom Durchmesser............................................................... 111

Abbildung 6.25: Grenzblendbeleuchtungsstärken für das Blend-

urteil „nicht tolerierbar“ jeder Versuchsperson, d = 3 cm ............ 113

Abbildung 6.26: Grenzblendbeleuchtungsstärken für das Blend-

urteil „nicht tolerierbar“ jeder Versuchsperson, d = 39cm ........... 113

Abbildung 6.27: Summenhäufigkeit für das Blendurteil „nicht

tolerierbare Blendung“ unterschiedlich großer Blendquellen ... 115

Abbildung 6.28: Summenhäufigkeit für das Empfinden

„unmerkliche Blendung“ in Abhängigkeit von der

Blendbeleuchtungsstärke ............................................................................ 116

Abbildung 6.29: Mittlerer Schwellenkontrast der untersuchten

Halogen- und Gasentladungsscheinwerfer als Funktion der


Abbildung 6.30: Schwellenkontraste über der mittleren

Blendleuchtdichte der Scheinwerfer ...................................................... 121

xvi

Abbildung 6.31: Mittlere Blendurteile je Teilversuch (B6, B8,

B9, B12) mit ± 1 SD exemplarisch für B9 beim Blick in den

Scheinwerfer als Funktion der Blendbeleuchtungsstärke ............ 122

Abbildung 6.32: Mittlere Blendurteile beim Blick auf die eigene

Fahrbahn von jedem Teilversuch (B6, B8, B9, B12) mit ± 1 SD

exemplarisch für B9 in Abhängigkeit von der


Abbildung 6.33: Mittleres Blendurteil mit ±1 SD beim Blick

in den Scheinwerfer als Funktion der mittleren Blendleucht-

dichte des Scheinwerfers ............................................................................. 125


auf die eigene Fahrbahn in Abhängigkeit von der mittleren

Blendleuchtdichte des Scheinwerfers .................................................... 126

Abbildung 6.35: Mittleres Blendurteil beim Blick in einen

Scheinwerfer in Abhängigkeit von der Blendbeleuchtungs-

stärke u. der mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers .... 128

Abbildung 6.36: Mittleres Blendurteil mit ± 1 SD beim Blick

in den Scheinwerfer nach Lampentyp über der

Blendbeleuchtungsstärke dargestellt ..................................................... 129


in den Scheinwerfer in Abhängigkeit von Blendleuchtdichte

und Lichtart ........................................................................................................ 130

Abbildung 6.38: Einfluss der Vorfeldbeleuchtung in 30 m

Entfernung mit ± 1 SD.................................................................................... 132

Abbildung 6.39: Blendbeleuchtungsstärke am Auge des

Fahrers eines entgegenkommenden Fahrzeuges als Funktion

der Entfernung .................................................................................................. 133

Abbildung 6.40: Vergleich der psychologischen Blendung mit

± 1 SD beim Blick in den Scheinwerfer aus Entfernungen von

30 und 50 m ....................................................................................................... 134

xvii

Abbildung 7.1: de-Boer-Blendurteil beim Blick in den

Scheinwerfer als Funktion des Produktes aus der

Blendbeleuchtungsstärke am Auge des Beobachters und der

mittleren Blendleuchtdichte der Blendquelle .................................... 150

Abbildung 7.2: Blendurteil beim Blick in den Scheinwerfer als

Funktion des Produktes der Blendbeleuchtungsstärke und der

mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers ............................... 151

Abbildung 7.3: Korrealation zwischen dem berechneten und

dem bewerteten Blendurteil ...................................................................... 152

xviii

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1.1: Einteilung der Blendung nach ihrer Wirkung

nach Schober ......................................................................................................... 25

Tabelle 2.1: Methoden für die Ermittlung von Schwellen-

werten nach Fechner ......................................................................................... 31

Tabelle 4.1: Bewertung der Blendung auf der de-Boer-Skala

als Glare Control Mark (GCM oder W) ....................................................... 48

Tabelle 4.2: Bewertung der psychologischen Blendung

(Glare Rating G) ................................................................................................... 48

Tabelle 4.3: Blendbewertungsskala für die psychologische

Blendung bei direktem Blick (nach Gibbons) ........................................ 49

Tabelle 4.4: Verknüpfung der Kontrastveränderung mit der

psychologischen Einschätzung nach Pfeffer ........................................... 50

Tabelle 4.5: Literaturangaben zu Blendleuchtdichte- und Raum-

winkelexponenten für die Blendungsbewertung, (nach Manz)… . 67

Tabelle 6.1: Übersicht über die vom Autor betreuten Arbeiten

(Kapitel 10) ............................................................................................................ 73

Tabelle 6.2: Geometrische und photometrische Daten des

schwarzen Labors [Luthmann, 2002] ........................................................ 75

Tabelle 6.3: Technische Daten der verwendeten Scheinwerfer .... 79

Tabelle 6.4: Zahl der an den verschiedenen Versuchen

beteiligten Versuchspersonen ...................................................................... 80

Tabelle 6.5: Prüfgrößen, Messgeräte und Bedingungen für

die Teilnahme an den Versuchen................................................................. 81

Tabelle 6.6: Übersicht über die eingesetzten Methoden und

Parameterkombinationen ............................................................................... 81

xix

Tabelle 6.7: Tests der Innersubjekteffekte, Beleuchtungsstärke.. 84

Tabelle 6.8: Mittelwert (MW) des Schwellenkontrastes mit

einfacher SD bei zunehmender Blendbeleuchtungsstärke,

gruppiert nach Alter .......................................................................................... 85

Tabelle 6.9: Varianzanalyse bezüglich der Altersgruppen ............... 85

Tabelle 6.10: Tests der Zwischensubjekteffekte:

Blendbeleuchtungsstärke, Alter ................................................................... 85

Tabelle 6.11: Tests der Innersubjekteffekte, Blendleuchtdichte ... 88

Tabelle 6.12: Mittelwerte des Schwellenkontrastes von

Halogen- und Gasentladungslampen in den Altersgruppen

unter und über 40 Jahre .................................................................................. 89

Tabelle 6.13: Tests der Innersubjekteffekte,

Blendbeleuchtungsstärke ............................................................................... 91

Tabelle 6.14: Tests der Zwischensubjekteffekte,

Blendbeleuchtungsstärke, Alter ................................................................... 92

Tabelle 6.15: Tests der Innersubjekteffekte,

Blendbeleuchtungsstärke, Probanden unter 35 ................................... 93

Tabelle 6.16: Interaktion zwischen den Altersgruppen .................... 93

Tabelle 6.17: Mittelwerte d. Readaptationszeit bei Halogen- u.

Gasentladungslampen in den Altersgruppen unter und über 40.. 95

Tabelle 6.18: Tests der Innersubjekteffekte, Blendleuchtdichte ... 97

Tabelle 6.19: Ergebnisse der Varianzanalyse für die

Schwellenkontrastuntersuchung; F-Werte und Signifikanzen

für die unabhängigen Variablen und deren Interaktionen .............. 99

Tabelle 6.20: Ergebnisse der Varianzanalyse für die

psychologische Blendung; F-Werte und Signifikanzen für


Tabelle 6.21: Blendbeleuchtungsstärken und Blendleucht-

dichten für die Grenze "nicht tolerierbar" ............................................ 114

Tabelle 6.22: Beleuchtungsstärken für die Grenze "unmerk-

liche Blendung" ................................................................................................. 117

xx

Tabelle 6.23: Determinationskoeffizienten der

Blendbeleuchtungsstärke und der Blendungsurteile ...................... 124

Tabelle 6.24: Determinationskoeffizienten zwischen

Blendurteil und mittlerer Blendleuchtdichte ...................................... 127

Tabelle 6.25: Determinationskoeffizienten zwischen den

Blendurteilen beim Blick in den Scheinwerfer (foveal) bzw.

auf die Straße (peripher) und der Blendbeleuchtungsstärke

bzw. Blendleuchtdichte ................................................................................. 131

Tabelle 6.26: Gruppenstatistik für die Teilstichprobe Alter,

Verteilung ............................................................................................................ 135

Tabelle 6.27: Blendurteile aus einem Paarvergleich ....................... 135

Tabelle 6.28: Korrelation nach Pearson zwischen verschie-

denen Items ........................................................................................................ 136

Tabelle 6.29: Auszug der Determinationskoeffizienten R2

unterschiedlicher Berechnungsverfahren für die Beschreibung

der Blendstimuli über der Blendleuchtdichte .................................... 138

Tabelle 6.30: Durchschnittliche Normwerte bei unter-

schiedlicher Blendung ................................................................................... 139

Tabelle 6.31: Ergebnisvergleich der unterschiedlichen

Verfahren in den einzelnen Versuchen .................................................. 142

Tabelle 11.1: Einteilung der Blendung nach ihren Ursachen

nach Schober ...................................................................................................... 160

xxi

Abkürzungsverzeichnis

Abk. Begriff Abk. Begriff

A Fläche EB, Eg Blendbeleuchtungsstärke am Auge

a, b, c Konstanten, Faktoren ECE Economic Commission for Europe

Ap Pupillenfläche F Fehlerquote

B50L Blendungsbewertungspunkt (für entgegenkommende Kfz)

G Glare Rating

BCD Grenze zwischen comfort und discomfort (Blendung)

GDL Gasentladungslampe

C 'Weber' Kontrast GCM, W Glare Control Mark

Co Kontrast ohne Blendung GZ Bearbeitungstempo

Cg Kontrast mit Blendung H1, H4, H7

Halogenlampentypen für Kfz-Scheinwerfer

Cth Schwellenkontrast HDG Hell-Dunkel-Grenze

Cth,D Schwellenkontrast Detektion I Lichtstärke

Cth,I Schwellenkontrast Identifikation

Lg Mittlere Blendeuchtdichte der Blendquelle

Cth, f Fovealer Schwellenkontrast Lad Adaptationsleuchtdichte

D, d Durchmesser der Blendquelle

Lh Hintergrundleuchtdichte (Leuchtdichte des unmittelbaren Objekthintergrundes)

dp Pupillendurchmesser LED Leuchtdiode

df Freiheitsgrad LMK Leuchtdichtemesskamera

D2R, D2S Gasentladungslampe Lo Objektleuchtdichte

xxii

Abk. Begriff Abk. Begriff

Lu Umfeldleuchtdichte tR Readaptationszeit

Lv Schleierleuchtdichte UGR Unified Glare Rating

LVK Lichtstärkeverteilungs-kurve

VP Versuchspersonen

MW Mittelwert W Blendurteil

N Anzahl der Versuchspersonen

ΔC0 Relative Kontrastveränderung

p Positionsfaktor, Blend-winkel, Augenpigmen-tierungsfaktor, relative Veränderung der Schwelle

ΔL Leuchtdichtedifferenz, -sprung

qm Leuchtdichtekoeffizient ΔLth,,G Schwellenleuchtdichtedifferenz mit Blendung

R² Determinationskoeffizient ΔLth,,O Schwellenleuchtdichtedifferenz ohne Blendung

SD Standardabweichung θ Blendwinkel

SW Scheinwerfer Ωg, ω Raumwinkel der Blendquelle

TI Threshold Increment

xxiii

Vorwort

Das vorliegende Buch ist auf den ersten Blick ein ungewöhnliches

Werk. Es beschäftigt sich intensiv mit der Definition, den

Einflussfaktoren und den Bewertungsmethoden der Blendung

durch Kraftfahrzeugscheinwerfer. Zeitlich werden alle bekannten

Untersuchungen bis 2006 vorgestellt und analysiert. Ursprünglich

sollte das vorliegende Werk Teil meiner Habilitationsschrift von

2006 werden1. Aufgrund des enormen Umfanges entschied ich

mich, diesen Teil zu einem späteren Zeitpunkt zu veröffentlichen.

Vieles hat sich seitdem verändert. Die LED ist dabei, alle

konventionellen Lichtquellen in nahezu allen Anwendungs-

bereichen abzulösen. Entsprechend viele Arbeiten sind in den

letzten 10 Jahren zum Thema Blendung von LED Lichtquellen

erschienen.

Auch wenn das vorliegende Werk nicht auf diese Arbeiten eingeht,

so birgt es dennoch einen reichen Schatz an Ergebnissen und

Analysen, die so in keinem der Arbeiten bisher zusammengestellt

und berücksichtigt wurden.

Damit das Wissen von knapp 10 Jahren Forschung auf dem Gebiet

der Blendung durch Kraftfahrzeugscheinwerfer nicht verloren

geht, entschied ich mich daher, die zahlreichen Ergebnisse der

vielen Studien, welche zwischen 1998 und 2006 erfolgt sind,

zusammenfassend zu veröffentlichen.

Berlin, im Januar 2017

Stephan Völker

1 Völker 2006

Blendung im nächtlichen Straßenverkehr 25

1 Blendung im nächtlichen Straßenverkehr

1.1 Definition, Einteilung und Grundlagen

Wenn die Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeld so groß sind,

dass sie die Adaptationsmechanismen des Auges überfordern, so

sprechen wir von Blendung. Die Lichtquelle wird zur Blendursache.

Allgemein wird unter Blendung jede zeitliche und örtliche Störung

des Adaptationszustandes verstanden.

Bei differenzierterer Betrachtung lässt sich nach Schober2 die

Blendung einerseits nach ihren Ursachen und anderseits nach ihrer

Wirkung einteilen. Da im Straßenverkehr in erster Linie die

Wirkung von besonderem Interesse ist, werden in Tabelle 1.1 die

beiden Wirkungen dargestellt. Die Einteilung entsprechend ihrer

Ursache findet sich für interessierte Leser im Anhang

(Tabelle 11.1).

Tabelle 1.1: Einteilung der Blendung nach ihrer Wirkung nach Schober

Wirkung der Blendung

Beschreibung Beispiel

Physiologische Blendung

Messbare Verringerung der Sehleistung aufgrund einer im Gesichtsfeld befindlichen Blendquelle

Durch Beladung zu hoch strahlende Scheinwerfer

Psychologische Blendung

Lichtquelle, die die Empfindung einer Störung oder Unbehagen ohne nachweisliche Verringerung der Sehleistung bewirkt

Gasentladungsscheinwerfer vs. Halogenscheinwerfer bei < 0,5 lx am Auge

2 Schober 1970


Bekanntlich führt nicht jede subjektiv empfundene Störung des

Adaptationszustandes zu einer messbaren Verringerung der

Sehleistung. Diese empirische Erfahrung kannte bereits Stiles3.

So teilte er als Erster die Blendung in "disability glare" und "discomfort glare" ein.

Im Deutschen kann man dies übersetzen mit: „Die Sehleistung reduzierende Blendung“ bzw. „Blendung, die ein Unbehagen erzeugt“.

Da diese Übersetzungen zu lang sind, wurden die Begriffe physiologische und psychologische Blendung eingeführt.

Leider beschreiben diese die inhaltliche Bedeutung der beiden Blendwirkungen nur noch bedingt.

Da sich aber bis heute keine anderen Begriffe etablieren konnten,

werden sie in der vorliegenden Arbeit aufgrund der besseren

Lesbarkeit weiterverwendet.

1.2 Physiologische Blendung

Kommt es infolge Blendung zu einer messbaren Änderung der

Sehleistung, so sprechen wir von physiologischer Blendung. Diese

wird nach Knoche4 durch zwei Prozesse verursacht:

Reduzierung der Empfindlichkeit: Die α-Phase der Hell-adaptation setzt die Empfindlichkeit der gesamten Netzhaut herab. Die Beeinflussung der Empfindlichkeit, insbesondere der Netzhautgrube ist dabei um so größer, je näher die Blendquelle zur Sehachse liegt.

Entstehung von Streulicht: Jede Lichtquelle, die unter einem Winkel θ gegen die Blickrichtung in das Auge strahlt, wird auf der Netzhaut abgebildet (Abbildung 1.1).

3 Stiles 1929 4 Knoche und Linder 1976


Brechungen an den Grenzflächen (Hornhaut, Lederhaut, Linse-

Kammerwasser, Linse-Glaskörper) und Trübungen in den

Augenmedien führen zu einem Lichtschleier (gestrichelte Pfeile a

bis e), der das Abbild des betrachteten Gegenstandes überlagert. Ist

nun dieser Teil der Netzhaut an die Umfeldleuchtdichte (Lu)

adaptiert, so wird diese von einer dem Streulicht äquivalenten

Schleierleuchtdichte (Lv) überlagert. Diese Überlagerung führt zu

einer Kontrastreduzierung. Der Kontrast C0 (Gleichung 1.1)

verflacht infolge der Blendung zum Kontrast Cg (Gleichung 1.2):

𝐶0 = 𝐿0 − 𝐿𝑢

𝐿𝑢

1.1

𝐶𝑔 = (𝐿0 + 𝐿𝑣) − (𝐿𝑢 + 𝐿𝑣)

𝐿𝑢 + 𝐿𝑣

= 𝐿0 − 𝐿𝑢

𝐿𝑢 + 𝐿𝑣

1.2

C0 .. Kontrast eines Objektes ohne Blendung; Cg .. Kontrast desselben Objektes mit Blendung; L0 .. Objektleuchtdichte; Lu .. Umfeldleuchtdichte; Lv .. Schleierleuchtdichte

Abbildung 1.1: Entstehung der Streuleuchtdichte infolge Blendung


1.3 Psychologische Blendung

Kommt es in Folge zu hoher Leuchtdichten und/oder zu großer

Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeld zu einer Störempfin-

dung, so sprechen wir von psychologischer Blendung. Auch wenn

es bei dieser Blendungsart zu keiner Beeinträchtigung des

Sehvermögens kommen muss, kann diese Blendung für den Fahrer

verwirrend, belastend oder störend sein. Mainster & Timberlake5

wiesen diese Störungen anhand von Blinzeln, Zwinkern,

Blickabwendung oder verstärkter Müdigkeit nach.

Für die Erklärung der psychologischen Blendung werden folgende

Annahmen getroffen:

Das Blendempfinden wird durch den Helligkeitseindruck der Blendquelle bestimmt.

Die Blendung ist abhängig vom Adaptationsniveau der Netzhaut.

Die Stelle, an welcher die Blendquelle auf der Netzhaut abgebildet wird, hat ebenfalls Einfluss auf die Blend-empfindung.

Für die Beschreibung des Helligkeitseindruckes verwendet man für

große Flächen die Leuchtdichte und für sehr kleine Flächen das

Produkt aus Leuchtdichte und Sehwinkel des Objektes zum

Quadrat (Riccoscher Satz6). Da Scheinwerfer im Begegnungsfall mit

Raumwinkeln zwischen 10-6 und 10-4 sr wahrgenommen werden,

lässt sich der Helligkeitseindruck durch das Produkt aus

Leuchtdichte und Fläche des Scheinwerfers beschreiben7. Für die

5 Mainster & Timberlake 2003 6 Der Riccosche Satz besagt, dass die relative Empfindungsschwelle durch das Produkt aus Objektleuchtdichte und dem Quadrat des Sehwinkels bestimmt wird. 7 Die Grundaussage des Riccoschen Satzes lässt sich aus der neuronalen Organisation der Netzhaut erklären. Die Reizantworten benachbarter Netzhautrezeptoren werden in rezeptiven Feldern organisiert. Die Ganglienzelle, die die einzige Verbindung zwischen einem solchen rezeptiven Feld und der außerhalb der Netzhaut gelegenen weiteren neuronalen Verarbeitung darstellt, ist nur in der Lage, eine vorverarbeitete und gesammelte Reizantwort weiterzuleiten.


psychologische Blendung sind danach die Blendbeleuchtungs-

stärke am Auge, das Adaptationsniveau der Netzhaut und der

Blendwinkel ausschlaggebend.

Die gefühlte Beeinträchtigung durch die Blendung ist individuell

sehr verschieden und wird subjektiv höchst unterschiedlich

wahrgenommen. Für die Messung und Bewertung der

psychologischen Blendung ergeben sich entsprechende

Anforderungen an die Versuchsplanung und die Auswahl

geeigneter statistische Methoden.

Zu bemerken ist noch, dass eine Differenzierung der Blendung bis

heute umstritten ist. So schreibt Schmits8: „Vielmehr erscheint uns

die einzige Begründung einer sprachlichen Differenzierung, durch

die Art der Erhebungsmethode gerechtfertigt zu sein“ (Messung

der Sehleistung und Skalierung einer Störgröße). Da im

Straßenverkehr das Erkennen von Objekten eine zentrale Rolle

spielt und sich die Ergebnisse je nach Erhebungsmethode deutlich

unterscheiden können, wird in der vorliegenden Arbeit an der

Trennung festgehalten.

Ist nun eine Lichtquelle, die auf einem solchen rezeptiven Feld abgebildet wird, kleiner als das rezeptive Feld selbst, so ist der von der Ganglienzelle weitergeleiteten Antwort nicht mehr zu entnehmen, ob mehrere Rezeptoren mit niedriger Leuchtdichte gereizt wurden oder wenige Rezeptoren mit entsprechend höherer Leuchtdichte. Die Reizgrösse ergibt sich danach aus dem Produkt der gereizten Netzhautfläche und der Reizdichte bzw. aus dem Raumwinkel und der Leuchtdichte unter Annahme eines konstanten Pupillendurchmessers und bei unverzerrter Abbildung (nach Schmits (1989)), siehe nächste Fußnote. 8 Schmits 1989

30 Allgemeine Verfahren zur Bestimmung der Blendung


Die Blendung lässt sich mit den Methoden der Psychophysik

bestimmen. Allgemein erfolgt die Beurteilung der Blendung in

folgenden drei Schritten:

Erhebung der Erlebnisdaten, Skalierung dieser mithilfe der Psychometrik und Aufzeigen einer geeigneten statistisch abgesicherten

Beziehung mit den variierten physikalischen Größen.

Entsprechend ihrer Einteilung (Tabelle 1.1) sind Verfahren für die

psychologische und die physiologische Blendung entwickelt

worden. Abbildung 2.1 gibt diese schematisch wieder.

Für die Bestimmung der physiologischen Blendung werden in

erster Linie Schwellenverfahren eingesetzt. Dazu zählen:

Abbildung 2.1: Verfahren zur Bestimmung der Blendung nach Blendungsarten geordnet

Allgemeine Verfahren zur Bestimmung der Blendung 31

Bestimmung der Schwellenkontraständerung (häufigstes Verfahren) und

Messung der Readaptationszeit (Zeit, welche eine Person benötigt, um ein ohne Blendquelle wahrgenommenes Objekt nach einer Blendung wieder sehen zu können).

Die Bestimmung der Schwellenkontraständerung erfolgt dabei mit

den in Tabelle 2.1 aufgeführten Methoden (nach Fechner9):

Tabelle 2.1: Methoden für die Ermittlung von Schwellenwerten nach Fechner

Grenzmethode Herstellungs-methode

Konstanzmethode

Methode Methode der eben merk-lichen Unterschiede

Methode der mitt-leren Fehler

Methode der richtigen und falschen Fälle

Darbie-tung

unterschiedlich diskrete Reize

Reiz wird kontinu-ierlich verändert

unterschiedlich diskrete Reize

Präsenta-tionsrei-henfolge

aufsteigend oder absteigend

aufsteigend oder absteigend

unterschiedlich, gemischt

Reiz-auswahl

hellster Punkt deutlich über der Schwelle und dunkelster deutlich unter der Schwelle

Reiz wird solange verändert, bis er gerade noch bzw. nicht mehr entdeckt wird

fünf bis neun Reize, wobei stärkster Reiz über der Schwelle liegt (sicheres Er-kennen) und schwächster Reiz unter der Schwelle (keine Entdeckung möglich)

Schwelle Übergang vom Wahr-nehmen zum nicht mehr Wahrnehmen, Berechnung: Mittelwert der Übergangswerte aller Durchläufe

Punkt des subjektiven Erscheinens oder Verschwindens eines Reizes

L, E oder I, die bei der Hälfte der Versuche zum Entdecken führt.

Wieder-holung

mehrmals absteigend und aufsteigend

mehrmalig in zufälliger Reihenfolge

Beson-derheit

Erhaltung der Aufmerksamkeit: Proband bekommt aktive Rolle (Tracking oder Einstellung des Reizes)

9 Fechner 1860


Die psychologische Blendung wird bestimmt mittels:

der Kategorienzuordnung (de-Boer- oder invertierte de-Boer-Skala – häufigstes Verfahren),

der Herstellungsmethode (Border between Comfort and Discomfort (BCD) – besonders für Labormessungen geeignet),

dem Paarvergleich und der Größenschätzung.

Die Messung von veränderlichen Körperfunktionen, wie

Gesichtsausdruck, Herzrate, Atemfrequenz, Pupillenveränderung

(Adrian10, Fry11), Körpertemperatur, Hautwiderstand etc. ist

prinzipiell für den Einsatz in beiden Blendungsarten denkbar. Die

wenigen hierzu durchgeführten Experimente lieferten aber weder

für die physiologische noch für die psychologische Blendung

signifikante Ergebnisse. Um überhaupt auswertbare Daten zu

erhalten, ist die Kalibrierung jedes Individuums notwendig. Bei

einer einfachen Mittelwertbildung über alle Versuchspersonen

verschwinden in der Regel jegliche Unterschiede aufgrund der

großen individuellen Streuungen der Körperfunktionen und ihrer

Abhängigkeiten von den jeweiligen Vorbedingungen (z. B. Stress,

Kaffeegenuss, Stimmung, Tageszeit, etc.).

Beim Einsatz der Herstellungsmethode für die Ermittlung der psychologischen Blendung sind folgende Punkte zu beachten:

ein sich veränderndes Adaptationsniveau während der Messung beeinflusst das Blendurteil. Dies tritt auf, wenn

o die Probanden während der schrittweisen Erhöhung der Blendbeleuchtungsstärke durch die Blendquelle helladaptiert werden und

o die Probanden während der allmählichen Reduzierung der Beleuchtungsstärke durch die langsam verlaufende Readaptation noch helladaptiert sind.

10 Adrian 1964 11 Fry und King 1971

Allgemeine Verfahren zur Bestimmung der Blendung 33

Bei der Verwendung eines Tasters als Signalgeber (für z. B. das Item „Blendung unerträglich“) bei kontinuierlicher Erhöhung der Beleuchtungsstärke ist zu bedenken, dass eine Verzögerung zwischen dem Erreichen des Schwellenreizes und der tatsächlichen Registrierung auftritt.

In den folgenden Kapiteln werden die einzelnen Maßzahlen und

Einflussfaktoren näher beschrieben.

34 Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle


3.1 Maßzahlen

Wie im Kapitel 1.2 gezeigt, basiert die Beschreibung der physiolo-

gischen Blendung auf der Veränderung der Kontrastschwelle,

welche sich durch die von der Blendquelle erzeugte Schleierleucht-

dichte physikalisch erklären lässt. Insofern liegt es nahe, dass die

Operationalisierung der physiologischen Blendung über die Mes-

sung der Kontrastschwellenänderung erfolgt. Neben dieser haben

sich weitere Maßzahlen etabliert, welche größtenteils auf letzterer

beruhen (nur einfacher zu messen sind) und damit ineinander

umrechenbar sind. Im Folgenden werden diese kurz vorgestellt.

3.1.1 Relative Kontrastveränderung

Da die Schwellenkontrasterhöhung mit und ohne Blendung vom

Ausgangskontrast (ohne Blendung) abhängt, führte Holladay12 als

Maß für die Blendung die relative Kontrastveränderung ΔC0 ein. Sie

berechnet sich entsprechend Gleichung 3.1, wobei die Kontraste C0

und Cg aus den Gleichungen 1.1 und 1.2 stammen.

∆𝐶0 = 𝐶0 − 𝐶𝑔

𝐶0

= 𝐿𝑣

𝐿𝑢 + 𝐿𝑣

3.1

ΔC0 .. Relative Kontrastveränderung; Lv .. Schleierleuchtdichte; Lu .. Umfeldleuchtdichte

12 Holladay 1926

Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 35

Die Berechnung der Schleierleuchtdichte Lv erfolgt gemäß der

Empfehlung der CIE13:

a) für extrem kleine Blendwinkel (θ < 0,1°):

𝐿𝑣 = 10 ∙ 𝐸𝑔

𝜃3+

5

𝜃2 [1 + (

𝐴𝑙𝑡𝑒𝑟

62,5)

4

] 3.2

b) für alle anderen Blendwinkel (0,1° < θ < 100°):

𝐿𝑣

𝐸𝑔=

10

𝜃3+ (

5

𝜃2+

0,1 𝑝𝐴

𝜃) [1 + (


62,5)

4

] + 0,0025𝑝𝐴 3.3

LV .. Schleierleuchtdichte; Eg ..Blendbeleuchtungsstärke am Auge; θ .. Blendwinkel (Winkel zwischen Blickrichtung und Blendquelle); pA .. Augen-Pigmentierungsfaktor (0 für schwarze, 0,5 für braune und 1,2 für hellblaue Augen)

Umfangreiche Untersuchungen zu den Ursachen der Schleier-

leuchtdichte sind von Vos14 und der CIE15 veröffentlicht worden.

Bisher nicht erfasst und beschrieben werden mithilfe der Formeln

3.2 und 3.3 folgende Tatsachen:

Direkter Blick in den Scheinwerfer – Der direkte Blick in den Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge ist im realen Straßenverkehr in Kurvenfahrten, in Abbiegesituationen oder durch Wipp-Bewegungen nicht vermeidbar. Er muss daher für die Blendbewertung berücksichtigt werden.

Transiente Empfindlichkeitsänderung der gesamten Netzhaut – Durch die eingangs geschilderten Adaptations-vorgänge wird die Empfindlichkeit der gesamten Netzhaut für kurze Zeit auf 20 % reduziert. Die Beschreibung der Blendung mittels Schleierleuchtdichte erfasst diese Empfindlichkeitsänderung nicht.

13 CIE Technical report 146 14 Vos 1963 15 CIE R124 1997


Alternativ bietet sich an, die Readaptationszeit als Prüfgröße für

die Blendungsbewertung zu nutzen, da hierbei lokale Adaptations-

prozesse auf der Netzhaut berücksichtigt werden (Kapitel 3.1.5).

3.1.2 Schleierleuchtdichte

Wie bereits gezeigt, erfolgt die Berechnung der Kontrast-

veränderung mittels der Schleierleuchtdichte. Prinzipiell kann man

daher auch die Schleierleuchtdichte allein als Maßzahl für die

physiologische Blendung verwenden, wie es im amerikanischen

Raum praktiziert wird. Da die Wirkung jedoch auch vom

Adaptationszustand abhängt, wird in den europäischen Straßen-

beleuchtungsnormen der TI-Wert empfohlen.

3.1.3 TI-Wert

Die Idee der Verschleierung ist von verschiedenen Autoren

aufgegriffen und in vielen Arbeiten für Schwellenkontraste

bestätigt worden. Nachteil der von Holladay16 vorgeschlagenen

Maßzahl ΔC0 ist jedoch, dass sie vom Adaptationszustand abhängt.

Eichhoff17 führte daher die relative Veränderung der Schwelle p als

Blendungsmaß ein, die heute auch als prozentuale Schwellen-

erhöhung (TI) in der Außenbeleuchtung genutzt wird.

𝑝 = 𝑇𝐼 = (∆𝐿𝑡ℎ,𝑔

∆𝐿𝑡ℎ

− 1) ∙ 100% 3.4

p .. relative Veränderung der Schwelle, TI .. Threshold Increment; ΔLth,g .. Schwellenleuchtdichtedifferenz mit Blendung; ΔLth .. Schwellenleuchtdichtedifferenz ohne Blendung

16 Holladay 1926 17 Eichhoff 1970


Für ein 8'-großes Sehobjekt kann man für den mesopischen

Bereich folgenden Zusammenhang entsprechend Gleichung 3.5

angeben:

𝑇𝐼8′ = 65 ∙ 𝐿𝑣

𝐿𝑢0,8 % 3.5

LV .. Schleierleuchtdichte; Lu .. Umfeldleuchtdichte

Das Standardsehobjekt mit einer Größe von 4' lässt sich dagegen

nach Untersuchungen von Stolzenberg18 besser mit Gleichung 3.6

beschreiben.

𝑇𝐼4′ = 42 ∙ 𝐿𝑣

0,96

𝐿𝑢0,8 [1 −

0,05

𝐿𝑢

] % 3.6

LV .. Schleierleuchtdichte; Lu .. Umfeldleuchtdichte

Empfehlung für Gleichung 3.6:

TI < 2 % für Leuchtdichten zwischen 0,05 ... 5 cd/m², TI < 10 % für Leuchtdichten größer 5 cd/m².

Die Straßenbeleuchtung weicht hiervon deutlich ab, da die

entsprechenden Normen bereits 10 % bzw. sogar 15 % für sehr viel

kleinere Umfeldleuchtdichten zulassen.

18 Stolzenberg 2008


3.1.4 Blendbeleuchtungsstärke am Auge

Die Blendbeleuchtungsstärke EB am Auge eines Beobachters, welcher auf einer geraden zweispurigen Straße durch einen Scheinwerfer in 50 m Entfernung auf der gegenüberliegenden Fahrbahn erzeugt wird, dient zur Beurteilung der physiologischen Blendung. Abbildung 3.1 zeigt diesen Punkt als B50L auf dem Messschirm. Dieser Wert stellt ein vereinfachtes Maß für die relative Kontrastveränderung unter definierten geometrischen Bedingungen dar.

Entsprechend den ECE Regelungen muss dieser Wert je nach Scheinwerfertyp auf folgende maximale Beleuchtungsstärken begrenzt werden:

EB < 0,4 lx19 für Halogenscheinwerfer (ECE R-2020) und EB < 0,5 lx für Gasentladungsscheinwerfer (ECE R-9821).

19 Gemessen in 25 m auf den geometrischen Koordinaten des Messchirms [Abbildung 3.1] 20 ECE R20 1986 21 ECE R98 1996

Abbildung 3.1: Messschirm nach ECE Regelung mit dem Blendbewertungspunkt B50L


3.1.5 Readaptationszeit

Die Readaptationszeit wurde vor allem in der Kraftfahrzeug- und

Straßenbeleuchtung eingesetzt. Sie ist eine wichtige Prüfgröße bei

ophthalmologischen Untersuchungen, wenn es um die Prüfung der

Blendempfindlichkeit von Berufskraftfahrern geht. Das bekann-

teste Gerät, welches die Readaptationszeit nach einer Blendung

bestimmt, ist das Nyktometer. Aber auch in der lichttechnischen

Forschung gibt es zahlreiche Arbeiten (z. B. Carraro22), welche die

Readaptationszeit als Maßzahl der physiologischen Blendung

nutzen.

3.1.6 Reizgrößen aus der Neurologie

Ein weiteres Modell zur Blendungsbeschreibung hat Schouten23

vorgestellt. Dieser Ansatz beschreibt die Blendung als Folge

neurologischer Effekte in der Retina. Studien, in denen sein Ansatz

eingesetzt wurde, sind nicht bekannt.

3.2 Einflussfaktoren

Wie die durchgeführte Literaturrecherche zeigt, gibt es eine

Vielzahl an Untersuchungen zum Thema Blendung. Um den

Rahmen der vorliegenden Arbeit nicht zu sprengen, werden im

Folgenden nur die Quellen behandelt, die einen unmittelbaren

Bezug zur Kraftfahrzeugbeleuchtung erkennen lassen. Darüber

hinaus sei auf die Übersichten und Zusammenfassungen in

Hartmann24 und dem CIE Report 14625 verwiesen.

22 Carraro 1994 23 Schouten 1934 24 Hartmann 1961 25 CIE Technical report 146


3.2.1 Blendbeleuchtungsstärke, Blendwinkel, Adaptationsleuchtdichte

Adrian26,27,28,29, Christie/Fisher30, Fry31, Hartmann32,33 und

Schmidt-Clausen/Bindels34,35 untersuchten systematisch die

Blendbeleuchtungsstärke, den Blendwinkel und die Adaptations-

leuchtdichte. Zusammenfassend lassen sich ihre Ergebnisse wie

folgt darstellen:

Blendbeleuchtungsstärke, Blendwinkel und Adaptations-leuchtdichte beeinflussen wesentlich die Kontrast-empfindlichkeit.

Mit steigender Blendbeleuchtungsstärke, sinkendem Blend-winkel und geringerer Adaptationsleuchtdichte steigt die physiologische Blendung.

Die Wirkung der Blendung ist axialsymmetrisch. Zunehmende Verschmutzung der Schweinwerferabschluss-

scheiben führt durch eine zunehmende Streuung zu erhöhter Blendung.

Ab einer bestimmten Blendbeleuchtungsstärke (Grenzbe-leuchtungsstärke) steigt die Schwellenleuchtdichtedifferenz logarithmisch an (Abbildung 3.2)

Der Anstieg der Grenzbeleuchtungsstärke als Funktion des Blendwinkels erfolgt in doppelt logarithmischer Darstellung linear.

Foveale Blendquellen verursachen einen stärkeren Anstieg des Schwellenkontrastes als periphere Blendquellen.

26 Adrian 1961a 27 Adrian 1961b 28 Adrian 1961c 29 Adrian 1975 30 Christie und Fisher 1966 31 Fry 1955 32 Hartmann 1961 33 Hartmann 1968a 34 Schmidt-Clausen und Bindels 1971a 35 Schmidt-Clausen und Bindels 1971b


Vos36 untersuchte die Wirkung des Blendwinkels auf die Schleier-leuchtdichte Lv für Blendwinkel von 0° bis 100°.

Ergebnis:

Der Faktor 1/θ2 stellt lediglich einen groben Mittelwert in dem begrenzten Blendwinkelbereich zwischen 1°– 30° dar. Er schlug eine allgemeingültige Berechnung der Schleier-leuchtdichte vor, die von der CIE übernommen und im Report 14637 veröffentlicht wurde (Gleichungen 3.4 und 3.5).

Bullough38 beschreibt ein Modell zur Sichtbarkeit im Straßenverkehr, welches die Lichtstärkeverteilungskurve (LVK) der eigenen Scheinwerfer und die Beeinträchtigung durch periphere Blendung durch den Gegenverkehr berücksichtigt. Ziel 36 Vos 1984 37 CIE Technical report 146 38 Bullough und Derlofske 2004

Abbildung 3.2: Schwellenleuchtdichtedifferenz ΔLth (hier ΔLs) als Funktion der Blendbeleuchtungsstärke EB; Parameter: Blendwinkel θ, Lu = 2 cd/m2, α = 8' [nach Schmidt-Clausen, Bindels, 1971]


dieses Modells ist es, einen guten Kompromiss zwischen

Erkennbarkeitsentfernung und geringer Blendung zu finden.

3.2.2 Wirkung mehrerer Blendquellen

Die Wirkung mehrerer Blendquellen beschreibt die Theorie der

äquivalenten Schleierleuchtdichte mit einer Addition der einzelnen

Schleierleuchtdichten. Diese Annahmen werden gestützt durch

Versuche von Stiles39, Adrian40, Hartmann41, Schmidt-Clausen42,43.

Die Blendwirkung von mehreren gleichzeitig wirkenden Blendquellen lässt sich durch Addition der Blend-beleuchtungsstärken der einzelnen Blendquelle berechnen.

3.2.3 Größe bzw. Blendleuchtdichte der Blendquelle

Zum Einfluss der Scheinwerfergröße und der Blendleuchtdichte

wurden nur wenige Untersuchungen gefunden. Dies ist nicht

überraschend, da der überwiegende Teil der Autoren die

physiologische Blendung allein mit dem ersten Prozess, der

Kontrastverflachung aufgrund von Streulicht beschreibt. Da für das

Streulicht allein die Blendbeleuchtungsstärke verantwortlich ist,

spielen die beiden einzelnen Faktoren – Blendleuchtdichte und

dazugehöriger Blendquellenraumwinkel des Scheinwerfers – keine

Rolle. Untersuchungen von Hartmann44 und Bullough45 bestätigen

diese Hypothesen.

39 Stiles und Crawford 1937 40 Adrian 1975 41 Hartmann 1961 42 Schmidt-Clausen und Bindels 1971b 43 Schmidt-Clausen und Bindels 1974 44 Hartmann und Ucke 1974 45 Bullough et al. 2003


Ergebnis:

Bei konstanter Beleuchtungsstärke am Auge wurde kein Zusammenhang zwischen Scheinwerfergröße und physio-logischer Blendung gefunden.

3.2.4 Lichtfarbe und spektrale Verteilung

Seit gut 50 Jahren wurde in zahlreichen Studien der Einfluss der

Lichtfarbe und der spektralen Verteilung des Lichtes auf den

Schwellenkontrast untersucht. Einige Autoren sollen hier stell-

vertretend genannt werden: Jainski46, Hartmann47, Varkevisser48,

Flannagan49, Chinn50. Bullough51,52, Sivak53,54, Van Derlofske55.

In den 60er Jahren ging es um die Frage, ob das in Deutschland

verwendete weiße Scheinwerferlicht gefährlicher ist, als das in

Frankreich damals übliche gelbe Licht. In den 90er Jahren musste

sichergestellt werden, dass bei der Einführung der Gasentladungs-

lampe nicht mit höheren Schwellenkontrasten gegenüber der bis

dahin verwendeten Halogenlampe zu rechnen ist. Das Ergebnis all

dieser Untersuchungen lässt sich wie folgt zusammenfassen:

Ein praktisch relevanter Einfluss der Lichtfarbe auf den Schwellenkontrast konnte in keiner der Studien nach-gewiesen werden.

46 Jainski 1962 47 Hartmann 1968b 48 Varkevisser und Alferdinck 1992 49 Flannagan 1999 50 Chinn et al. 2002 51 Bullough et al. 2003 52 Bullough und Rea 2004 53 Sivak et al. 2003 // 2004 54 Sivak et al. 2005 55 van Derlofske und Bullough 2006


Einzelne Untersuchungen (z. B. Lachenmayr56), welche für ein Gas-

entladungsscheinwerfersystem einen höheren Schwellenkontrast

gefunden hatten, konnten nicht sicherstellen, dass das Ergebnis

nicht möglicherweise auf eine höhere Blendbeleuchtungsstärke

zurückzuführen war. So zeigte Diem57 mittels fotometrischer

Feldmessungen an knapp 200 Fahrzeugen mit Halogen- und

Gasentladungsscheinwerfern:

Die Blendbeleuchtungsstärke von Gasentladungsschein-werfern lag im Punkt B50L (Abbildung 3.1) im Mittel bei 1,2 lx, während sie bei Halogensystemen 0,87 lx betrug. Dies bedeutet fast 40 % höhere Beleuchtungsstärken für Gasentladungsscheinwerfer.

3.2.5 Bewegungen des Fahrzeuges

Von Hoffmann58 analysierte den zeitlichen Verlauf der Blend-

beleuchtungsstärke am Auge im dynamischen Straßenverkehr.

Ergebnis:

Hauptproblem der Blendung im dynamischen Verkehr sind die Nickbewegungen der Fahrzeuge und damit die wesentlich höheren Beleuchtungsstärken am Auge als die vom Gesetzgeber im Punkt B50L bzw. der Zone 3 erlaubten. Dadurch wird nicht nur das Kontrastsehen im Augenblick der Blendung drastisch reduziert, sondern es entsteht – aufgrund der erforderlichen Dunkeladaptation nach der unmittelbaren Blendung – ein deutlicher Verlust an Sehleistung.

56 Lachenmayr et al. 1997 57 Diem 1997 58 Hoffmann 2003


3.2.6 Einfluss des Alters

Mit dem Alter kommt es zu einer Reihe physiologischer Verände-

rungen, welche zu Beeinträchtigungen der Wahrnehmungs-

leistung führen und Auswirkungen auf die physiologische

Blendung haben. Dazu zählen sowohl eine geringere Flexibilität der

Pupille, wodurch sich die Adaptationsfähigkeit des Auges

verschlechtert, als auch eine zunehmende Trübung und Vergilbung

der Augenlinse. Durch die stärkere Absorption sehen Blautöne

somit für ältere Mensche.n oft dunkler aus. „Bläuliche Bilder“

werden nicht so gut gesehen. Dies könnte dazu führen, dass Licht

mit höheren kurzwelligen Anteilen im Spektrum ältere Menschen

weniger stark blendet als Licht mit geringeren kurzwelligen

Anteilen.

Aulhorn und Harms59 führten Untersuchungen zur Nachtfahr-

eignung von Kraftfahrern mit 2.282 Probanden durch. Als

Blendquelle wurden die Scheinwerfer eines entgegenkommenden

Fahrzeuges mit einer Blenddauer von 10 s simuliert. Es wurde

sowohl die Dämmerungssehschärfe als auch die Readaptationszeit

mittels Mesoptometer ermittelt.

Ergebnisse:

Mit zunehmendem Alter verstärkt sich die Trübung der Augenmedien und damit erhöht sich der Anteil des im Auge absorbierten und gestreuten Lichtes.

Die erhöhte Verschleierung führt zu einer Verringerung der Kontraste des im Bild fixierten Objektes und damit zu einer erhöhten Blendwirkung.

Die damit verbundene Abnahme der Dämmerungssehschärfe ist mit zunehmendem Alter bei Blendung signifikant größer als ohne Blendung. Vor allem ab dem 40. Lebensjahr nimmt die Blendempfindlichkeit deutlich zu.

59 Aulhorn und Harm 1970


Ijspeert60 ergänzte auf Grund der genannten Daten und eigener

Untersuchungen die klassische Stiles-Holladay-Gleichung mit einer

Altersanpassung, welche 2002 auch in der CIE Gleichung61 3.2 in

angepasster Form berücksichtigt wurde.

𝐿𝑣 = 10 ∙ 𝐸𝑔

𝜃2 ∙ [1 + (


70)

4

] 3.7

Lv .. Schleierleuchtdichte in cd/m²; EB .. Blendbeleuchtungsstärke am Auge in lx; θ .. Blendwinkel in Grad

Chinn62 bestätigte in seinen Untersuchungen den deutlichen

Einfluss des Alters auf die Blendung mit realen Scheinwerfern.

Ein ähnliches Ergebnis veröffentlichte Burg63 während einer Lang-

zeitstudie mit 17.500 Führerscheinbewerbern. Seine Ergebnisse:

Ab einem Alter von 40 Jahren steigt die Readaptationszeit stark an. Die interindividuellen Streuungen sind hoch.

3.3 Modelle

Wie die Auflistung aller bekannten Einflussfaktoren im Kapitel 3.2

gezeigt hat, beschreibt das heutige CIE-Modell aus Kapitel 3.1.1 die

physiologische Blendung für die statische Beobachtung vollständig.

Transiente Vorgänge und Einflüsse der Lokaladaptation werden

nicht berücksichtigt, wobei beide Prozesse schwer zu messen und

entsprechend zu quantifizieren sind. Aktuell behalten damit die

bisher üblichen Blendbewertungsmethoden und -berechnungen

ihre Gültigkeit.

60 IJspeert et. al. 1990 61 CIE Technical report 146 62 Chinn et al. 2002 63 Burg und Hulbert 1961

Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 47

4 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle

4.1 Maßzahlen

Wie in Abbildung 2.1 bereits angedeutet, werden für die

Beschreibung der psychologischen Blendung von Kraftfahrzeug-

scheinwerfern bis heute ausschließlich Beobachterurteile

verwendet. Ihre Bestimmung erfolgt entweder

mittels Herstellungsmethode über die Ermittlung der 'Grenze zwischen komfortabler und unkomfortabler Lichtquelle' (BCD-criteria – Borderline between Comfort and Discomfort) oder

mit der direkten Methode der Kategorienzuordnung.

Letztere wurde für den größten Teil der bekannten Unter-

suchungen64,65,66,67 verwendet. Die benutzten Kategorien lehnen

sich an die von de Boer68 in der ortsfesten Beleuchtung eingeführte

9-stufige Skala an, welche auch von der CIE69 empfohlen wird.

Dabei besitzen die ungeraden Stufen gemäß Tabelle 4.1 eine

verbale Beschreibung, während die geraden Bewertungen als

Zwischenwerte gelten.

64 Olson und Sivak 1984 65 Sivak 1987 66 Sivak und et. al. 1989 67 Weintraub et al. 1991 68 de Boer, Cohu, De Graaff, Knudsen, Schreuder 1967 69 CIE Technical report 031


Tabelle 4.1: Bewertung der Blendung auf der de-Boer-Skala als Glare Control Mark (GCM oder W); Die Werte 2, 4, 6 und 8 werden als Zwischenstufen verstanden und sind hier nicht aufgeführt.

Bewertung Urteil (englisch) Urteil (deutsch)

1 Unbearable Unerträglich

3 Disturbing Störend

5 Just admissible/ acceptable Gerade zulässig

7 Satisfactory Zufriedenstellend (oder befriedigend)

9 Unnoticeable or just noticeable

Unmerklich (oder gerade wahrnehmbar)

Da die obige Skala (GCM) für die Versuchspersonen kontraintuitiv

ist, sollte nur die invertierte Skale (G) verwendet werden. Darüber

hinaus ist schriftlich festzuhalten, wie die Testpersonen die

psychologische Blendung interpretieren sollen, z. B.

Psychologische Blendung ist eine Blendung, welche aufgrund sehr hoher Helligkeiten ein mehr oder weniger unkomfortables Gefühl erzeugt.

Tabelle 4.2: Bewertung der psychologischen Blendung (Glare Rating G)

Bewertung Urteil (englisch) Urteil (deutsch)

1 Unnoticeable Glare Unmerkliche Blendung

3 Acceptable Glare Akzeptable Blendung

5 Just admissible Glare Gerade zulässige Blendung

7 Disturbing Glare Störende Blendung

9 Unbearable Glare Unerträgliche Blendung


Um zu vermeiden, dass den Items „störend“ oder „gerade zulässig“

zu viel Bedeutung beigemessen werden, ist „Blendung“ auch auf

einer Maßlinie kontinuierlich bewertbar oder kann mit einem

Schieberegler mit den beiden Randitems „keine merkliche

Blendung“ – „Blendung unerträglich“ abgefragt werden.

Neben der oben beschriebenen Beurteilung der psychologischen

Blendung, welche nur für periphere Blendquellen gedacht ist, gibt

es Skalen, welche speziell für die Bewertung der Blendung bei

direktem Blick in die Lichtquelle entwickelt worden sind

(Tabelle 4.3).

Tabelle 4.3: Blendbewertungsskala für die psychologische Blendung bei direktem Blick (nach Gibbons70)

Bewer-tung

Beschreibung Beobachter Reaktion

1 Nicht wahrnehmbar

Es gibt keine Blendung mit diesem System. Ich könnte unbegrenzt in das System schauen ohne Diskomfort.

2 Gerade wahrnehmbar

Es gibt ein bisschen Blendung mit diesem System. Ich könnte für längere Zeit ohne Diskomfort in das System schauen.

3 Zufrieden Das Niveau der Blendung ist tolerabel für dieses System. Ich könnte wenige Minuten ohne Diskomfort in das System schauen.

4 Leicht unzufrieden

Das Niveau der Blendung ist ein wenig grenzwertig. Ich wünsche mir, nach ein bis zwei Minuten wegzuschauen.

5 Gerade akzeptabel

Das Niveau der Blendung ist an der Grenze zur Akzeptabilität. Ich möchte nach weniger als einer Minute wegschauen.

6 Grenze zur Störung

Das Niveau der Blendung ist etwas störend. Ich möchte nach weniger als 30 Sekunden wegschauen.

7 Störend Das Niveau der Blendung ist definitiv störend. Ich möchte nach weniger als 15 Sekunden wegschauen.

8 Fast unerträglich

Das Niveau der Blendung ist fast unerträglich. Ich möchte nach weniger als 5 Sekunden wegschauen.

9 unerträglich Das Niveau der Blendung ist definitiv unerträglich. Ich möchte sofort wegschauen.

70 Gibbons 2015


Beim Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicher Autoren

(Kapitel 6.7.2.) zeigt sich, dass die Daten weder in ihren

Absolutwerten noch in ihren Verläufen übereinstimmen. Pfeffer71

schlug daher bereits 1964 vor, die Kontrastveränderung mit der

Beurteilung der psychologischen Blendung zu verknüpfen. Seiner

Meinung nach ist die Verringerung der Sehleistung immer mit einer

Zunahme der subjektiven Beeinträchtigung verbunden. Für eine

mittlere Leuchtdichte von 1 cd/m² (entspricht einer gut

ausgeleuchteten Straße) empfiehlt Pfeffer Werte entsprechend

Tabelle 4.4. Es bleibt zu prüfen, ob eine solche Kopplung

gerechtfertigt ist.

Tabelle 4.4: Verknüpfung der Kontrastveränderung mit der psycholo-gischen Einschätzung nach Pfeffer; Lad = 1 cd/m²

Für 85% aller Versuchspersonen Δ C0

Gerade merkbar 0,05

Gerade akzeptabel 0,08

Gerade unerträglich 0,17

4.2 Einflussfaktoren

Auch für die psychologische Blendung finden sich viele

Untersuchungen in den Bereichen der Innen-, Straßen- und

Kraftfahrzeugbeleuchtung. Im Folgenden werden nur die

Ergebnisse der Arbeiten dargestellt, die einen direkten Bezug zur

Kraftfahrzeugbeleuchtung besitzen.

71 Pfeffer 1964


4.2.1 Blendbeleuchtungsstärke, Blendwinkel und Adaptationsleuchtdichte

Es gibt zahlreiche Arbeiten zu Abhängigkeiten von der Blend-

beleuchtungsstärke, dem Blendwinkel und der Adaptations-

leuchtdichte. Exemplarisch soll hier die Arbeit von Schmidt-

Clausen72 zitiert werden, welche auch das erste Modell zur

Bewertung der psychologischen Blendung für die Kraftfahr-

zeugbeleuchtung aufstellt (Kapitel 4.3):

Ergebnisse:

Bei Erhöhung der Beleuchtungsstärke um eine Dekade erhöht sich die psychologische Blendung um zwei Punkte auf der 9-stufigen de-Boer-Skala.

Ändert sich der Blendwinkel in horizontaler Beobachter-postion um den Punkt B50L (z. B. durch mehrere Versuchs-personen) zwischen 2° und 6,6°, so kann dies zu Abweichungen in der Blendbewertung von 0,5 Punkten auf der de-Boer-Skala führen.

Spätere Arbeiten von Sivak73,74,75,76 und Alferdinck77 bestätigten die

Abhängigkeiten der psychologischen Blendung von der Blend-

beleuchtungsstärke, dem Blendwinkel und der Adaptations-

leuchtdichte. Allerdings gibt es zwischen den einzelnen Autoren

erhebliche Abweichungen sowohl im Absolutwert der de-Boer-

Skala, als auch im Anstieg des Zusammenhanges zwischen der de-

Boer-Skala und der Blendbeleuchtungsstärke.

72 Schmidt-Clausen und Bindels 1974 73 Sivak und Olson 1984 74 Sivak et al. 1988 75 Sivak et al. 1989b 76 Sivak und Olson 1987 77 Alferdinck 1998


4.2.2 Wirkung mehrerer Blendquellen

Schmidt-Clausen78 untersuchte in den bereits zitierten Versuchen

auch die Wirkung mehrerer simultan strahlender Lichtquellen.

Ergebnis:

Die Blendwirkung von mehreren gleichzeitig wirkenden Blendquellen lässt sich durch Addition der Blendbeleuch-tungsstärken jeder einzelnen Blendquelle berechnen.

Alferdinck79 hingegen kommt bei seinen Experimenten zu einem

anderen Ergebnis:

Zwei Blendquellen mit der gleichen Lichtstärke erzeugen die gleiche Blendung wie eine Blendquelle mit einer um 25 % höheren Lichtstärke

4.2.3 Größe bzw. Blendleuchtdichte der Blendquelle

Wie im Kapitel 1.1 beschrieben, setzen die meisten Autoren be-

wusst oder unbewusst voraus, dass sich die psychologische Blen-

dung als Störwirkung mit dem Helligkeitseindruck der Blend-

quelle beschreiben lässt. Damit ist es nur konsequent, bei kleinen

Blendquellen, die sich innerhalb des Riccoschen Bereiches befin-

den, von der Gültigkeit des Riccoschen Gesetzes auszugehen, wo-

nach sich die Blendbewertung ausschließlich durch das Produkt

von Blendleuchtdichte und Raumwinkel des Scheinwerfers

(= Blendbeleuchtungsstärke) beschreiben lässt. Untersuchungen

zum Einfluss der beiden einzelnen Faktoren Scheinwer-fergröße

und Blendleuchtdichte existieren nur vereinzelt. Manz80 stellte

2001 in übersichtlicher Form die bis dahin erschienenen

Untersuchungen zusammen. Seine Analyse soll im Folgenden

aufgegriffen und mit weiteren Untersuchungen vertieft werden.

78 Schmidt-Clausen und Bindels 1974 79 Alferdinck 1998 80 Manz 2001


Lindae81,82 untersuchte in statischen Laborexperimenten und in halbdydamischen Fahrversuchen den Einfluss der Blendquellen-größe auf die psychologische Blendung. Sein Ziel war es, die optimale Größe und Form von Scheinwerfern abzuleiten(Abbildung 4.1).

Ergebnisse:

Je größer der Scheinwerfer, desto geringer die Blendung (bei gleicher Beleuchtungsstärke am Auge).

Scheinwerfer mit Flächen kleiner 100 cm2 führen beim Blick in den Scheinwerfer zum Urteil “unangenehme Blendung.”

Scheinwerfer sollten eine Fläche von 150 cm² (D ≈ 140 mm) nicht unterschreiten.

81 Lindae 1967 82 Lindae 1970a

Abbildung 4.1: Blendleuchtdichte der Scheinwerfer in Abhängigkeit vom Blendquellenraumwinkel beim direkten Blick in den Scheinwerfer mit einer Grenzkurve für das Blendurteil „gerade unangenehm“ (= Verlauf der Blendleuchtdichte L); halbdynamische Versuche [nach Lindae, 1970a]


Die bereits erwähnten Untersuchungen von Schmidt-Clausen83 in den Jahren 1971–1974 lieferten keinen eindeutigen Beweis, dass die Blendquellengröße einen Einfluss auf die psychologische Blendung hat. Zu stark streuten die Daten.

Sivak84,85 veröffentlichte 1988 und 1990 neue Ergebnisse zum Einfluss der Scheinwerfergröße auf das Blendurteil. Die Blend-quellengröße wurde zwischen 0,3° und 0,6° variiert, die Blend-beleuchtungsstärke zwischen 0,03 und 3,1 lx. Der periphere Blendwinkel betrug 3,6° (Abbildung 4.2).

83 Schmidt-Clausen und Bindels 1974 84 Sivak et al. 1988 85 Sivak, Simmons, Flannagan 1990

Abbildung 4.2: Blendurteil auf der de-Boer-Skala zweier Scheinwerfer-größen (schmal D=76 mm vs. groß D=152 mm) in Abhängigkeit von der Blendbeleuchtungsstärke [nach Sivak, 1988]


Ergebnis:

Der Unterschied zwischen einem 76 mm und einem 152 mm großen Scheinwerfer beträgt im Mittel 0,25 Skalenteile auf der de-Boer-Skala, wobei die kleineren Blendquellen als blendender empfunden werden. Sivak bestätigte damit die Ergebnisse von Lindae, wenn auch der Einfluss der Blend-quellengröße bei seinen Untersuchungen deutlich geringer war.

Schmits86 führte mehrere Versuche zur Blendung mit kleinen Licht-

quellen hoher Blendleuchtdichte im peripheren Gesichtsfeld durch.

Ergebnis:

Der Einfluss des Blendquellenraumwinkels auf die Blendempfindung ist nur unwesentlich geringer als der Einfluss der Blendleuchtdichte der Blendquelle. Das heisst, als beschreibender Parameter für die Blendung können Blendquellenraumwinkel und Blendleuchtdichte in der Blendbeleuchtungsstärke zusammengefasst werden.

Aufbauend auf den Untersuchungen von Sivak87 befasste sich Alfer-

dinck88 im Rahmen des VEDELIS-Projektes mit dem Einfluss der

Blendquellengröße auf die psychologische Blendung. Der Versuch-

saufbau war identisch, nur das Parameterfeld entsprechend

vergrößert. Hintergrund war der zunehmende Einsatz von

Projektionssystemen in Kraftfahrzeugscheinwerfern und damit

verbunden die deutliche Reduzierung der leuchtenden Fläche.

Ergebnisse:

Neben dem erwarteten Einfluss der Beleuchtungsstärke und des Blendwinkels zeigt auch die Blendquellengröße einen geringen Einfluss auf das Blendurteil (Abbildung 4.3).

86 Schmits 1989 87 Sivak et al. 1988 88 Alferdinck und Varkevisser 1991


Dieser Einfluss ist umso größer, je kleiner der Blendwinkel ist (Abbildung 4.5). In 50 m (3,5°) beträgt die Abweichung 0,5 de- Boer-Skalenpunkte.

Abbildung 4.4: Blendurteil in Abhängigkeit vom Blendwinkel, Parameter: Größe der Blendquelle in Grad² [aus Alferdinck, 1991]

Abbildung 4.3: Blendurteil als Funktion der Blendbeleuchtungsstärke, Parameter: Größe der Blendquelle in Grad² [aus Alferdinck, 1991]


1998 veröffentlichte Alferdinck89 weitere Ergebnisse:

Bei Blendquellendurchmessern größer 100 mm ist die psycho-logische Blendung von der Blendleuchtdichte abhängig, für kleine Blendquellen von der Lichtstärke (Abbildung 4.5).

Mit kleiner werdender Fläche steigt die psychologische Blendung bei fovealem Blick.

4.2.4 Blendleuchtdichteverteilung

Eberbach90 untersuchte den Einfluss der Blendleuchtdichte-verteilung auf die psychologische Blendung. Den Versuchs-personen wurde eine strukturierte Blendquelle präsentiert, deren Blendleuchtdichteverhältnis von den Probanden so eingestellt 89 Alferdinck 1998 90 Eberbach 1974

Abbildung 4.5: Einstellung auf gleiche Blendung in Abhängigkeit vom Durchmesser [nach Alferdinck, 1998]


werden sollte, dass eine äquivalente Reizwirkung zu der

Standardblendquelle entstand.

Ergebnisse:

Für die Blendungsbewertung ist es nicht ausreichend, nur die Hellzonen einer Blendquelle zu berücksichtigen.

Ausnahme bilden Blendquellen mit Blendleuchtdichte-kontrasten deutlich größer 100 (C >>100).

Für die Bewertung der durch Automobilscheinwerfer hervor-

gerufenen Blendung ist diese Problematik insofern interessant, als

dass sich durch die ungleichmäßige Blendleuchtdichteverteilung

der Scheinwerfer eine Bestimmung der für die Blendung

verantwortlichen Fläche schwierig gestaltet. Die Bestimmung der

effektiven Blendquellengröße ist jedoch Voraussetzung, um die

Wirkung dieses Parameters untersuchen zu können.

4.2.5 Lichtfarbe und spektrale Verteilung

Sivak91 untersuchte den Einfluss der Wellenlänge monochro-

matischen Lichtes auf die psychologische Blendung.

Ergebnisse:

Die psychologische Blendung ist von der Wellenlänge abhängig.

Das Minimum der psychologischen Blendung liegt bei 577 nm. Das Blendempfinden vergrößert sich zu den Randbereichen

der spektralen Wahrnehmung.

In Konsequenz hieße dies, dass Natriumniederdrucklampen

optimale Lampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer wären, wenn es

um das Kriterium Blendung geht. Zudem erklärt es, dass der

Unterschied zwischen Gasentladungslampen und Halogenlampen

91 Sivak et al. 1989a


nicht so groß ist. Offen bleibt allerdings, ob die Ergebnisse auf

polychromatische Lichtquellen übertragbar sind.

Alferdinck92 nutzte polychromatisches weißes Licht und variierte

die Farbtemperatur. Sein Ergebnis lautet:

Mit Anstieg der Farbtemperatur steigt die Blendung.

Bullough93 erfasste den Einfluss des kurzwelligen Anteils auf die

Blendung mit folgendem Ergebnis:

Je größer der Blauanteil einer Lichtquelle, desto unange-nehmer und blendender wird die Lichtquelle empfunden.

Bullough94, Flannagan95, Sivak96 und Van Derlofske97 wiesen

ebenfalls nach, dass das Spektrum einen signifikanten Einfluss auf

die psychologische Blendung hat.

4.2.6 Lampenart

Die untersuchte Abhängigkeit der psychologischen Blendung von

der Lampenart stellt streng genommen eine unpräzise und nur

grobe Beschreibung der relevanten Parameter dar, da durch die

Änderung der Lichtquelle in allen Versuchen zugleich die mittlere

Blendleuchtdichte, die Blendleuchtdichteverteilung, die Größe der

Blendquelle und die spektrale Verteilung verändert wurden. Aus

den Ergebnissen kann daher nicht geschlussfolgert werden, welche

der Ursachen bedeutender für die psychologische Blendung ist. Der

Vollständigkeit halber sollen die Untersuchungen hier dennoch

wiedergegeben werden.

92 Alferdinck 1999 93 Bullough et al. 2003 94 Bullough und Rea 2004 95 Flannagan 1999 96 Sivak et al. 2005 97 van Derlofske und Bullough 2006


Olsen und Sivak98 untersuchten die Wirkung unterschiedlicher

Lampenarten auf die psychologische Blendung mit folgendem

Ergebnis:

Bei gleicher Blendbeleuchtungsstärke am Auge blenden Gasentladungsscheinwerfer 0,8 Skalenpunkte mehr auf der 9-stufigen de-Boer-Skala als Halogenscheinwerfer.

Varkevisser und Alferdinck99 untersuchten den Einfluss der

Lampenart auf die psychologische Blendung in Labor- und Feld-

versuchen und kamen zu dem Ergebnis:

Es existiert hinsichtlich psychologischer Blendung kein Unter-schied zwischen Gasentladungs- und Halogenscheinwerfern.

Sivak100 verglich in statischen Feldversuchen die psychologische

Blendung von Scheinwerfern mit Gasentladungslampen und

Halogenlampen.

Ergebnisse:

Gasentladungsscheinwerfer blenden bei gleicher Beleuch-tungsstärke am Auge stärker als Halogenscheinwerfer.

Welche Rolle die Lichtfarbe für das Blendurteil spielt, konnte mit dem verwendeten Versuchsdesign nicht beantwortet werden.

Lachenmayr101 prüfte 1997 ebenfalls den Einfluss der Lampenart

auf die psychologische Blendung an vier Fahrzeugen, wobei zwei

mit Halogen- und zwei mit Gasentladungslampen ausgestattet

waren.

Ergebnis:

Scheinwerfer mit Gasentladungslampen weisen eine höhere psychologische Blendung auf.

98 Olson und Sivak 1984 99 Varkevisser und Alferdinck 1992 100 Sivak et al. 1993 101 Lachenmayr et al. 1997


Chinn102 untersuchte den Einfluss der Farbe und der Beleuch-

tungsstärke auf die physiologische und psychologische Blendung.

Ergebnisse:

Die „blaue“ Farbe der Gasentladungsscheinwerfer wird unter 0,75 lx stärker blendend empfunden als das Licht der „gelben“ Halogenlampen.

Über 0,75 lx werden Halogen- und Gasentladungsscheinwerfer gleich beurteilt.

Gasentladungsscheinwerfer blenden nur dann mehr, wenn durch Nickbewegungen des Fahrzeuges der Blick unter die Hell-Dunkel-Grenze fällt.

Gasentladungsscheinwerfer blenden in 50 m und 75 m stärker als Halogensysteme; in 25 m wurde dagegen die Blendwirkung für beide Systeme gleich beurteilt.

Die Blendempfindlichkeit steigt mit dem Alter deutlich an.

Bullough103 analysierte den Einfluss des Umgebungslichtes und der

spektralen Verteilung.

Ergebnis:

Die Blendung steigt mit höherer Blendbeleuchtungsstärke, geringerer Hintergrundleuchtdichte und Wechsel von Halogen- zu Gasentladungsscheinwerfern.

Sivak104 fasste die Ergebnisse von fünf Studien zusammen, in denen

Scheinwerfer mit Gasentladungslampen und Halogenlampen ver-

glichen wurden.

Ergebnisse:

Gasentladungsscheinwerfer blenden bei gleicher Beleuch-tungsstärke am Auge stärker als Halogenscheinwerfer.

Ursachen könnten die kleinere Fläche und die höhere Blendleuchtdichte der Gasentladungsscheinwerfer sein.

102 Chinn et al. 2002 103 Bullough & Rea 2001 104 Sivak et al. 2003 // 2004


Sivak105 bewertete die Blendung von quecksilberfreien Lampen.

Ergebnis:

Die psychologische Blendung von quecksilberfreien Lampen ist vergleichbar mit der Blendung der „blauesten“ quecksilber-haltigen Gasentladungslampe.

4.2.7 Versuchsdesign

4.2.7.1 Fixierter und freier Blick

In der von Bullough106 zitierten Studie wurde auch der Einfluss des

Blickes analysiert.

Ergebnis:

Das Blendurteil liegt bei fixiertem Blick auf der 9-stufigen de-Boer-Skala um 0,4 Punkte höher als bei freiem Blick.

4.2.7.2 Bewertungsmethode

Theeuwes107 nutzte in seiner Untersuchung zwei unterschiedliche

Blendbewertungsmethoden.

Ergebnis:

Mit der Kategorienzuordnungsmethode über die de-Boer-Skala war das Ergebnis vergleichbar zu dem von Sivak108.

Nutzt man stattdessen die Einstellungsmethode (Einstellung auf gleiche Blendung), ergeben sich andere Blendbeur-teilungen, als mit der Kategorienzuordnungsmethode.

105 Sivak und Schoettle: Flannagan 2006 106 Bullough et al. 2002 107 Theeuwes und Alferdinck 1996 108 Sivak et al. 1988


4.2.7.3 Ort der Untersuchung

Lindea109 und Olson110 überprüften die Übertragbarkeit von Ergeb-

nissen aus Laborversuchen auf den realen Straßenverkehr.

Ergebnis:

In Laborversuchen wird die psychologische Blendung kritischer bewertet als bei dynamischen Fahrversuchen.

Theeuwes111 bestätigt dieses Ergebnis.

4.2.7.4 Schwierigkeit der Sehaufgabe

In einer Laborstudie untersuchte Sivak112 den Einfluss der Schwie-

rigkeit unterschiedlicher simultaner Aufgabenstellungen während

der Blendungsbeurteilung auf die psychologische Blendung. Die

Aufgabe der Probanden bestand darin, Lücken unterschiedlicher

Größe in einem kurzzeitig projizierten Quadrat zu detektieren.

Ergebnis:

Mit steigendem Schwierigkeitsgrad der Aufgabe werden die Blendquellen als weniger blendend eingestuft. Die Begründung für diesen Effekt sieht Sivak in einer Veränderung des Wahrnehmungsniveaus für Sehstörungen.

Die gleiche Wirkung lässt sich nachweisen, wenn mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen sind.

4.2.8 Versuchspersonen

4.2.8.1 Alter und Methode

Olson113 analysierte 1984 den Einfluss des Alters auf die psycho-

logische Blendung.

109 Lindae 1967 110 Olson und Sivak 1984 111 Theeuwes und Alferdinck 1996 112 Sivak et al. 1989b 113 Olson und Sivak 1984


Ergebnis:

Ältere Personen fühlen sich erwartungsgemäß bei gleicher Blendbeleuchtungsstärke stärker geblendet als jüngere. Die Unterschiede sind jedoch gering.

Theeuwes und Alferdinck114 untersuchten mit unterschiedlichen

Methoden den Einfluss des Alters auf die psychologische Blendung.

Ergebnisse:

Die Nutzung der 9-stufigen de-Boer-Skala ist nicht sensitiv genug, um den Einfluss des Alters erfassen zu können.

Die Verwendung der BCD-Schwelle liefert deutliche Unter-schiede. Hier fühlen sich ältere Menschen bei gleicher Beleuchtungsstärke stärker geblendet als jüngere.

Möglicherweise gleichen sich Effekte von Linsentrübung und Pupillenverengung in gewissen Grenzen aus.

4.2.8.2 Optische Korrektur

Sivak115 untersuchte 1997 den Einfluss optischer Korrekturen.

Ergebnis:

Trägt die Versuchsperson eine Sehhilfe, führt dies im Mittel zu einer um 0.5 Punkte auf der 9-stufigen de-Boer-Skala höheren Blendung. Ursache dürften Kratzer und Schlieren sein, die nur bei neuwertigen Sehhilfen auszuschließen sind.

4.2.8.3 Blenderfahrung

Sivak116 beschreibt in einer Feldstudie die Abhängigkeit der

psychologischen Blendung von der Erfahrung mit Blendung im

Verkehr. Da die zulässigen fotometrischen Grenzwerte für die

Blendung in Amerika höher sind als in Europa, ist zu erwarten, dass

amerikanische Fahrer eine höhere Blendung akzeptieren als

europäische Fahrer. In dynamischen Fahrversuchen wurden die

114 Theeuwes und Alferdinck 1996 115 Sivak et al. 1997 116 Sivak et al. 1989c


Blendurteile einer Gruppe deutscher Autofahrer daher mit einer

Probandengruppe US-Amerikaner verglichen.

Ergebnisse:

Deutsche Versuchspersonen bewerten Blendquellen als blendender gegenüber Versuchspersonen aus den USA. Die mittlere Differenz auf der 9-Punkte-de-Boer-Skala beträgt 0,7 Punkte zwischen den beiden Probandengruppen.

Abhängigkeiten von den bekannten Parametern wie Beleuchtungsstärke, Entfernung, Winkel sind stärker als die der nationalen Herkunft.

4.3 Modelle

Aus der Analyse der bestimmenden Faktoren für das Blendurteil

wird deutlich, dass sich das Blendurteil proportional zur mittleren

Blendleuchtdichte und der Größe der blendenden Fläche sowie

umgekehrt proportional zur Umfeldleuchtdichte und der Position

der Blendquelle verhält. Aus den genannten Größen ergibt sich in

allgemeiner Schreibweise für die Bewertung der psychologischen

Blendung:

a b

g g

c

ad

LG

L p

4.1

G .. Glare Rating, Lg .. Mittlere Blendleuchtdichte der Blendquelle, g .. Raumwinkel der Blendquelle = Größe der gesehenen Fläche der Blendquelle/(Abstand)2, Lad .. Adaptationsleuchtdichte (mittlere Leuchtdichte des Umfeldes), p … Positionsfaktor oder Blendwinkel

Vergleicht man diesen Ansatz mit dem UGR-Modell aus der

Innenbeleuchtung, so zeigen sich starke Ähnlichkeiten.


𝑈𝐺𝑅 = 8 ∙ log10 (0.25

𝐿𝑎𝑑

∙ ∑𝐿𝑔 ∙ Ω𝑔

𝑝2) 4.2

UGR .. Unified Glare Rating, Lg .. Mittlere Blendleuchtdichte der Blendquelle, g .. Raumwinkel der Blendquelle = Größe der gesehenen Fläche der Blendquelle/(Abstand)2, Lad .. Adaptationsleuchtdichte (mittlere Leuchtdichte des Umfeldes), p … Positionsfaktor oder Blendwinkel

Durch das Zusammenfassen der Blendleuchtdichte der Blendquelle

mit dem Raumwinkel der Blendquelle zur Blendbeleuch-

tungsstärke und dem zusätzlichen freien Parameter a, lässt sich mit

diesem Ansatz sowohl der Einfluss der Blendbeleuchtungsstärke

als auch der Einfluss der Blendleuchtdichte beschreiben. Für die

Verknüpfung beider Größen finden sich in der Literatur ganz

verschiedene Angaben, welche auf unterschiedlichen empirischen

Untersuchungen beruhen (Tabelle 4.5).


Tabelle 4.5: Literaturangaben zu Blendleuchtdichte- und Raumwinkelexponenten für die Blendungsbewertung, E - Beleuchtungsstärke, D – Durchmesser (nach Manz117)

Autor Ungleichung

Holloday [aus Bennett118] E < c*D1,5

Hopkinson119 E < c*D

Putnam120 E < D0,6* (c1 +c2 D1,4)

Lukiesh121 E < D1,6* (c1 -c2 D0,4)

Petherbridge122 E < a*D

Levitin123 E < c1 +c2 (D2 - c3)

LiTG124 E < a*D

De Boer125 E < k*D0,8

Spiller126 E < c*D

Lindae127 E < c*D0,8

Alferdinck128 E < c*D0,48

In der Literatur finden sich nur wenige Modelle einer vollständigen

Beschreibung der psychologischen Blendung für die Kraftfahrzeug-

beleuchtung. Dies mag der Tatsache geschuldet sein, dass in der

gesamten Verkehrsbeleuchtung (Straße- und Kraftfahrzeug) in

erster Linie sichergestellt werden muss, dass die Blendung nicht zu

einer Beeinträchtigung der Sehleistung führt. Dies ist durch die

Überprüfung des TI-Wertes (Straßenbeleuchtung) bzw. der

117 Manz. 2001 118 Bennett und C.A. 1977 119 Hopkinson 1957 120 Putnam und Faucett 1951 121 Luckiesh und Guth 1949 122 Petherbridge und Hopkinson 1950 123 Levitin 1997 124 LiTG 12.2 1996 125 de Boer 1967 126 Born und Spiller 1949 127 Lindae 1970b 128 Alferdinck 1999


Beleuchtungsstärkewerte oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze (HDG)

(Kfz-Beleuchtung) sichergestellt.

4.3.1 Schmidt-Clausen-Modell

Schmidt-Clausen129 greift den Ansatz in Gleichung 4.2 auf, nutzt

jedoch eine andere mathematische Beschreibung. Bereits ein Jahr

zuvor hatte de Boer130 eine ähnliche Gleichung vorgestellt.

W = 5 − 2 ∙ log (Eg ∙ 1000

3 (1 + √25 ∗ Lad) ∙ θ0,46) 4.3

W .. Blendurteil; Eg .. Blendbeleuchtungsstärke am Auge in lx; Lad .. Adaptationsleuchtdichte in cd/m²; θ .. Blendwinkel in Grad

Danach hängt das Blendurteil von der Blendbeleuchtungsstärke am

Auge, der Umfeldleuchtdichte und dem Blendwinkel ab. Das

Zusammenfassen von Blendleuchtdichte und Blendquellenraum-

winkel der Blendquelle zur Blendbeleuchtungsstärke führt dazu,

dass kleine Blendlichtquellen deutlich höhere Blendleuchtdichten

aufweisen dürfen als große.

4.3.2 Alferdinck-Modell

Alferdinck131 entwickelte 1991 als erster ein Modell, welches die

Fläche des Scheinwerfers berücksichtigt:

𝑊 = 2,89 − 2,19 ∙ log 𝐸𝑔 + 1,62 ∙ log 𝛩 + 0,169 ∙ log 𝐴 4.4

W .. Blendurteil; Eg .. Blendbeleuchtungsstärke am Auge in lx; Θ .. Blendwinkel in °; A .. Fläche des Scheinwerfers in cm²

129 Schmidt-Clausen und Bindels 1974 130 de Boer 1973 131 Alferdinck und Varkevisser 1991


Acht Jahre später veröffentlichte Alferdinck132 ein modifiziertes

Modell, welches eine ähnliche Struktur wie das von Schmidt-

Clausen133 hat. Allerdings geht Alferdinck von konstanten Adapta-

tionsbedingungen und einem festen Beobachtungswinkel (B50L)

aus, was in dem Verzicht der Variablen L und θ deutlich wird:

𝑊 = 9 − 8 ∙ [𝐸𝑔

0,5

𝐸𝑔0,5 + (0,0147 ∙ 𝑑0,47)0,5

] 4.5

W .. Blendurteil für eine Blendbeleuchtungsstärke zwischen 1 und 10 lx; Eg .. Blendbeleuchtungsstärke am Auge in lx; d .. Durchmesser des Scheinwerfers in cm2

4.3.3 Resümee

Aus den zahlreichen, hier vorgestellten Untersuchungen folgt:

Die zugrundeliegenden psychologischen Mechanismen für die psychologische Blendung sind weitestgehend unbekannt. Eine Modellbildung auf neurologischer Basis scheidet daher zurzeit aus.

Die relenvanten Einflussfaktoren der psychologischen Blendung sind weitestgehend bekannt. Da sie sich zwischen den drei typischen Anwendungsfeldern Innen-, Straßen- und Kfz-Beleuchtung kaum unterscheiden, böte sich ein einheitliches Modell mit angepassten Gewichtungsfaktoren an. Eine anspruchsvolle zukünftige Zielstellung.

Während in der Innenbeleuchtung die Blendleuchtdichte der Quelle und die Fläche der leuchtenden Fläche getrennt berücksichtigt werden, findet sich in den Modellen der Kfz-Beleuchtung die Beleuchtungsstärke am Auge als Produkt der Blendleuchtdichte und dem Raumwinkel der Blendquelle.

Da physiologische und psychologische Blendung die gleichen Einflussfaktoren aufweisen, bietet sich auch hier ein einheit-liches Modell mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren an.

132 Alferdinck 1999 133 Schmidt-Clausen und Bindels 1974

70 Offene Fragen

5 Offene Fragen

Wie die Untersuchungen zeigen, können heute verschiedene

Zusammenhänge in Bezug auf die physiologische Blendung von

Kraftfahrzeugscheinwerfern als gesichert gelten. Sehr viel mehr

Unsicherheit herrscht, wenn es um die Frage der psychologischen

Blendung geht.

Für die Streuleuchtdichte ist die Blendbeleuchtungsstärke

verantwortlich. Danach hängt das Blendurteil von der

Blendbeleuchtungsstärke am Auge, der Umfeldleuchtdichte und

dem Blendwinkel ab. Das Zusammenfassen von Blendleuchtdichte

und dem Raumwinkel der Blendquelle zur Blendbeleuchtungs-

stärke führte dazu, dass kleine Blendlichtquellen deutlich höhere

Blendleuchtdichten aufweisen dürfen als große.

Auf Grund der Größe der Scheinwerfer liegen wir bei der

Bewertung des Helligkeitseindruckes im Riccoschen Bereich, d. h.

es zählt das Produkt aus Blendleuchtdichte und Raumwinkel des

gesehenen Scheinwerfers. Da es sich aber um einen

hochdynamischen Prozess handelt, lösen sich die relativ großen

rezeptiven Felder innerhalb von wenigen Millisekunden auf und

die Empfänger, die durch die Blendquelle belichtet werden, gelten

als vollständig ausgeleuchtet. In diesem Fall sollte die

Blendleuchtdichte als Maß für die Blendung verwendet werden.

Da die Scheinwerfer deutlich überschwellige Reize auslösten, ist zu

klären, ob

das Blendempfinden dem Helligkeitseindruck entspricht und sich die Ergebnisse der Schwellenkontrastmessung für den

Riccoschen Satz auf deutlich überschwellige Reize übertragen lassen.

Offene Fragen 71

Vor dem Hintergrund, dass ein Teil der Empfänger übersteuert ist,

erscheinen beide Annahmen fraglich.

Nach heutigem Kenntnisstand dürfen kleine Lichtquellen

wesentlich höhere Blendleuchtdichten besitzen als große. Des

Weiteren ist ungeklärt, ob Blendleuchtdichte und Fläche (für die

Lichtstärke) bzw. Blendleuchtdichte und Raumwinkel der

Blendquelle (für die Beleuchtungsstärke) gleich gewichtet werden

sollen oder nicht. Darf ein Scheinwerfer tatsächlich beliebig hohe

Blendleucht-dichten annehmen, wenn er nur klein genug ist?

Die Schleierleuchtdichte ist zwar heute weitgehend als Ursache der

physiologischen Blendung anerkannt, jedoch haben sich in

einzelnen Experimenten Abweichungen von der Proportionalität

zwischen der Blendbeleuchtungsstärke und der Schleierleucht-

dichte gezeigt. Von einer vollständigen Beschreibung der Blendung

durch die Streulichttheorie kann also nicht ausgegangen werden.

Lynes134 geht davon aus, dass jede Blendlichtquelle eine

ablenkende Wirkung hat. Er führt die psychologische Blendung auf

das Kriterium „Distraction glare“ (Ablenkende Blendung) zurück.

Damit eine Lichtquelle ablenkt, muss sie einerseits auffällig sein

und darf anderseits in keinem direkten Zusammenhang mit der

Tätigkeit des Beobachters stehen. Während die zweite Bedingung

für das Kraftfahrzeug in der Regel zutrifft, bleibt zu prüfen,

inwieweit Blendquellen, die eine starke psychologische Blendung

bewirken, auch auffällig sind.

134 Lynes 1977

72 Eigene Untersuchungen zur Blendung


6.1 Zu untersuchende Hypothesen

Aufgrund der Literaturauswertung in Kapitel 3 und 4 ergeben sich

folgende Hypothesen:

1. Die Blendleuchtdichte eines Scheinwerfers besitzt keinen singulären Einfluss auf die physiologische Blendung.

2. Die Blendleuchtdichte eines Scheinwerfers besitzt einen signifikanten Einfluss auf die psychologische Blendung und muss in einem Blendungsmodell berücksichtigt werden.

3. Der Einfluss der Lichtfarbe auf die psychologische Blendung ist innerhalb ECE-Farbgrenzen für weißes Licht praktisch vernachlässigbar. Bunte Lichtfarben können aber als Distraktoren (Ablenkung) im Straßenverkehr wirken.

4. Die psychologische Blendung von Kfz-Scheinwerfern lässt sich mittels der mittleren Blendleuchtdichte der Quelle, der aus 50 m gesehenen leuchtenden Fläche, der Umfeldleucht-dichte und der Position des Scheinwerfers berechnen.

5. Mittels unterschiedlicher Exponenten als Gewichtungs-faktoren lassen sich sowohl verschiedene spektrale Zusammensetzungen der Lichtquelle als auch weitere Umweltfaktoren berücksichtigen.

Die Untersuchung der Hypothesen fand im L-LAB Paderborn im

Rahmen verschiedener studentischer Arbeiten statt (Tabelle 6.1),

welche durch den Autor betreut wurden. Der Hinweis auf die

jeweilige Versuchsnummer findet sich in den nachfolgend

dargestellten Ergebnissen immer in den Kapitelüberschriften.

Eigene Untersuchungen zur Blendung 73

Tabelle 6.1: Übersicht über die vom Autor betreuten Arbeiten (Kapitel 10)

Ort Nr. Datum Anzahl Schein-werfer

Unab-hängige Variable

Ab-hängige Variable

Völker &

Labor B1 07/03 2 Lampenart Cth, tR Kliebisch135

B2 11/03 4 Eg Cth; tR; Urteil

Freyer136

B3 11/03 4 Lg Cth; tR; Urteil

Freyer

B4 11/03 4 Vorfeld Cth; tR; Urteil

Freyer

Lichtkanal mit realen Schein-werfern

B5 02/00 26 Umfeld Urteil, letzte Tafel

Meyborg137

B6 02/00 21 Reale SW Urteil, Cth

Meyborg

B7 07/00 4 Farbraum Urteil Grote138

B8a 07/00 15 Reale SW Urteil Grote

B8b 10/00 17 Reale SW Urteil Grote

B9 02/03 17 Reale SW Urteil, Cth

Löscher139,140

B12 06/03 6 mit je 8 Einstel-lungen

Reale SW Urteil, Cth

Kley, Locher

Lichtkanal mit Modell-

B10 05/04 3 Eg, dsw, Lg Urteil, BCD, Cth

Raphael141

scheinwerfern B11 05/04 18 Modell SW Urteil, Cth

Raphael

135 Kliebisch; Stahl 2003 136 Freyer 2004 137 Meyborg 2000 138 Grote 2001 139 Löscher 2002 140 Löscher 2003 141 Raphael 2004


6.2 Experimenteller Aufbau

Die durchgeführten Untersuchungen teilen sich in

Laborversuche, Lichtkanalversuche mit Modellscheinwerfern und Lichtkanalversuche mit realen Scheinwerfern.

6.2.1 Aufbau der Laborversuche

Im Schwarzen Labor befanden sich entsprechend Abbildung 6.1

[nach Luthmann142] ein Videoprojektor, vier Diaprojektoren und

ein Mesoptometer. Diese Geräte wurden für die Darstellung der

Sehobjekte genutzt. Die Versuchsperson saß auf einem Stuhl im

Abstand von 4 m zur Projektionswand. Bei allen Sehaufgaben

wurde eine Stütze zur Fixierung des Kopfes verwendet.

Als Fixationspunkt diente ein roter Laserpunkt in 1,15 m Höhe,

dessen Leuchtdichte so eingestellt war, dass er beim Betreten des

Raumes nicht, dafür aber nach einer Adaptationszeit von

142 Luthmann 2002

Abbildung 6.1: Schwarzes Labor mit Versuchsaufbauten; die Position des Videoprojektors entsprach in einigen Versuchen der unteren Diaprojek-torposition [Luthmann, 2002]


10 Minuten für alle Versuchspersonen gut sichtbar war. Der

Fixationspunkt entsprach dabei dem Fluchtpunkt der Straße. In

diesem wurden durch die Diaprojektoren 1 und 2 bei allen

Versuchen die Sehzeichen dargeboten. Tabelle 6.2 zeigt die

geometrischen und photometrischen Daten des Schwarzen Labors.

Tabelle 6.2: Geometrische und photometrische Daten des schwarzen Labors [Luthmann, 2002]

Beobachter-wand

Projektions-wand

Seitenwände Decke Boden

Breite in m 4,6 1,43 12 - -

Höhe in m 2,9 1,45 2,9 - -

Diffuser Reflexions-grad in %

90,6 77,4 3 2,2 2,7

Mit diesen Daten konnte das Schwarze Labor auf der weißen

Projektionswand auf eine Adaptationsleuchtdichte unter

0,001 cd/m² abgedunkelt werden.


6.2.2 Aufbau der Versuche im Lichtkanal

Der Lichtkanal der Firma Hella KGaA Hueck &Co. stellt eine 140 m

lange und 11 m breite überbaute Straße dar (Abbildung 6.2).

Seine Höhe beträgt 4,2 m, die Breite jeder Fahrspur 3,75 m. Decke

und Wände sind schwarz gestrichen. Die Straßendeckschicht weist

einen mittleren Leuchtdichtekoeffizienten von qm = 0,07 cd/(m² lx)

auf. Die Fahrbahnmarkierungen bestehen aus weißen retro-

reflektierenden Matten, die einzeln auf die Straßendecke gelegt

werden können. Da die Deckschicht weder einer Verkehrs-

belastung noch der Witterung ausgesetzt ist, können konstante

Versuchsbedingungen vorausgesetzt werden.

Durch eine drehbare Walze (Abbildung 6.3) können ca. 30

Scheinwerfer miteinander verglichen werden.

Abbildung 6.2: Lichtkanal mit Sehzeichen und Gegenblender


Die Standardanbauhöhe beträgt 0,65 m. Vor dem Versuch werden

alle Scheinwerfer mit einem Lasermesssystem entsprechend der

ECE-Regelung 48143 eingestellt und ausgerichtet. Während des

Versuches dauert der Wechsel zwischen zwei Scheinwerfern (Aus-

schalten - neuen Scheinwerfer positionieren - Einschalten) etwa 30

bis 120 Sekunden. Die Spannungsversorgung entspricht der

stabilisierten Versorgung im Kfz (13.2 V). Zur speziellen

Aufhellung der Vorfeldleuchtdichte steht ein Rack mit dimmbaren

Arbeitsscheinwerfern in einer Höhe von 3 m zur Verfügung.

Für die Blendungsbewertung (Abbildung 6.4) saßen die Versuchs-

personen auf der gegenüberliegenden Fahrspur in einer Entfer-

nung von 50 m mit Blickrichtung zur Walze (Scheinwerfer), was

mit der kritischen Position B50L des ECE-Messschirms überein-

stimmt. Auf der Höhe der Walze auf der Fahrbahn der Versuchs-

personen stand für die Bestimmung des Schwellenkontrastes ein

143 ECE R48

Abbildung 6.3: Drehbare Walze mit montierten Scheinwerfern im Lichtkanal


Monitor, auf welchem Landoltringe präsentiert wurden. Für die Blendbeurteilung des Modellscheinwerfers mit variablem Durch-messer [B11] musste die Beobachtungsentfernung auf 25 m reduziert werden, um entsprechende Blendbeleuchtungsstärken (bis 3 lx) für die kleinen Durchmesser zu erhalten. Der Schein-werfer selbst befand sich dabei auf der Linie Punkt B50L – Beobachter.

Tabelle 6.3 zeigt die Testscheinwerfer nach Systemen aufge-schlüsselt. Bei der Auswahl wurde darauf geachtet, dass ein

Abbildung 6.4: Versuchsaufbau im Lichtkanal


möglichst breites Spektrum an Scheinwerfern präsentiert werden

konnte.

Tabelle 6.3: Technische Daten der verwendeten Scheinwerfer

Halogenscheinwerfer mit Gasentladungs-scheinwerfer mit

Lampentyp H1 H4 H7 D2S D2R

System Projektion Reflexion Projektion Reflexion

Abschluss-scheibe

klar Streuscheibe klar Streuscheibe

Anzahl 2 1 2 4 4 6 2

Neben den realen Scheinwerfern wurde ein spezieller Modell-

scheinwerfer eingesetzt, welcher im Gegensatz zu den realen

Scheinwerfern eine homogene kreisrunde leuchtende Fläche

besaß. Als Lichtquelle dienten mehrere H7-Lampen (Halogen-

lampen), die sich hinter einer diffusen Milchglasscheibe befanden.

Über die Veränderung ihrer Lampenspannung ließ sich die mittlere

Blendleuchtdichte zwischen 4.000 cd/m² und 10 Mcd/m² stufenlos

einstellen. Zudem ließ sich die Größe der leuchtenden Fläche

mittels Blenden in sechs Stufen zwischen 30 und 610 mm

verändern. Damit konnten Blendbeleuchtungsstärken in 25 m

zwischen 0,5 und 3 lx eingestellt werden.

Die Blendbeleuchtungsstärke wich im Vorversuch zwischen linkem

und rechtem Beobachter in einer Blendentfernung von 50 m bei

kleineren Scheinwerfern (3–12 cm) um maximal 16 % ab, während

sie bei großen Scheinwerfern nur eine Abweichung von 8 % zeigte.

Um die Scheinwerfer einer ausreichenden Anzahl an

Versuchspersonen präsentieren zu können, wurden diese

Abweichungen in Kauf genommen.


6.3 Versuchspersonen

Tabelle 6.4 gibt die Anzahl der beteiligten Versuchspersonen

wieder. Da das Alter bekanntlich einen signifikanten Einfluss auf

die Sehleistung und das Blendempfinden hat, wurde eine

altersheterogene Zusammensetzung der Stichprobe angestrebt.

Ziel war es, die Alterspyramide von Kraftfahrern abzubilden.

Tabelle 6.4: Zahl der an den verschiedenen Versuchen beteiligten Versuchspersonen (Fernvisus binocular; mit Rodenstock R20 gemessen)

Unter-suchungen

Nr. zusam-men mit

An-zahl

männ-lich

weib-lich

Alter Alter (MW mit 1+SD)

Visus < 0,8

Brille

Labor B1 Kliebisch 40 30 10 20–63 39,5 ± 13,6

0 22

B2 Freyer 40 33 7 23–63 35,7 ± 13,3

0 19

B3 Freyer 40 36 4 17–51 26,7 ± 7,0

0 15

B4 Freyer 40 31 9 16–66 36,8 ± 16,7

0 24

Lichtkanal B5 Meyborg 10 10 0 24–36 - 0 -

mit realen B6 Meyborg 10 9 1 25–31 - 0 -

Schein- B7 Grote 8 - - - - 0 -

werfern B8a Grote 10 10 0 23–36 28,7 ± 4,8

0 4

B8b Grote 7 - - 22–34 - 0 -

B9 Löscher 20 12 8 20–56 32,4 ± 11,9

0 11

Lichtkanal mit Modell-

B10 Raphael 17 16 1 23–37 26,6 ± 3,9

9

schein-werfern

B11 Raphael 38 32 6 23–64 38,9 ± 14,6

6 18

Alle Testpersonen wurden auf Fehlsichtigkeit gemäß Tabelle 6.5

geprüft. Verordnete Brillen und Kontaktlinsen waren während der

Versuche zu tragen.


Tabelle 6.5: Prüfgrößen, Messgeräte und Bedingungen für die Teilnahme an den Versuchen

Prüfgröße Gerät Bedingung

Kontrastempfindlichkeit VISTECH-Sehtafel Innerhalb des Normalbereiches

Formempfindlichkeit Sehtestgerät R27 von Rodenstock

Fernsehschärfe ≥ 0,8

Farbfehlsichtigkeit Ishihara Farbsehtafeln Alle Tafeln fehlerfrei erkennen

6.4 Verwendete Methoden und Verfahren

Tabelle 6.6 gibt einen Überblick, welche der im Kapitel 2

vorgestellten Methoden in Abhängigkeit vom Untersuchungsziel

und der damit verbundenen Operationalisierung in den verschie-

denen Studien eingesetzt wurden. Eine kurze Begründung der

gewählten Methode erfolgt in den Unterkapiteln.

Tabelle 6.6: Übersicht über die eingesetzten Methoden und Parameter-kombinationen

Ort Unab-hängige Variable

Physiologische Blendung

Psychologische Blendung erhoben mit

ΔCth mittels Grenzmethode

tR Katego-rienzu-ordnung

Herstellungsme-thode

Kon-stanzmethode

Identifi-kation

Detek-tion

Labor Eg X - X - - -

Alter X - X - - -

Lg/A X - - X - -

Lichtquelle X - X - - -

Lichtkanal mit Eg X - - X X X

Modellschein- Alter X - - X - -

werfern Lg/A X - - X - -

Lh X - - X - -

Lichtkanal mit Eg X X - X - -

realen Schein- Alter X - - - - -

werfern Lg/A X X - X - -

Lichtquelle - - - X - -


6.5 Versuchsablauf

Der Versuchsablauf war unter allen Versuchsbedingungen

identisch. Lediglich die eingesetzten Methoden variierten.

Zunächst wurde die Versuchsperson gebeten, Platz zu nehmen.

Während einer Adaptationszeit von ca. 10 min in nahezu lichtloser

Umgebung folgte die Erklärung des Versuchs und der

Versuchsaufgabe. Im Falle der Ermittlung von Schwellen-

kontrasten bzw. der Reaktionszeit wurde das verwendete

Sehzeichen Landoltring bzw. die Detektionsaufgabe einer grauen

Tafel eingeführt. Für die Ermittlung der psychologischen Blendung

erfolgte je nach verwendetem Versuchsdesign die Erläuterung der

de-Boer-Skala, der Herstellungs- oder Konstanzmethode.

Anschließend wurden alle Versuchspersonen trainiert, in dem sie

verschiedene Blendquellen beurteilen sollten, ohne dass diese

gewertet wurden. Nach einer Trainingszeit von ca. 5 Minuten

begann die Darbietung der zu wertenden Blendquellen. Diese

wurden zwischen den Versuchspersonengruppen randomisiert

dargeboten. Die Gesamtversuchszeit lag zwischen ein und zwei

Stunden. Um die Tendenzkonstanz sicherzustellen, wurde geprüft,

ob die funktionelle Abhängigkeit zwischen Empfinden und

vorgegebenen Versuchsparametern konstant ist. Dies erfolgte

mithilfe einer z-Transformation der ersten und zweiten Messung.

Wenn eine Tendenzkonstanz vorliegt, muss sich ein linearer

Zusammenhang ergeben. Dies traf auf alle hier dargestellten

Untersuchungen zu.


6.6 Ergebnisse aus den Laborversuchen

6.6.1 Schwellenkontrast als Maß für die physiologische Blendung

Wie bereits in Kapitel 2 erwähnt, stellt die Bestimmung des

Schwellenkontrastes eines der ältesten und am häufigsten

angewendeten Verfahren zur Messung der physiologischen

Blendung dar. Durch die abgestützte Streuleuchtdichtetheorie

besitzt dieses Verfahren zudem eine fundierte physiologische

Basis.

6.6.1.1 Einfluss der Blendbeleuchtungsstärke [B2]

Die bekannte Abhängigkeit des Schwellenkontrastes von der

Blendbeleuchtungsstärke zeigt Abbildung 6.5.

Abbildung 6.5: Abhängigkeit des Schwellenkontrastes von der Blendbeleuchtungsstärke mit einfacher Standardabweichung [B2]


Ergebnisse:

Mit zunehmender Blendbeleuchtungsstärke steigt der Schwellenkontrast. Die Varianzanalyse (Tabelle 6.7) bestätigte das Ergebnis als hoch signifikant (p = 0,000).

Blendbeleuchtungsstärken über 0,7 lx führen dazu, dass Sehzeichen mit großen Kontrasten (C = 0,96) nicht mehr von allen Versuchspersonen erkannt werden (Abbildung 6.6).

Besonders auffällig zeigt sich die höhere Blendempfind-lichkeit bei älteren Personen (hier die Gruppe der über 35-jährigen).

Tabelle 6.7: Tests der Innersubjekteffekte, Beleuchtungsstärke [B2]

Quelle Quadrat- summe vom Typ III

df Mittel der Quadrate

F-Wert

Signifikanz

Eg (Sphärizität angenommen)

3,478 3 1,159 116,7 0,000

Abbildung 6.6: Relative Anzahl der Versuchspersonen, die Sehzeichen mit dem maximal möglichen Kontrast von 0,96 erkannt haben [B2]


6.6.1.2 Einfluss des Alters [B2]

Tabelle 6.8 zeigt die Mittelwerte mit ihrer einfachen Standard-

abweichung, Tabelle 6.9 das Ergebnis der Varianzanalyse und

Tabelle 6.10 die Interaktion zwischen beiden Altersgruppen.

Tabelle 6.8: Mittelwert (MW) des Schwellenkontrastes mit einfacher SD bei zunehmender Blendbeleuchtungsstärke, gruppiert nach Alter [B2]

Cth Eg in lx 0 lx 0,35 lx 0,7 lx 1,5 lx

Alter < 35 MW 0,160 0,282 0,344 0,538

SD 0,039 0,075 0,101 0,147

Alter ≥ 35 MW 0,187 0,357 0,492 0,755

SD 0,030 0,097 0,141 0,214

Abweichung MW -0,027 -0,075 -0,148 -0,217

Tabelle 6.9: Varianzanalyse bezüglich der Altersgruppen [B2]

Quelle Quadratsumme vom Typ III


F-Wert Signifikanz

Altersgruppe 0,417 1 k.A. 15,9 0,000

Tabelle 6.10: Tests der Zwischensubjekteffekte: Blendbeleuchtungsstärke, Alter [B2]



F-Wert Signifikanz

Eg – Alter (Sphärizität angenommen)

0,159 3 5,306E-02 6,2 0,001

Ergebnisse:

Bei ausgeschalteter Blendquelle (0 lx) zeigen sich kaum Unterschiede zwischen den Mittelwerten der Schwellen-kontraste beider Altersgruppen.

Bei eingeschalteter Blendquelle ist der Einfluss des Alters und die Interaktion zwischen beiden Altersgruppen statistisch hoch signifikant.

Der Einfluss steigt mit zunehmender Blendbeleuchtungs-stärke.


Der Versuch B2 bestätigt den starken Einfluss der Beleuchtungs-

stärke (Kapitel 3.2.1) und des Alters (Kapitel 3.2.6) auf den

Schwellenkontrast und damit auf die physiologische Blendung.

6.6.1.3 Einfluss der Größe bzw. der Blendleuchtdichte der

Blendquelle [B3]

Wie durch die mathematischen Zusammenhänge von Blendleucht-

dichte, Fläche und Blendbeleuchtungsstärke festgelegt, ist der

Einfluss der Blendleuchtdichte nicht unabhängig vom Einfluss der

Fläche bei gleicher Blendbeleuchtungsstärke zu untersuchen. Aus

einer vorgegebenen leuchtenden Fläche ergibt sich eine bestimmte

Blendleuchtdichte und umgekehrt. Bei vielen klassischen

Versuchen wurde mit der Veränderung der Blendbeleuchtungs-

stärke in der Regel auch die Blendleuchtdichte der Blendquelle

verändert, sodass über den singulären Einfluss der Blendleucht-

dichte keine Aussage möglich ist.

Abbildung 6.7 zeigt den Schwellenkontrast als Funktion der

mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers und Abbildung 6.8

den gleichen Schwellenkontrast über dem Scheinwerferdurch-

messer.


Abbildung 6.8: Schwellenkontrast in Abhängigkeit vom Durchmesser des Scheinwerfers bei 1 lx [nach B3]

Abbildung 6.7: Schwellenkontrast in Abhängigkeit von der Blendleucht-dichte des Scheinwerfers ±1SD bei 1 lx Blendbeleuchtungsstärke [nach B3]


Ergebnisse:

Der Schwellenkontrast steigt bei konstanter Blendbeleuch-tungsstärke geringfügig mit der Blendleuchtdichte des Scheinwerfers.

Bei einer Verzehnfachung des Durchmessers sinkt der Schwellenkontrast um 15 %.

Der Einfluss der Blendleuchtdichte ist damit zwar nicht sehr groß, aber hoch signifikant (Tabelle 6.11) und vergleichbar mit dem Einfluss des Alters.

Tabelle 6.11: Tests der Innersubjekteffekte, Blendleuchtdichte [B3]



F-Wert Signifikanz

Lg Sphärizität angenommen

0,153 2 7,646E-02 18,9 0,000

Das Ergebnis des Versuches B3 weicht von den in Kapitel 3.2.3

zitierten Ergebnissen ab. Hintergrund dürfte der deutlich kleinere

Wertebereich der untersuchten Scheinwerfergrößen in der

Literatur sein.

6.6.1.4 Einfluss der Lampenart [B1]

Abbildung 6.9 zeigt die Abhängigkeit des Schwellenkontrastes von

Halogen- und Gasentladungslampen und Alter. Tabelle 6.12 sind

die Mittelwertunterschiede zwischen den Altersgruppen und

zwischen den Lichtquellen zu entnehmen.


Tabelle 6.12: Mittelwerte des Schwellenkontrastes von Halogen- und Gasentladungslampen in den Altersgruppen unter und über 40 Jahre (*..Mittelwertunterschied nicht signifikant), Eg = 0,35 lx [B1]

MW alle VP

∆ der MW aller VP

Alter unter 40

Alter über 40

∆ Altersgruppen

Cth H7 0,397 ± 0,11

0,043 (p=0,7%)

0,33 ± 0,069

0,46 ± 0,108

0,126 (p=0,1%)

Cth D2S 0,44 ± 0,158

0,379 ± 0,113

0,50 ± 0,176

0,121 (p=1,3%)

Ergebnisse:

Der Schwellenkontrast unterscheidet sich geringfügig, aber statistisch signifikant zwischen Halogen- und Gasentla-dungslampen sowohl in der Gruppe der unter 40-jährigen als auch in der Gruppe der über 40-jährigen.

Der Einfluss des Alters ist beim Vergleich der beiden hier dargestellten Altersgruppen sehr viel stärker als der Einfluss der Lichtquelle.

Abbildung 6.9: Schwellenkontrast in Abhängigkeit von Halogen- und Gasentla-dungslampen bei dauerhafter Blendung in zwei Altersgruppen (20 .. 39 und 40 .. 63 Jahre), EB = 0,35 lx [nach B1]


Aufgrund der geringen Unterschiede zwischen den einge-setzten Lichtquellen kann man von statistisch signifikanten, aber praktisch nicht relevanten Unterschieden sprechen.

Da im Laborversuch B1 unter kontrollierten Bedingungen nur sehr

geringe Unterschiede gefunden wurden, ist es nicht verwunderlich,

dass andere Autoren in Feldversuchen keine Unterschiede fanden

(Kapitel 3.2.4).

6.6.2 Readaptationszeit als Maß der physiologischen Blendung

Neben dem Schwellenkontrast wird für die Messung der physiolo-

gischen Blendung auch die Readaptationszeit verwendet. Um zu

prüfen, ob die gefundenen Ergebnisse bezüglich des Schwellen-

kontrastes auch für die Readaptationszeit gelten, wurde im Ver-

such B2 auch diese Größe untersucht. Der Bereich der Blendbe-

leuchtungsstärke wurde dabei wesentlich größer gewählt, als für

die Untersuchungen des Schwellenkontrastes, da aus Vorver-

suchen bereits eine deutlich geringere Effektstärke bekannt war.



Die Abhängigkeit der Readaptationszeit von der Blendbeleuch-

tungsstärke am Auge wird in Abbildung 6.10 dargestellt.

Ergebnis:

Es ist zu erkennen, dass mit steigender Blendbeleuchtungs-stärke die Readaptationszeit wie erwartet ansteigt.

Die statistische Auswertung ergab, dass dieser Effekt für die

gesamte Stichprobe hoch signifikant ist (Tabelle 6.13: p = 0,000).

Tabelle 6.13: Tests der Innersubjekteffekte, Blendbeleuchtungsstärke [B2]



F-Wert Signifikanz

Eg Sphärizität angenommen

5,720 2 2,860 13,6 0,000

Abbildung 6.10: Readaptationszeit in Abhängigkeit von der Blendbeleuchtungsstärke mit einfacher Standardabweichung [nach B2]



Abbildung 6.11 zeigt als zusätzlichen Parameter das Alter.

Ergebnisse:

Das Alter zeigt einen hoch signifikanten Einfluss auf die Blendung (p = 0,000).

Eine fast 2 Sekunden längere Readaptationszeit brauchen die über 35-jährigen bei einer Blendbeleuchtungsstärke von 12 lx, was bei einer gefahrenen Geschwindigkeit von 100 km/h 55 m bedeutet.

Tabelle 6.14: Tests der Zwischensubjekteffekte, Blendbeleuchtungsstärke, Alter [B2]


df Mittel der Quadrate F-Wert Signifikanz

Alter 69,931 1 k.A. 21,3 0,000

Abbildung 6.11: Readaptationszeit in Abhängigkeit von der Blendbe-leuchtungsstärke und vom Alter [nach B2]


Um zu überprüfen, ob der geringe Anstieg der jüngeren Gruppe

nicht zufälliger Natur ist, wurde für diese Gruppe eine zusätzliche

Varianzanalyse durchgeführt (Tabelle 6.15).

Tabelle 6.15: Tests der Innersubjekteffekte, Blendbeleuchtungsstärke, Probanden unter 35 [B2]



F-Wert Signifikanz


0,000 2 0,303 3,6 0,035

Tabelle 6.16 gibt die Interaktion zwischen den Altersgruppen

wieder.

Tabelle 6.16: Interaktion zwischen den Altersgruppen [B2]



F-Wert Signifikanz


2,838 2 1,419 8,0 0,001

Ergebnisse:

Der Einfluss der Blendbeleuchtungsstärke zwischen 2 und 12 lx auf die Readaptationszeit ist bei den Jüngeren gering, aber statistisch signifikant (p = 0,035).

Je älter die Beobachter sind, desto stärker wirkt sich die Blendbeleuchtungsstärke auf die Readaptationszeit aus.

Die Ergebnisse des Versuches B2 zeigen ein ähnliches Verhalten

der Readaptationszeit gegenüber der Blendbeleuchtungsstärke

wie der Schwellenkontrast. Allerdings ist der Anstieg mit zuneh-

mender Beleuchtungsstärke deutlich geringer. Die Operationali-

sierung der physiologischen Blendung mittels Schwellenkontrast

ist daher deutlich sensitiver als die Verwendung der Readapta-

tionszeit.

Interessant ist zudem, dass sich in der Gruppe der unter 35-

jährigen die Readaptationszeit in dem untersuchten Bereich


praktisch kaum ändert. Erst bei der Gruppe der über 35-jährigen

zeigt sich ein deutlicher Zusammenhang. Letzteres Ergebnis findet

sich auch bei den beiden im Kapitel 3.2.6 zitierten Autoren.

6.6.2.3 Einfluss der Lampenart [B1]

Abbildung 6.12 zeigt den Mittelwert der Readaptationszeit mit

einfacher Standardabweichung.

Ergebnis:

Die Unterschiede der Readaptationszeit zwischen Halogen- und Gasentladungslampen sind in beiden Altersgruppen so gering und statistisch nicht signifikant (Tabelle 6.17), dass ein Einfluss der Lichtquelle auf die Reaktionszeit nicht unterstellt werden kann.

Abbildung 6.12: Readaptationszeit in Abhängigkeit von Halogen- und Gasentladungslampen in zwei Altersgruppen (<40 und ≥40 Jahre) [B1]


Tabelle 6.17: Mittelwerte der Readaptationszeit bei Halogen- und Gasentladungslampen in den Altersgruppen unter und über 40 (*..Mittelwertunterschied nicht signifikant) [B1]

MW alle VP

∆ der MW aller VP

Alter unter 40

Alter über 40

∆ Altersgruppen

tR H7 2,83 ± 1,56

0,11 (p=49%)* 2,20 ± 0,79

3,47 ± 1,88

1,27 (p=1%)

tR D2S 2,95 ± 1,42

2,34 ± 0,74

3,55 ± 1,67

1,21 (p=0,6%)

Wie die Ergebnisse aus dem Versuch B1 zeigen, ist die Readap-

tationszeit als Maßzahl für die physiologische Blendung nicht

geeignet, um Unterschiede zwischen den Systemen zu finden.

6.6.3 De-Boer-Skala als Maß für die psychologische Blendung


Blendquelle [B3]

In diesem Versuch wurde die Blendbeleuchtungsstärke am Auge

bei 1 lx konstant gehalten und die mittlere Blendleuchtdichte einer

homogenen Blendquelle zwischen 5.000 und 500.000 cd/m²

variiert. Abbildung 6.13 zeigt die Veränderung des Blendurteils für

den genannten Bereich. Abbildung 6.14 stellt dasselbe Blendurteil

über der dazugehörigen Scheinwerferfläche dar.


Abbildung 6.13: de-Boer-Blendurteil in Abhängigkeit von der Blendfläche mit 1 SD bei 1 lx [nach B3]

Abbildung 6.14: de-Boer-Blendurteil in Abhängigkeit von der Blendleuchtdichte des SW mit 1 SD bei 1 lx [nach B3]


Tabelle 6.18 präsentiert das Ergebnis der Varianzanalyse.

Tabelle 6.18: Tests der Innersubjekteffekte, Blendleuchtdichte [B3]



F-Wert Signifikanz

Lg Sphärizität angenommen

87,794 2 43,897 70,3 0,000

Ergebnisse:

Die Blendung wird mit zunehmender Blendleuchtdichte störender empfunden (hoch signifikant (p = 0,00)).

Je größer der Scheinwerfer, desto geringer ist die Blendung. Verzehnfacht sich die Blendleuchtdichte, steigt die Blend-

bewertung um 0,7 bzw. eine Stufe. Blendleuchtdichten von 5.000 cd/m² werden als gering bis

erträglich eingestuft. Blendleuchtdichten von 500.000 cd/m² führen zum Urteil:

„Blendung erträglich bis störend“. Die Darbietungsreihenfolge der Blendquellen hat keinen

Einfluss auf die Blendbewertung (p = 0,668).

Wie Kapitel 4.2.3 zeigt, sind die Aussagen über einen separaten

Einfluss der Blendleuchtdichte in der Literatur sehr diffus.

Während die Ergebnisse von Lindae144 von einem deutlichen

Einfluss sprechen, konnten andere Autoren (Sivak145,

Alferdinck146) nur einen geringen oder (Schmidt-Clausen147,

Schmits148) gar keinen Einfluss finden. Die vorliegenden

Labordaten bestärken nun die Seite der Befürworter. Auch wenn

der Einfluss der Blendleuchtdichte schwächer als der Einfluss der

Beleuchtungsstärke ist, so ist er klar vorhanden.

144 Lindae 1970a 145 Sivak et al. 1988 146 Alferdinck und Varkevisser 1991 147 Schmidt-Clausen und Bindels 1974 148 Schmits 1989


6.7 Ergebnisse zu den Lichtkanalversuchen mit einem Modellscheinwerfer

Nach den Laborversuchen sollte nun geprüft werden, ob die dort

gewonnenen Ergebnisse auf reale Scheinwerfer übertragbar sind.

Dazu wurden sowohl der Versuchsort als auch die Blendquelle

getauscht. Als Versuchsort wurde der Lichtkanal (Kapitel 6.2.2)

gewählt. Als Versuchsscheinwerfer diente zunächst ein Modell-

scheinwerfer, für welchen sich die beiden Parameter Blend-

leuchtdichte und Größe der leuchtenden Fläche definiert einstellen

ließen. Zudem besaß er eine homogene Blendleuchtdichte.

Um die interindividuellen Streuungen während des Versuches zu

reduzieren, bot man den Versuchspersonen Ankerreize an. Die

Blendbeleuchtungsstärke für den Ankerreiz „unmerkliche Blen-

dung“ betrug 0,1 lx, für den Ankerreiz „untolerierbare

Blendung“ 9 lx.


6.7.1.1 Vergleichende Betrachtung aller Einflussfaktoren

Tabelle 6.19 zeigt die Ergebnisse der Varianzanalyse für die

Schwellenkontrastuntersuchungen aus dem Lichtkanal, verglichen

mit den Ergebnissen der Laborversuche. Die Veränderungen der

Einflussgrößen werden in den folgenden Unterkapiteln diskutiert.


Tabelle 6.19: Ergebnisse der Varianzanalyse für die Schwellenkontrast-untersuchung; F-Werte und Signifikanzen für die unabhängigen Variablen und deren Interaktionen; x*y kennzeichnet den Interaktionseffekt zweier Variablen

Blendurteil Lichtkanal [B11] Labor [B2, B3]

Effekt F-Wert Signifikanz F-Wert Signifikanz

D 6,8 0,000 18,9 0,000

Eg 340,1 0,000 116,8 0,000

Eg*D 5,9 0,000 k.A. k.A.

D*Altersgruppe 2,1 0,013 k.A. k.A.

Eg*Altersgruppe 3,0 0,056 6,2 0,001

Altersgruppe 7,1 0,011 15,9 0,000


Ergebnisse der Varianzanalyse

Die Blendbeleuchtungsstärke ist die bestimmende Größe für die Veränderung der Kontrastschwelle. Demgegenüber fallen alle anderen F-Werte deutlich geringer aus.

Es gibt einen deutlichen Interaktionseffekt zwischen Blendbeleuchtungsstärke und Durchmesser der Blendquelle (Eg * D): Je höher die Blendbeleuchtungsstärke Eg, desto größer der Einfluss der Blendquellengröße (Abbildung 6.15).


Ergebnisse der Varianzanalyse (Altersgruppe 1 < 40 Jahre, Alters-

gruppe 2 ≥ 40 Jahre):

Der Einfluss des Alters nimmt gegenüber den Laborver-suchen ab.

Der Einfluss der Altersgruppe ist mit p = 0,011 hoch signi-fikant und

in etwa genauso stark wie der Einfluss der Blendquellen-größe.



Blendquelle [B11]

Abbildung 6.15 zeigt den Schwellenkontrast über dem Logarith-

mus der mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers.

Abbildung 6.16 denselben Schwellenkontrast über dem Durch-

messer der Blendquelle.

Abbildung 6.15: Schwellenkontrast in Abhängigkeit vom Logarithmus der mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers und der retinalen Beleuchtungsstärke [nach B11]


Ergebnisse der Varianzanalyse sowie der Abbildung 6.15 und

Abbildung 6.16 :

Die Blendleuchtdichte bzw. die Größe der Blendquelle hat einen signifikanten Einfluss auf den Schwellenkontrast.

Er ist geringer als im Labor, aber hoch signifikant. Der Einfluss wirkt sich im Lichtkanal und damit auch auf der

Straße erst bei Beleuchtungsstärken über 0,5 lx aus, wie der steigende Determinationskoeffizient mit der Beleuchtungs-stärke belegt.

Da reale Scheinwerfer Durchmesser zwischen 40–200 mm besitzen, kann der Einfluss der Blendleuchtdichte bzw. der Größe der Blendquelle als praktisch nicht relevant eingestuft werden.

Vergleicht man die hier dargestellten Ergebnisse mit denen des

Labors [B3], so zeigen beide Versuche unterschiedliche Absolut-

werte, aber denselben Trend. Mit zunehmender Blendleuchtdichte

und konstanter Beleuchtungsstärke steigt der Schwellenkontrast.

Praktisch dürfte dieser Anstieg jedoch für reale Scheinwerfer-

systeme kaum relevant sein, da sie vom Durchmesser sehr viel

Abbildung 6.16: Schwellenkontrast über dem Durchmesser der Blend-quelle bei einer Beobachtungsentfernung von 25 m [nach B11]


geringer differieren, was wiederum durch die Untersuchungen aus

der Literatur (Kapitel 3.2.3) gedeckt ist.


6.7.2.1 Vergleichende Betrachtung aller Einflussfaktoren

Tabelle 6.20 gibt die Ergebnisse der Varianzanalysen für die

psychologische Blendung der Lichtkanal- und Laborversuche

wieder. Da im Labor nur der Einfluss der Blendleuchtdichte auf die

psychologische Blendung untersucht wurde, fehlen die

entsprechenden F-Werte. Die Veränderungen der Einflussgrößen

werden in den folgenden Unterkapiteln diskutiert.

Tabelle 6.20: Ergebnisse der Varianzanalyse für die psychologische Blendung; F-Werte und Signifikanzen für Blendbeleuchtungsstärke, Durchmesser und Altersgruppe und deren Interaktionen, '-' wurde nicht untersucht

Schwellenkontrast Lichtkanal [B11] Labor [B2, B3]

Effekt F-Wert Signifikanz F-Wert Signifikanz

D 95 0,000 70 0,000

Eg 429 0,000 - -

D*Altersgruppe 8,4 0,000 - -

Eg*Altersgruppe 0,6 0,566 - -

Eg*D 11,5 0,000 - -

Altersgruppe 0,2 0,631 - -

Sehhilfe 8,7 0,006 1 0,315

6.7.2.2 Einfluss der Beleuchtungsstärke [B11]

Abbildung 6.17 zeigt die psychologische Blendung als Funktion der

Blendbeleuchtungsstärke. Dargestellt sind sowohl die Mittelwerte

der Blendurteile aus den eigenen Untersuchungen als auch die

aanderer Autoren.


Ergebnisse:

Mit zunehmender Beleuchtungsstärke am Auge nimmt die psychologische Blendung zu. Das Ergebnis ist hochsigni-fikant (Tabelle 6.20).

Die Beleuchtungsstärke besitzt den höchsten Einfluss auf die psychologische Blendung, wie die F-Werte bestätigen.

Vergleicht man die Ergebnisse der eigenen Untersuchungen mit denen anderer Autoren, so fällt auf, dass sich bei identischem Trend, die absolute Bewertung unterscheidet.

6.7.2.3 Einfluss der Blendleuchtdichte bzw. der Größe der

Blendquelle [B11]

Abbildung 6.18 zeigt den Einfluss der Blendleuchtdichte auf die

psychologische Blendung für zwei Beleuchtungsstärken. In

Abbildung 6.19 sind die gleichen Daten über dem dazugehörigen

Durchmesser der Blendquelle abgetragen.

Abbildung 6.17: Blendurteile als Funktion der Beleuchtungsstärke im Vergleich mit weiteren Autoren [nach B11]


Abbildung 6.18: Psychologische Blendung über der mittleren Leuchtdichte der Scheinwerfer mit einfacher Standardabweichung [nach B11]

Abbildung 6.19: Psychologische Blendung über dem Durchmesser der Blendquelle in cm bzw. bei einem Abstand von 50 m in ° [nach B11]


Ergebnisse:

Mit zunehmender mittlerer Blendleuchtdichte der Blend-quelle nimmt die psychologische Blendung bei konstanter Blendbeleuchtungsstärke zu.

Für heute übliche Scheinwerfergrößen (40–200 mm Durch-messer) besteht ein signifikanter Einfluss der Blendquellen-größe auf das Blendurteil. Für diesen Bereich gilt: je kleiner der Scheinwerfer, desto größer die psychologische Blendung.

Für Blendquellen, deren Größe die heute übliche Schein-werferfläche deutlich übersteigt, verschwindet der Einfluss der Größe.

Im Vergleich mit der physiologischen Blendung hängt die Blendempfindlichkeit deutlich stärker von der Größe der Blendquelle ab, wie die F-Werte belegen (Tabelle 6.20) .

Neben den separaten Einflussgrößen Beleuchtungsstärke und leuchtende Fläche gibt es zwischen den beiden einen Interaktionseffekt (Eg*D), das heißt, je geringer die Blendbe-leuchtungsstärke (zwischen 0,5 und 3 lx), desto stärker wirkt sich die Blendleuchtdichte auf die psychologische Blendung aus.

6.7.2.4 Einfluss der Methode

Abbildung 6.20 zeigt den Vergleich der Ergebnisse zwischen Labor-

und Lichtkanalversuchen.


Ergebnisse:

Bei gleicher mittlerer Blendleuchtdichte und gleicher Blend-beleuchtungsstärke (1 lx) wird die Blendung im Labor bis zu einer halben de-Boer-Stufe strenger bewertet.

Vergleicht man die hier dargestellten Ergebnisse mit denen von Alferdinck149 und Sivak150, welche einen ähnlichen Bereich der Blendquellengröße getestet haben, so zeigt sich dort ein sehr viel geringerer Zusammenhang zwischen Blendquellengröße und Blendurteil.


Ergebnisse der Varianzanalyse:

Nach Tabelle 6.20 besitzt das Alter keinen Einfluss auf die psychologische Blendung (p = 0,63).

Dieses zunächst unerwartete Ergebnis ist methodisch bedingt.

Durch den Einsatz von Ankerreizen („diese Blendung ist unerträg-

149 Alferdinck und Varkevisser 1991 150 Sivak, Simmons, Flannagan 1990

Abbildung 6.20: Vergleich der Ergebnisse der Lichtkanalversuche [B11] und des Laborversuches [B3]; Blendbeleuchtungsstärke 1 lx


lich“; bzw. „diese Blendung ist unmerklich“) werden interindivi-

duelle Unterschiede reduziert.

Allerdings existiert ein signifikanter Interaktionseffekt zwischen den Faktoren der Blendquellengröße und der Altersgruppe (D * Altersgruppe).

In Abbildung 6.21 ist dieser Interaktionseffekt verdeutlicht.

Die Blendleuchtdichte hat für jüngere Beobachter einen

stärkeren Einfluss auf die psychologische Blendung als für ältere.

Möglicherweise ist dieses Ergebnis aber auch methodisch bedingt,

da die Ausnutzung der Skalen von jüngeren und älteren Probanden

unterschiedlich sein könnte.

Zusammenfassend beweist die Studie B11 den sehr deutlichen

Einfluss der Blendleuchtdichte auf die psychologische Blendung.

Abbildung 6.21: Blendurteil in Abhängigkeit von der Blendleuchtdichte und dem Alter für eine Blendbeleuchtungsstärke von 1 lx [nach B11]


6.7.2.6 Einfluss des Farbortes der Blendquelle [B7]

Für die Untersuchung des Farborteinflusses auf die Blendung

wurde mit transparenter blauer Klebefolie ein Halogenschein-

werferpaar (H7 blau) an den Farbort der Gasentladungslampe D2S

angepasst und mit gelber Klebefolie ein Gasentladungsschein-

werferpaar (D2S gelb) an den Farbort der Halogenglühlampe H7.

Zum genaueren Spektralangleich konnte als weiterer freier Para-

meter die Glühlampenversorgungsspannung der beiden „H7 blau“-

Scheinwerfer variiert werden. Dabei entwickelten die Schein-

werfer „D2S gelb“ durch Streueffekte in der Folie eine um 22 %

höhere mittlere Blendleuchtdichte als die ungefilterten D2S-

Scheinwerfer. Auch die Farbortanpassung entsprach eher einer mit

11 V betriebenen H7-Lampe. Die Farbortanpassung der „H7 blau“-

Scheinwerfer an das normale D2S-Spektrum gelang dagegen sehr

gut, wobei die mittlere Blendleuchtdichte um 17 % geringer war als

die der ungefilterten H7-Scheinwerfer.

Die Beurteilung der Blendung wurde im Lichtkanal mittels de-

Boer-Skala von 8 Versuchspersonen im Punkt B50L durchgeführt.

Abbildung 6.22 zeigt das Blendurteil über die beiden Lichtquellen

ohne und mit Farbortanpassung.


Ergebnisse:

Gasentladungsscheinwerfer sowohl ohne als auch mit Filter (auf Halogen angepasst) weisen eine um maximal eine de-Boer-Stufe höhere psychologisch Blendung auf als der Halogenscheinwerfer mit und ohne Filter.

Die geringfügig höhere Blendung für die Scheinwerfer „D2S gelb“

gegenüber der ungefilterten Version D2S lässt sich auf die um 2 %

höhere mittlere Blendleuchtdichte zurückführen.

Bei aller versuchsbedingten Messunsicherheit hat entsprechend

der Studie B7 der Farbort des Scheinwerfers einen nur geringen

Einfluss auf die psychologische Blendung.

6.7.2.7 Einfluss der unmittelbaren Hintergrundleuchtdichte einer

Blendquelle [B5]

Bekanntlich hat die Adaptationsleuchtdichte einen signifikanten

Einfluss auf das Blendurteil. Abbildung 6.23 zeigt die Blendurteile

als Funktion der unmittelbaren Hintergrundleuchtdichte einer

Blendquelle und der Größe des leuchtenden Hintergrundes.

Abbildung 6.22: Mittleres Blendurteil bei spektral unterschiedlich angepassten Scheinwerfern (14 V) [nach B7]


Ergebnisse:

Während bei geringen Hintergrundleuchtdichten die Blendung der Scheinwerfer etwas über 5 beurteilt wurde, ändert sich die Blendbewertung um fast 2 Bewertungsstufen auf knapp 7, wenn der unmittelbare Hintergrund aufgehellt wird und dieser eine Mindestgröße von 21 cm aufweist.

Dagegen bewirkt eine Aufhellung nur kleiner Hintergrund-bereiche kaum eine Blendungsreduktion.

Wie sich in Abbildung 6.23 bereits andeutet, gibt es bei der

Abhängigkeit vom Durchmesser ein Optimum der Umfeldleucht-

dichte. Dieses Optimum wurde mithilfe der Einstellmethode näher

bestimmt und ist in Abbildung 6.24 zu sehen.

Abbildung 6.23: Blendurteil in Abhängigkeit von der unmittelbaren Hintergrundleuchtdichte und vom Hintergrunddurchmesser [nach B5]


Ergebnisse:

Die beste Lösung stellt ein Umfeld von 30 cm Durchmesser mit einer Leuchtdichte von ca. 250 cd/m² dar.

Verringert man den Durchmesser des Scheinwerfers auf 21 cm, wird bereits eine Umfeldleuchtdichte von 850 cd/m² gewünscht.

Dies bedeutet, dass ein Umfeld mit dem dreifachen Durch-messer der nach außen wirksamen leuchtenden Fläche etwa 1/10 der mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers benötigt, um eine möglichst große Wirkung zu erzielen.

Schmale leuchtende Ringe, wie sie von einigen Fahrzeug-herstellern verwendet werden, können sicher aus Design-gründen interessant sein, für eine Blendungsreduktion sind sie wirkungslos. Hier wären deutlich größere Umfelder notwendig, die das Erscheinungsbild eines Projektions-systems vollständig verändern würden.

Abbildung 6.24: Gewünschte optimale Umfeldleuchtdichte in Abhängigkeit vom Durchmesser [nach B5]


6.7.3 BCD-Grenze als Maß für die psychologische Blendung

Neben der de-Boer-Skala wird auch die BCD-Grenze (Borderline

between comfort and discomfort glare) als Maß für die psycholo-

gische Blendung genutzt. Es wird von psychologischer Blendung

gesprochen, wenn der Grenzwert von „gerade noch annehmbarer“

zu „gerade unannehmbarer“ Blendung für das Urteil einer

größeren Beobachtergruppe überschritten wird. Auf der 9-stufigen

de-Boer-Skala wird hierfür häufig die „3“ gesetzt, die auch hier als

Vergleichswert herangezogen wird.

Im Folgenden werden die Ergebnisse für die Grenze „nicht-

tolerierbare Blendung“ sowohl mit der Herstellungsmethode als

auch mit der Konstanzmethode kurz dargelegt.

6.7.3.1 Herstellungsmethode [B10]

Abbildung 6.25 und Abbildung 6.26 zeigen für alle 17 Versuchs-

personen die Grenzblendbeleuchtungsstärken am Auge, die das

Blendempfinden „nicht tolerierbar“ für zwei unterschiedliche

Durchmesser (3 cm und 39 cm) hervorrufen.


Abbildung 6.25: Grenzblendbeleuchtungsstärken für das Blendurteil „nicht tolerierbar“ jeder Versuchsperson (7 Wiederholungen); d = 3 cm [B10]

Abbildung 6.26: Grenzblendbeleuchtungsstärken für das Blendurteil „nicht tolerierbar“ jeder Versuchsperson (4 Wiederholungen); d = 39 cm, [B10]


Ergebnisse:

Es existieren starke intraindividuelle Unterschiede, die deutlich von der Größe der Blendquelle abhängen.

Es gibt signifikante interindividuelle Unterschiede. Während beispielsweise einige Versuchspersonen eine Beleuchtungs-stärke von 1 lx für Blendquellen mit einem Durchmesser von 3 cm als „nicht tolerierbare Blendung“ einstuften, konnten andere dieses Gefühl selbst bei 3,75 lx noch nicht bestätigen.

Tabelle 6.21 zeigt die Mittelwerte und Mediane der Beleuchtungs-

stärken für das Blendurteil „nicht tolerierbare Blendung“ für die

drei untersuchten Durchmesser sowie deren mittlere Blendleucht-

dichten.

Tabelle 6.21: Blendbeleuchtungsstärken und Blendleuchtdichten für die Grenze „nicht tolerierbar“ [B10]

Durchmesser Blendquelle /°

Durchmesser Blendquelle /cm

Eg/ lx (Median)

Eg/ lx (Mittelwert) mit 1 SD

Lg (Mittelwert) des SW/ cd/m2

0,034 3 1,255 1,6 ± 0,9 1.416.000

0,138 12 2,730 3,6 ± 2,5 197.200

0,447 39 3,080 4,4 ± 3,4 23.050

Ergebnisse:

Die nicht mehr tolerierbare Blendung hängt signifikant von der Größe des Scheinwerfers ab.

Je größer die Blendquelle, desto höher darf die zulässige Blendbeleuchtungsstärke sein.

Dieser Fakt bestätigt einerseits die gefundenen Laborergebnisse

und zeigt anderseits einen Mangel in der bisherigen Bewertung der

psychologischen Blendung, die die Blendquellengröße nicht

berücksichtigt.

Aus der Summenhäufigkeit in Abbildung 6.27 lassen sich ent-

sprechende Grenzwerte für beliebige Summenhäufigkeitsniveaus


ableiten. Für die Bestimmung eines später verwendeten Anker-

reizes wird das 50 % Niveau verwendet.

Ergebnisse:

Die Messmethode ist reproduzierbar, wie die Wieder-holungsmessungen zeigen.

Die kleinste Blendquelle wird bereits bei 2 lx von 80 % der Versuchspersonen als „nicht tolerierbar“ eingestuft.

Größere Blendquellen rufen bei 2 lx lediglich bei 18 % bzw. 30 % der Versuchspersonen diesen Blendeindruck hervor.

6.7.3.2 Konstanzmethode [B10]

Die Bestimmung der „nicht tolerierbaren Blendung“ mittels

Konstanzmethode wurde mit den Blendquellengrößen 12 cm

(0,138°) und 39 cm (0,447°) durchgeführt. Die 24 Blendquellen

unterschiedlicher Größe und Blendbeleuchtungsstärke wurden mit

jeweils einer Wiederholung in einer Zufallsreihenfolge für jeweils

10 s dargeboten. Mittels Tastendruck kennzeichneten die

Abbildung 6.27: Summenhäufigkeit für das Blendurteil „nicht tolerierbare Blendung“ unterschiedlich großer Blendquellen [B10]


Versuchspersonen jene Blendquellen, welche für sie im

Straßenverkehr „nicht tolerierbar“ wären.

Ergebnisse:

Die kritische Blendbeleuchtungsstärke ist abhängig vom Durchmesser der Blendquelle.

Die ermittelten Absolutwerte nach der Herstellungs- und Konstanzmethode sind vergleichbar.

Aus den vorgestellten Versuchsergebnissen zur Bestimmung der

BCD-Grenze lassen sich klare Tendenzen zur Abhängigkeit des

Blendempfindens von der Blendquellengröße bzw. der Blend-

leuchtdichte ableiten.

6.7.4 Grenze der unmerklichen Blendung

Die Grenze der „unmerklichen Blendung“ wurde mit der Herstel-

lungsmethode bestimmt. Abbildung 6.28 zeigt deren Summen-

häufigkeit in Abhängigkeit von der Blendbeleuchtungsstärke.

Abbildung 6.28: Summenhäufigkeit für das Empfinden „unmerkliche Blendung“ in Abhängigkeit von der Blendbeleuchtungsstärke [B10]


Ergebnis:

Der Durchmesser der Blendquelle hat für die Grenze „unmerkliche Blendung“ einen geringeren Einfluss, als für das Blendurteil „nicht tolerierbare Blendung“.

Tabelle 6.22 zeigt den Median und die mittlere Beleuchtungsstärke,

welche für das Blendurteil „unmerklich“ für die untersuchten drei

Durchmesser angegeben wurden.

Tabelle 6.22: Beleuchtungsstärken für die Grenze „unmerkliche Blendung“ [B10]

Durchmesser SW/°

Median von Eg/lx

Mittelwert von Eg/lx

1 SD in lx

Lg in cd/m2

0,034 0,390 0,453 0,3073 409.000

0,138 0,560 0,599 0,3833 32.870

0,447 0,540 0,641 0,4886 3.350

Zusammenfassend lässt sich aus den Versuchsserien von B10 und

B11 ableiten, dass eine Blendbeleuchtungsstärke von 1 lx bei einer

gesehenen Scheinwerfergröße von 0,034° (Durchmesser 3 cm in

50 m) nicht tolerierbar ist. Dieser Wert steigt auf 3 lx, wenn die

Scheinwerfergröße 0,24° (Durchmesser 21 cm in 50 m) aufweist.

Diese Werte wurden jeweils unabhängig von der Erhebungs-

methode (Wert 3 auf der 9-stufigen de-Boer-Skala vs. BCD-Grenze)

ermittelt.

In Folge dieses Ergebnisses wird für die Ermittlung der

psychologischen Blendung die Methode Kategorienzuordnung

empfohlen, da sie im Vergleich zur Bestimmung der BCD-Grenze

mittels Konstanz- oder Herstellungsmethode sehr viel einfacher

und leichter zu handhaben ist.


6.8 Ergebnisse der Lichtkanalversuche mit realen Scheinwerfern

Neben den Labor- und Lichtkanalversuchen mit Versuchsschein-

werfern fanden auch verschiedene Untersuchungen mit realen

Scheinwerfern statt. Diese wurden ebenfalls im Lichtkanal

durchgeführt und dienten der Validierung der im Labor erhaltenen

Ergebnisse.

Dabei sind folgende Einschränkungen zu bedenken:

Blendleuchtdichte und Blendbeleuchtungsstärke können nicht unabhängig voneinander untersucht werden.

Die Blendleuchtdichte realer Scheinwerfer weist erhebliche Inhomogenitäten auf. Einzelne Blendleuchtdichtespitzen erreichen Werte von vielen Megacandela pro Quadratmeter. Bei Belichtung der Zapfen werden diese vollständig ausgebleicht. Eine einfache Mittelwertbildung aller Blendleuchtdichten des Scheinwerfers stellt daher eine sehr grobe Vereinfachung dar. Exakte Modelle für die Berücksichtigung solcher Blendleuchtdichtespitzen fehlen jedoch.

Darüber hinaus gibt es keine Kennzahl, welche die Inhomogenität der Blendleuchtdichte von Scheinwerfern beschreibt, welche somit als nicht kontrollierbarer Parameter in die Blendungsbewertung eingeht.

Letztendlich gibt es bisher kein rückführbares Messverfahren, mit dem sich die mittlere Blendleuchtdichte realer Scheinwerfer ermitteln lässt.

Unter den genannten Einschränkungen scheint eine Bewertung der

psychologischen Blendung realer Scheinwerfer zunächst wenig

sinnvoll. Dennoch soll hier ein erster Versuch unternommen

werden, das bisherige Wissen, welches aus Labor- und

Lichtkanaluntersuchungen mit dem Modellscheinwerfer stammt,

auf reale Scheinwerfer anzuwenden und damit die entsprechende

Blendbeurteilung besser interpretieren zu können.



6.8.1.1 Einfluss der Blendbeleuchtungsstärke [B6, B8, B9]

Abbildung 6.29 zeigt den mittleren Schwellenkontrast gruppiert

nach Halogen- und Gasentladungsscheinwerfern in Abhängigkeit

von der Blendbeleuchtungsstärke. Das Diagramm enthält die

Ergebnisse aller durchgeführten Untersuchungen zum Schwellen-

kontrast mit realen Scheinwerfern.

Ergebnisse:

Der Schwellenkontrast zeigt im untersuchten Blend-beleuchtungsstärkebereich von 0,1–1 lx weder für Halogen- noch für Gasentladungsscheinwerfer eine Abhängigkeit von der Blendbeleuchtungsstärke.

Die im Labor noch stark ausgeprägte und mit dem Modellscheinwerfer in Ansätzen vorhandene Abhängigkeit des Schwellenkontrastes von der Blendbeleuchtungsstärke

Abbildung 6.29: Mittlerer Schwellenkontrast der untersuchten Halogen- und Gasentladungsscheinwerfer als Funktion der Blendbeleuchtungsstärke


verschwindet bei der Bewertung realer Scheinwerfer vollständig.

Ein Grund für den fehlenden Zusammenhang dürfte in der Messmethode zu suchen sein. Die Blendbeleuchtungsstärke wurde im Lichtkanal ohne Tubus am Auge des Beobachters gemessen. Die sehr ungleichen Lichtverteilungen der Scheinwerfer führen in Teilen zu gleichen Blendbeleuch-tungsstärken, die sich aber aus unterschiedlichen Blendquellenraumwinkeln zusammensetzen. Die im Auge aufgrund der Blendung entstehende Schleierleuchtdichte besitzt demnach unterschiedliche Verteilungen im Glas-körper und wird somit nur schwer mit einer integral über eine Halbkugel erfassten Blendbeleuchtungsstärke korrelie-ren (auch wenn diese cosinus-bewertet ist).

Ein weiterer Grund könnte in der fehlenden Standar-disierung der Versuchsbedingungen liegen. Reale Schein-werfer varriieren nicht nur hinsichtlich ihrer Blendbeleuch-tungsstärke, sondern ebenso in ihrer mittleren Blendleucht-dichte und ihrer Blendleuchtdichteverteilung. Zudem ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Lichtstärke-verteilungskurven der Scheinwerfer sehr unterschiedliche Adaptationsbedingungen im näheren und weiteren Umfeld des zu beurteilenden Objektkontrastes.

6.8.1.2 Einfluss der Größe bzw. Blendleuchtdichte der Blendquelle

[B6, B8, B9]

In Abbildung 6.30 ist der Schwellenkontrast für Halogen- und

Gasentladungsscheinwerfer über der mittleren Blendleuchtdichte

aller Scheinwerfer abgetragen.


Ergebnisse:

Die mittlere Blendleuchtdichte der Scheinwerfer scheint ein deutlicherer Prädiktor für die Veränderung des Schwellen-kontrastes zu sein, als die zuvor beschriebene Blendbeleuch-tungsstärke.

Allerdings gibt es auch Versuchsreihen, die keinerlei Einfluss der Blendleuchtdichte auf den Schwellenkontrast nahelegen (Punktewolke rechts unten).

Da eine sichere Vorhersage des erwartbaren Schwellenkontrastes

im relevanten Fotometriebereich weder mit der Blendbeleuch-

tungsstärke noch mit der mittleren Blendleuchtdichte realer

Scheinwerfer möglich ist, können entsprechende Grenzwerte nur

aus Laborversuchen abgeleitet werden.

Abbildung 6.30: Schwellenkontraste über der mittleren Blendleuchtdichte der Scheinwerfer



6.8.2.1 Einfluss der Blendbeleuchtungsstärke [B6, B8, B9, B12]

Abbildung 6.31 zeigt die Blendurteile aller Untersuchungen mit

realen Scheinwerfern beim Blick in den Scheinwerfer (foveale

Blendung).

Abbildung 6.32 gibt die Blendurteile der gleichen Scheinwerfer

beim Blick auf die eigene Fahrbahn wieder (periphere Blendung).

Abbildung 6.31: Mittlere Blendurteile je Teilversuch (B6, B8, B9, B12) mit ± 1 SD exemplarisch für B9 beim Blick in den Scheinwerfer als Funktion der Blendbeleuchtungsstärke (die SD der anderen Versuche liegen in ähnlicher Größenordnung wie B9)


In beiden Abbildungen wurden die Blendurteile über der

gemessenen Blendbeleuchtungsstärke im Punkt B50L dargestellt.

Die unterschiedlichen Symbole repräsentieren verschiedene

Versuchsreihen [B6, B8, B9, B12]. Während bei den grünen Sternen

[B12] die Blendbeleuchtungsstärke zwischen 0,1 und 20 lx variiert

wurde; lag die Blendbeleuchtungsstärke bei allen anderen

Versuchen zwischen 0,1 und 1 lx. Bei der Versuchsreihe [B8b]

wurden neben Abblendlicht auch ein Nebelscheinwerfer, ein

Arbeitsschweinwerfer und zwei nach SAE-Norm zugelassene

Abblendlichtscheinwerfer beurteilt, welche die nach ECE

zulässigen Blendbeleuchtungsstärken z. T. deutlich übersteigen.

Ergebnisse:

Die am Auge durch den Scheinwerfer erzeugte Blend-beleuchtungsstärke hat einen signifikanten Einfluss auf das Blendurteil sowohl beim Blick in den Scheinwerfer (foveale Blendung) als auch beim Blick auf die eigene Fahrbahn

Abbildung 6.32: Mittlere Blendurteile beim Blick auf die eigene Fahrbahn von jedem Teilversuch (B6, B8, B9, B12) mit ± 1 SD exemplarisch für B9 in Abhängigkeit von der Blendbeleuchtungsstärke (die SD der anderen Versuche liegen in ähnlicher Größenordnung wie B9)


(periphere Blendung). Dies bestätigen die Ergebnisse der Laborversuche.

Die Reproduzierbarkeit ist peripher höher als foveal (B6, B8a, B9). Hier wurden 2/3 identische Scheinwerfer durch unterschiedliche Versuchspersonen im Abstand von 6 Mona-ten bzw. 2,5 Jahren bewertet.

Die hohe Blendbeleuchtungsstärke des Sealt Beam Schein-werfers im Versuch B8b von 0,88 lx schlägt sich im Blend-urteil für die foveale Blendung nieder, dagegen wirkte sie sich bei peripherer Blendung deutlich geringer aus. Gleiches gilt auch für einen Gasentladungsscheinwerfer im gleichen Versuch mit einer Blendbeleuchtungsstärke von 0,6 lx.

Der Maximalwert des Blendurteils (höchste Blendung) wird maßgeblich durch den dargebotenen Blendbeleuchtungs-stärkebereich bestimmt [B8b, B12 vs. B6, B8a, B9].

Entsprechend sollte die Gültigkeit einer Blendbewertungs-skala für die Kfz-Beleuchtung auf eine Blendbeleuchtungs-stärke zwischen 0,1 und 1 lx begrenzt werden.

Tabelle 6.23 zeigt die Determinationskoeffizienten zwischen der

Blendbeleuchtungsstärke und dem Urteil beim Blick in den Schein-

werfer (R² foveal) und dem Urteil beim Blick auf die eigene Fahr-

bahn (R² peripher).

Tabelle 6.23: Determinationskoeffizienten der Blendbeleuchtungsstärke und der Blendungsurteile

R2 B6 B8a B8b B9 B12

Foveale Blendung 0,62 0,69 0,8 0,44 0,63

Periphere Blendung 0,65 0,51 0,39 0,6 0,63

Ergebnisse:

Die Determinationskoeffizienten von durchschnittlich 0,6 weisen zwar auf einen Zusammenhang zwischen Blendurteil und Blendbeleuchtungsstärke hin, lassen aber auch den Einfluss weiterer Faktoren erkennen.

Eine klare Systematik, dass foveale Blendung sicherer beurteilt wird als periphere, lässt sich aus den Daten nicht ablesen.



Blendquelle [B6, B8, B9]

Auch wenn es bei realen Scheinwerfern unmöglich ist, den Einfluss

der mittleren Blendleuchtdichte und der Beleuchtungsstärke von-

einander zu trennen, sollen im Folgenden die Ergebnisse vor-

gestellt werden, welche nur den Parameter „mittlere Blendleucht-

dichte des Scheinwerfers“ betrachten. Wäre er der einzige

Parameter, müsste sich nach den Ergebnissen der Laborversuche

eine strenge Abhängigkeit der psychologischen Blendung von der

Blendleuchtdichte ergeben. Hat er keinen Einfluss, sollte auch dies

in den Daten sichtbar werden. Abbildung 6.33 und Abbildung 6.34

zeigen das Blendurteil jeweils beim direkten Blick in den

Scheinwerfer (foveale Blendung) und beim Blick auf die eigene

Fahrbahn (periphere Blendung) über alle durchgeführten

Untersuchungen mit realen Scheinwerfern im Lichtkanal.

Abbildung 6.33: Mittleres Blendurteil mit ±1 SD beim Blick in den Scheinwerfer als Funktion der mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers, gruppiert nach Teilversuchen


Ergebnisse:

Erwartungsgemäß ergibt sich ein deutlicher Zusammen-hang zwischen der mittleren Blendleuchtdichte der Schein-werfer und dem Blendurteil, da die Blendleuchtdichte für reale Scheinwerfer nicht unabhängig von der Beleuch-tungsstärke eingestellt werden kann.

Auffällig ist, dass die Blendurteile über alle Versuche weniger streuen, als wenn dieselben über der Blendbeleuch-tungsstärke abgetragen werden (Abbildung 6.32).

Die Empfehlung der Nutzung eines definierten Blendbe-leuchtungsstärkebereiches (0–1 lx), um die Streuung der Blendurteile zu reduzieren, kann bei Verwendung der Blendleuchtdichte entfallen.

Zwischen den Versuchen existieren Abweichungen von ± 1 Blendurteil, wobei eine besonders gute Reproduzierbarkeit für die Blendbeurteilung beim Blick auf die Straße (periphere Blendung) gegeben ist (Abbildung 6.34, Teilver-suche B6, B8a, B9).

Abbildung 6.34: Mittleres Blendurteil mit ±1 SD beim Blick auf die eigene Fahrbahn in Abhängigkeit von der mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers


Die Ergebnisse des Versuches B8b (1/3 der Scheinwerfer war nicht ECE konform) zeigen aber auch, dass ein Modell zur Blendungsbewertung basierend auf der Blendbeleuchtungs-stärke, der Blendleuchtdichte und dem Lampentyp nicht allgemeingültig für beliebige Scheinwerfersysteme (Nebel-, Arbeitsscheinwerfer bzw. SAE konforme Scheinwerfer) ist.

Tabelle 6.24 zeigt die Determinationskoeffizienten zwischen der

mittleren Blendleuchtdichte der Scheinwerfer und dem Urteilswert

für beide Blickrichtungen.

Tabelle 6.24: Determinationskoeffizienten zwischen Blendurteil und mittlerer Blendleuchtdichte

R2 B6 B8a B8b B9 B12

Foveale Blendung 0,77 0,7 0,42 0,66 0,95

Periphere Blendung 0,82 0,87 0,01 0,7 0,95

Ergebnisse:

Die hohen mittleren Determinationskoeffizienten (ohne Versuch B8b) bestätigen den Zusammenhang zwischen mittlerer Blendleuchtdichte und Blendurteil, auch wenn dies für reale Scheinwerfer nie unabhängig von der Blendbe-leuchtungsstärke zu sehen ist.

Die Reproduzierbarkeit der Versuche, die stets mit anderen Versuchspersonen durchgeführt wurden und zum Teil Monate aber auch Jahre auseinanderliegen, ist sehr hoch.

Somit lässt sich die Aussage der Laborversuche bestätigen, dass

sowohl die Blendbeleuchtungsstärke, als auch die Blendleucht-

dichte wesentlichen Einfluss auf das Blendurteil haben. Dies

verdeutlicht auch Abbildung 6.35, wo das mittlere Blendurteil über

der Blendbeleuchtungsstärke und der mittleren Blendleuchtdichte

verschiedener Scheinwerfersysteme aufgetragen ist (Achtung: die

Skalierungen der Blendbeleuchtungsstärke und der Blendleucht-

dichte sind nicht gleichabständig).


Ergebnisse:

Scheinwerfer mit hoher mittlerer Blendleuchtdichte aber geringer Blendbeleuchtungsstärke (sehr kleine Schein-werfer) führen ebenso zu einem mittleren Blendurteil, wie Scheinwerfer mit hoher Blendbeleuchtungsstärke und geringer mittlerer Blendleuchtdichte (sehr große Schein-werfer).

Erst die Kombination aus hoher Blendbeleuchtungsstärke und hoher mittlerer Blendleuchtdichte führt zu einer “störenden“ Blendung.

Abbildung 6.35: Mittleres Blendurteil beim Blick in einen Scheinwerfer in Abhängigkeit von der Blendbeleuchtungsstärke und der mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers


6.8.2.3 Einfluss der Lampenart [B6, B8, B9]

Abbildung 6.36 zeigt die Bewertung aller Scheinwerfer beim Blick

in den Scheinwerfer im Lichtkanal, gruppiert nach Lampentyp.

Da die Bewertung beim Blick auf die Fahrbahn sehr ähnlich

aussieht, wird auf eine gesonderte Darstellung verzichtet. Trägt

man die Blendurteile derselben Scheinwerfer über der Blend-

leuchtdichte auf, erhält man Abbildung 6.37. Auch hier verändert

sich die Darstellung beim Blick auf die eigene Fahrbahn nur

marginal, weshalb auf eine gesonderte Abbildung verzichtet

wurde.

Abbildung 6.36: Mittleres Blendurteil mit ± 1 SD beim Blick in den Scheinwerfer nach Lampentyp über der Blendbeleuchtungsstärke dargestellt


Gruppiert man die Daten nach der Lichtquelle, so ergeben sich zwei

Regressionsgeraden mit einem fast konstanten Abstand über die

gesamte dargebotene Blendleuchtedichte von ca. einer Blend-

bewertungsstufe.

Ergebnisse:

Während bei der Darstellung der Blendurteile über der Beleuchtungsstärke keine deutlichen Unterschiede zwischen den beiden Lampenarten auftreten, zeigt die Darstellung über der Blendleuchtdichte eine klare Differenz.

Im Mittel werden Gasentladungsscheinwerfer um ca. eine Stufe (de-Boer-Skala) blendender bewertet, als Halogen-systeme.

Tabelle 6.25 zeigt die Determinationskoeffizienten zwischen Blend-

beleuchtungsstärke bzw. Blendleuchtdichte und Blendurteil beim

Blick in den Scheinwerfer (R² foveal) und Blendurteil beim Blick

auf die eigene Fahrbahn (R² peripher).

Abbildung 6.37: Mittleres Blendurteil mit ±1 SD beim Blick in den Scheinwerfer in Abhängigkeit von Blendleuchtdichte und Lichtart


Tabelle 6.25: Determinationskoeffizienten zwischen den Blendurteilen beim Blick in den Scheinwerfer (foveal) bzw. auf die Straße (peripher) und der Blendbeleuchtungsstärke bzw. Blendleuchtdichte

R2 Eg (Ha) Eg (GDL) Lg (Ha) Lg (GDL) Foveale Blendung 0,36 0,43 0,88 0,73 Periphere Blendung 0,36 0,49 0,66 0,8

Ergebnisse:

Die Determinationskoeffizienten für die Blendleuchtdichte sind bei einer Gruppierung nach Lampenarten etwa doppelt so groß, wie die der Blendbeleuchtungsstärke.

Eine mögliche Ursache könnte in der Art der Messung der Blendbeleuchtungsstärke zu suchen sein. Sie erfolgte stets ohne Tubus. Breite Lichtverteilungen führen aufgrund der Reflexion an den Lichtkanalwänden zu höheren Beleuch-tungsstärken am Auge der Versuchsperson. Da die Wände jedoch peripher im Auge abgebildet werden, dürfte dieser anteilige Lichtstrom nicht zu einer Erhöhung, sondern eher zu einer Verringerung der Blendempfindung führen, da der Kontrast zwischen Blendquelle und Umgebung geringer ist.

Für die Erfassung der fotometrischen Daten wird daher die

Verwendung einer bildaufgelösten Leuchtdichtekamera empfoh-

len. Aus dem Leuchtdichtebild kann sowohl die Blendleuchtedichte

als auch die für das Blendurteil relevante Blendbeleuchtungsstärke

berechnet werden. Darüber hinaus gestattet es, die Veränderung

der Umfeldleuchtdichte (z. B. der Wände im Lichtkanal) mit zu

erfassen, um so diesen Parameter als weitere Einflussgröße auf die

Blendungsbewertung bei zukünftigen Untersuchungen zu berück-

sichtigen.


6.8.2.4 Einfluss der durch die Vorfeldhelligkeit veränderten

peripheren Leuchtdichteverteilung [B6]

Abbildung 6.38 zeigt die erhaltenen Blendurteile für fünf Schein-

werfer auf der 9-stufigen de-Boer-Skala, jeweils mit und ohne

Vorfeldbeleuchtung in 30 m Beobachterentfernung.

Ergebnisse:

Eine gute Ausleuchtung des eigenen Vorfeldes bei einer Beobachtungsentfernung von 30 m kann die Blendung bis zu einer halben Bewertungsstufe reduzieren.

Bei einer Beobachtungsentfernung von 50 m verschwand dieser Unterschied. Die Aufhellung durch die eigenen Scheinwerfer ist für diese Situation bereits zu peripher.

Auf eine Aufhellung des Vorfeldes kann daher für die Beurteilung

der Blendung aus 50 m verzichtet werden.

Abbildung 6.38: Einfluss der Vorfeldbeleuchtung in 30 m Entfernung mit ± 1 SD, Mittelwertunterschied nur bei Fiha (zweiter von links) signifikant [B6]


6.8.2.5 Einfluss der Messentfernung [B6]

Während die Leuchtdichte in optisch klaren Systemen konstant

bleibt, ändert sich die Blendbeleuchtungsstärke bei Annäherung

zweier Fahrzeuge (Abbildung 6.39).

Berücksichtigt man den peripheren Winkel θ zwischen Blick-

richtung und Blendquelle, so lässt sich die Schleierleuchtdichte LV

in Abhängigkeit von der Entfernung berechnen. Entsprechend

dieser Berechnungen besitzt die Schleierleuchtdichte – je nach

Lichtstärkeverteilung des Scheinwerfers – bei Geradeausfahrt ein

Maximum in Entfernungen zwischen 30 und 80 m. Für die physio-

logische Blendung gilt der Punkt B50L als kritische Mess-

entfernung. Ob dieser Punkt für die psychologische Blendung

ebenfalls als kritische Messentfernung angenommen werden kann,

war Teil der durchgeführten Untersuchungen. Dabei wurde die

Blendung von 18 Scheinwerfern in 30 und 50 m Entfernung

bewertet. Abbildung 6.40 zeigt die Ergebnisse.

Abbildung 6.39: Blendbeleuchtungsstärke am Auge des Fahrers eines entgegenkommenden Fahrzeuges als Funktion der Entfernung [B6]


Ergebnisse:

8 von 19 der untersuchten Systeme weisen eine um 0,5 bis 1 Bewertungsstufe stärkere Blendung in 50 m auf.

Nur zwei Systeme (bmha und ohha, beides große Halogen- Reflexionssysteme) zeigen eine stärkere Blendung in 30 m gegenüber 50 m.

Bei neun Systemen ist keine signifikante Abhängigkeit des Blendurteils von der Entfernung festzustellen.

Für die Bestimmung der psychologischen Blendung ist daher eine

Messentfernung von 50 m hinreichend.


Tabelle 6.26 zeigt die Mittelwerte der de-Boer-Bewertung für den

Blick in den Scheinwerfer und auf die eigene Fahrbahn von zwei

Altersgruppen mit einfacher Standardabweichung (SD).

Abbildung 6.40: Vergleich der psychologischen Blendung mit ± 1 SD beim Blick in den Scheinwerfer aus Entfernungen von 30 und 50 m; Scheinwerfer goha wurde nicht in 50 m bewertet [nach B6]


Tabelle 6.26: Gruppenstatistik für die Teilstichprobe Alter, Verteilung siehe Tabelle 6.4 [nach B9]

Alter N Mittelwert ± 1 SD

Foveale Blendung Jünger als 35 13 5,1 1,1

Älter als 35 7 4,6 0,8

Periphere Blendung Jünger als 35 13 5,4 0,7

Älter als 35 7 4,8 0,7

Ergebnis:

Ältere fühlen sich bis zu 0,6 Skalenteile auf der 9-stufigen de-Boer-Skala stärker geblendet, der Unterschied war jedoch statistisch nicht signifikant.

6.8.2.7 Einfluss der Methode

6.8.2.7.1 Paarvergleich vs. de-Boer-Skala

Es wurde ein Paarvergleich mit je zwei Halogen- und zwei

Gasentladungscheinwerfern durchgeführt. Als z-transformierte

Skalenwerte ergeben sich die in Tabelle 6.27 dargestellten

Koeffizienten. Der Akkordanzkoeffizient beträgt 0,22 und ist

signifikant. Ebenfalls enthalten sind die mittleren de-Boer-Skalen-

werte für die Scheinwerfer.

Tabelle 6.27: Blendurteile aus einem Paarvergleich

Scheinwerferpaar Lampe z-Wert De-Boer-Skalenwert

Ocha Ha 0 7

Omxe GDL 0,51 4

Saha Ha 0,76 5,5

Bmxe GDL 1,31 2,5

Ergebnisse:

Die gleichen Scheinwerferpaare liefern für beide Methoden sowohl die stärkste als auch die schwächste Blendwirkung.

Die Methode kann sich jedoch auf die Reihenfolge der Blendbewertungen für mittlere Blendurteile auswirken.


6.8.2.7.2 Nutzung anderer Items für die Erfassung der

Psychologischen Blendung [B8]

Bei den beiden Untersuchungen B8a und B8b wurden neben der

„Blendung“ weitere Items wie „Belästigung“, „Auffälligkeit“ und

„Beeinträchtigung“ abgefragt. Tabelle 6.28 zeigt die Korrelations-

koeffizienten nach Pearson zwischen den einzelnen Begriffen. Das

2-seitige Signifikanzniveau beträgt bei allen Korrelationen 0,000

Die Korrelationen sind damit auf dem Niveau von 0.01 signifikant.

Tabelle 6.28: Korrelation nach Pearson zwischen verschiedenen Items (SW .. Scheinwerfer)

Korrela-tion nach Pearson

Blendung beim Blick in SW

Blendung durch Reflexion

Blendung beim Vorbei-schauen

Belästi-gung

Auffällig-keit

Beein-träch-tigung

Blendung beim Blick in SW

1 0,77 0,96 0,98 0,94 0,9

Blendung durch Reflexion

0,78 1 0,79 0,77 0,78 0,71

Blendung beim Vorbei-schauen

0,96 0,79 1 0,97 0,90 0,87

Belästi-gung

0,98 0,77 0,97 1 0,92 0,91

Auffällig-keit

0,94 0,78 0,9 0,92 1 0,86

Beein-träch-tigung

0,9 0,71 0,87 0,91 0,86 1

Ergebnis:

Die Begriffe Blendung, Beeinträchtigung, Auffälligkeit und Belästigung werden in hohem Maße synonym benutzt.


Dies bestätigt den Ansatz von Lynes151, wonach die Blendung auf

eine ablenkende Wirkung über die Auffälligkeit rückführbar ist.

Nach Schmits152 sollte dieser Ansatz aber nur dann verfolgt

werden, wenn ein Einfluss der Blendlichtquelle auf den Adaptions-

zustand des Beobachters ausgeschlossen werden kann. Da im

nächtlichen Straßenverkehr immer mit einer Beeinflussung des

Adaptationszustandes zu rechnen ist, muss dieser Ansatz

verworfen werden.

6.8.2.7.3 Pupillenlichtstärke statt Blendbeleuchtungsstärke [B9]

Da sich die Pupillengröße mit zunehmender Beleuchtungsstärke

verkleinert, sollte die Blendbeleuchtungsstärke nur dann für die

Blendungsbewertung genutzt werden, wenn sichergestellt werden

kann, dass sich die Pupillengröße nicht ändert. Bei einer Begeg-

nungsfahrt zwischen zwei Fahrzeugen dürfte dies jedoch kaum

gegeben sein. Hier verspricht die Nutzung der Pupillenlichtstärke

das exaktere Maß für die Blendungsbewertung zu sein. Darüber

hinaus lässt sich, abhängig davon, durch welche Stelle der Pupille

das Licht in das Auge trifft, auch eine reduzierte Lichtstärke

angeben (Stiles-Crawford-Effekt 1. Art). Inwieweit dieser Effekt bei

der Blendung durch Kfz-Scheinwerfer zum Tragen kommt, wurde

mittels Korrelationsanalyse zwischen den unterschiedlichen

fotometrischen Größen (Beleuchtungsstärke, Pupillenlichtstärke,

reduzierte Pupillenlichtstärke) untersucht.

Ergebnis:

Der Stiles-Crawford-Effekt kommt aufgrund der unvoll-ständigen Helladaptation kaum zum Tragen.

6.8.2.7.4 Mathematische Behandlung der Blendleuchtdichte [B9]

Bisher wurde davon ausgegangen, dass das Blendurteil neben der

Beleuchtungsstärke von der mittleren Blendleuchtdichte abhängt.

151 Lynes 1977 152 Schmits 1989


Ob die Blendleuchtdichte des Scheinwerfers dazu arithmetisch zu

mitteln ist oder andere Gewichtungsfunktionen eine bessere Be-

schreibung der Blendung erlauben, wurde von Löscher153 ana-

lysiert. Tabelle 6.29 zeigt auszugsweise das Ergebnis der Korrelati-

onsanalyse für die Blendurteile „foveale“ und „periphere

Blendung“.

Tabelle 6.29: Auszug der Determinationskoeffizienten R2 unterschiedlicher Berechnungsverfahren für die Beschreibung der Blendstimuli über der Blendleuchtdichte [B9]

Verfahren R2 für periphere Blendung

R2 für foveale Blendung

Mittlere Blendleuchtdichte 0,73 0,72

Äquivalente Schleierleuchtdichte 0,61 0,44

Empfängergewichtetes Stäbchen 0,47 0,33

Leuchtdichtemodell Zapfen 0,52 0,34

Ergebnisse:

Die arithmetische Mittelung der Blendleuchtdichte liefert die beste Vorhersage.

Ungeeignet scheint die empfängergewichtete Bewertung der Leuchtdichte in der genutzten Form zu sein. Dabei ist nicht auszuschließen, dass mit einem komplexeren Modell der Reizverarbeitung der einzelnen Empfängertypen eine Bewertung möglich ist. Hierfür ist weitere Forschung nötig.

6.8.2.8 Circadianer Wirkungsfaktor als Maß für die Blendung [B9]

Auf Grund der von Schierz154 dargelegten Ergebnisse schien es

2003 nicht ausgeschlossen, dass auch im nächtlichen Straßenver-

kehr ein Einfluss durch intermittierende Blendung auf die Melato-

ninproduktion vorhanden ist. Um dies zu prüfen, wurden verschie-

dene Lichtquellen mit unterschiedlichen melatoninunter-

drückenden Wirkungen ausgewählt und ein Paarvergleich mit

153 Löscher 2003 154 Schierz 2002


Gasentladungslampen getrennt nach Projektions- und Reflex-

ionssystemen durchgeführt.

Ergebnis:

Die melatoninunterdrückenden Werte der unterschied-lichen Gasentladungslampen (D1, D2 von Osram und Philips) liegen in der selben Größenordnung.

Die gemessene Blendung als z-transformierte Skalenwerte aus dem Paarvergleich lassen keinen Zusammenhang zwischen Blendurteil und acv-Wert erkennen.

6.8.2.9 Wechselwirkung zwischen Blendung und Ermüdung [B9]

Blendung kann Ermüdung sowohl fördern als auch verhindern. In

einem Pilotversuch wurde mit 8 Versuchspersonen die Wirkung

der Blendung auf die Ermüdung (operationalisiert mittels d2-Test)

untersucht. Tabelle 6.30 zeigt das Bearbeitungstempo, die Fehler-

quote und die Konzentrationsleistung für die Gruppen „ohne

Blendung“, „mit Blendung durch Halogensysteme“ und „mit

Blendung durch Gasentladungssysteme“.

Tabelle 6.30: Durchschnittliche Normwerte bei unterschiedlicher Blendung

Bearbeitungstempo GZ155

Fehlerquote F%156

Konzentrationsleistung KL157

Ohne Blendung 537 1,48 221,

Blendung durch Halogensysteme

536 1,62 226

Blendung durch Gasentladungs- systeme

555 2,02 231

155 Für die Bestimmung des Bearbeitungstempos GZ wird der letzte durchgestrich-ene Buchstabe einer Zeile als Markierung der in der Teilzeit bewältigten Menge an-gesehen. Aus der Summe der Teilmengen aller 14 Zeilen erhält man die Gesamt-zahl der bearbeiteten Zeichen als Messwert GZ [Löscher, 2003]. 156 Es werden Verwechslungsfehler und Auslassungsfehler unterschieden. Für die Berechnung der Fehlerquote F % werden beide Fehlertypen addiert und durch die Anzahl der bearbeiteten Zielobjekte dividiert [Löscher, 2003]. 157 Die Anzahl der richtig durchgestrichenen relevanten Zeichen (d mit zwei Strichen) wird zeilenweise ausgezählt und addiert. Durch Subtraktion der Verwechslungsfehler erhält man den Konzentrationswert KL [Löscher, 2003].


Ergebnisse:

Nach der Blendung mit Gasentladungsscheinwerfern ist das Bearbeitungstempo am höchsten.

Gleichzeitig steigt die Fehlerquote deutlich. Ursache waren Nachbilder der Scheinwerfer, welche beim Ankreuzen der ersten 3–4 Zeilen das korrekte Erkennen der Buchstaben erschwerten.

Durch das höhere Arbeitstempo ist trotz der steigenden Fehlerquote die Konzentrationsleistung nach Blendung durch Gasentladungsscheinwerfer am höchsten.

Um signifikante Ergebnisse zu erhalten, sollten weitere Versuche

mit einer größeren Anzahl von Versuchspersonen durchgeführt

werden.

6.9 Ergebnisse aus den Feldversuchen

Neben den bisher beschriebenen Labor- und Lichtkanalversuchen

wurden auch statische Feldversuche durchgeführt. Da sie nur einen

kleinen Teil der Untersuchungen ausmachten und zudem

methodisch schwer kontrollierbare Störvariable aufwiesen,

werden an dieser Stelle nur die wichtigsten Ergebnisse zusammen-

gefasst. Die Untersuchungen entstanden im Rahmen von Studien-

und Diplomarbeiten (Meyborg158, Grote159 und Herbort160).

Ergebnisse:

Die Feldversuche bestätigen die zuvor gefundenen Ergeb-nisse der Laborversuche, weisen jedoch erwartungsgemäß größere Streuungen auf.

Ein Vergleich der Methoden zeigt ähnliche Ergebnisse. Im Sukzessiv-Vergleich weisen die retinalen Beleuchtungs-

158 Meyborg 2000 159 Grote 2001 160 Herbort und Köhne 2002


stärken einen höheren Determinationskoeffizienten gegen-über den mittleren Blendleuchtdichten der Scheinwerfer in Bezug auf die psychologische Blendung auf.

Bei dem dreifach durchgeführten Paarvergleich hat zweimal die Beleuchtungsstärke und einmal die Blendleuchtdichte einen höheren Determinationskoeffizienten in Bezug auf den z-Wert der psychologischen Blendung.

Bei der Gegenüberstellung der physiologischen mit der psychologischen Blendung zeigen sich signifikante Unter-schiede bei 3 von 12 Scheinwerferpaaren für Halogen-lampen und 3 von 6 Scheinwerferpaaren bei Gasenladungs-lampen. Entsprechend müssen die beiden Blendungsarten getrennt betrachtet werden.

Zwei der sechs Gasentladungsscheinwerfer werden als störend empfunden. Durch Vorbeischauen wird die Bewertung 'störend' vermieden.

6.10 Gegenüberstellung und Zusammenfassung der eigenen Untersuchungen

Wie die letzten Kapitel zeigen, liegt umfangreiches Datenmaterial

zur Blendungsbewertung von Scheinwerferlichtverteilungen

sowohl für physiologische als auch für psychologische Kriterien

vor. Tabelle 6.31 fasst die durchgeführten Untersuchungen

zusammen.


Tabelle 6.31: Ergebnisvergleich der unterschiedlichen Verfahren in den einzelnen Versuchen; + statistisch signifikanter Einfluss, - kein Einfluss, o Trend erkennbar, statistisch aber nicht signifikant, k. A. keine Angabe = wurde nicht untersucht; Cth,D Schwellenkontrast der Detektion; Cth,I Schwellenkontrast der Identifikation

Ort Laborversuch Lichtkanalversuch (Modellschein-werfer)

Lichtkanalversuch (reale Scheinwerfer)

Methode Physio-logisch

Psycho- logisch

Physio-logisch

Psycho-logisch

Physio-logisch

Psycho-logisch

Maßzahl tr Cth De-Boer Cth De-Boer Cth,D Cth,I De-Boer

Eg + + k.A. + + -/+161

+ +

Lg/Größe k.A. + + -/+162 + - + +

Lampen-art

- + k.A. k.A. o k.A. k.A.

+

Alter + + k.A. + - k.A. k.A.

+

Wie erwartet, bestätigen die Untersuchungen den bekannten

Einfluss der Blendbeleuchtungsstärke sowohl auf die physio-

logische als auch die psychologische Blendung unter allen

Versuchsbedingungen. Der Anstieg für die psychologische

Blendung hängt dabei stark von den dargebotenen Ankerreizen ab.

Eine allgemeine Erhöhung der psychologischen Blendung um zwei

Skaleneinheiten bei einer Verzehnfachung der Beleuchtungsstärke

– wie von Schmidt-Clausen163 vorgeschlagen – kann ohne die

Angabe von Ankerreizen nicht abgeleitet werden. Blendbeleuch-

tungsstärken über 0,7 lx führen dazu, dass selbst Sehzeichen mit

großen Kontrasten (C = 0,96) nicht mehr von allen Versuchs-

personen erkannt werden. Diese sollten daher unbedingt ver-

mieden werden. Die Gültigkeit einer Blendbewertungsskala für die

161 Der Schwellenkontrast für die Detektion scheint unter 0,5 lx im Punkt B50L unabhängig von der Blendbeleuchtungsstärke zu sein. 162 Für Blendbeleuchtungsstärken von 0,5 lx existiert kein Einfluss, erst für Beleuchtungsstärken von ≥ 1 lx ist ein Einfluss vorhanden. 163 Schmidt-Clausen und Bindels 1974


Kfz-Beleuchtung sollte auf Blendbeleuchtungsstärken zwischen 0,1

und 1 lx begrenzt werden. Folgt man dieser Empfehlung, so ist eine

gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse auch ohne Ankerreize

möglich.

Der Einfluss des Blendwinkels und der Adaptationsleucht-

dichte auf beide Blendungsarten wurde im Rahmen der eigenen

Untersuchungen nicht näher betrachtet, gilt aber als gesichert. Eine

Untersuchung zur eigenen Vorfeldbeleuchtung (vor dem Fahrzeug)

zeigte, dass mit höherer Blendleuchtdichte die psychologischen

Blendungen um bis zu 0,5 Punkte auf der 9-stufigen de-Boer-Skala

sinkt, auch wenn die Aufhellung in Bezug auf die Blendquelle eher

im peripheren Gesichtsfeld liegt. Dieser Effekt trat jedoch nur bei

einer Entfernung von 30 m auf und gilt nicht für 50 m. Bei 50 m

erscheint das eigene Vorfeld so peripher, dass es keine Wirkung auf

die Blendungsbeurteilung mehr hat. Eine Aufhellung des unmittel-

baren Scheinwerfer-Hintergrundes bewirkte erst ab einem Durch-

messer von mindestens 20 cm eine Reduktion der psychologischen

Blendung um bis zu 2 Punkte auf der 9-stufigen de-Boer-Skala.

Über den Einfluss der Anzahl der Blendquellen gibt es

unterschiedliche Befunde. Für eine konservative Betrachtung der

Blendung sollten die Schleierleuchtdichten der Blendquellen

addiert werden.

Die Größe bzw. Blendleuchtdichte der Blendquelle zeigt bei fast

allen Versuchen einen statistisch signifikanten Einfluss, welcher

hoch für die psychologische Blendung und gering für die

physiologische Blendung ist. Dass in der Literatur nur ein geringer

bis kein Einfluss der Blendleuchtdichte gefunden wurde, lag

einerseits an der ungenügenden Kontrolle der Störgrößen und

anderseits an der geringen Varianz der untersuchten Durchmesser

bzw. Blendleuchtdichtebereiche und der geringen Varianz der

Beleuchtungsstärke. Bei einer Verzehnfachung des Durchmessers

sinkt der Schwellenkontrast um 15 %. Verzehnfacht sich die Blend-

leuchtdichte, steigt die Blendbewertung um ein bis drei Stufen.


Blendleuchtdichten bis zu 5.000 cd/m² werden als akzeptabel und

besser eingestuft. Blendleuchtdichten von 50.000 cd/m² führen

zum Urteil: „Blendung akzeptabel bis störend“. Der Einfluss der

Blendquellengröße wirkt sich vor allem auf das obere Skalenende

„nicht tolerierbar“ und kaum auf das untere Skalenende

„unmerklich“ aus. So werden 2 lx bei kleinen Blendquellen von

80 % der Versuchspersonen als „nicht tolerierbar“ eingestuft,

während große Blendquellen mit der gleichen Beleuchtungsstärke

lediglich von 20–30 % der Versuchspersonen als „nicht

tolerierbar“ eingestuft werden. Für kleinere Blendwinkel (50 m vs.

30 m Beobachtungsentfernung) nimmt der Einfluss der

Blendleuchtdichte zu. Die Blendung sollte daher immer aus 50 m

Messentfernung beurteilt werden, da dort auch tendenziell für die

meisten Systeme die höchste Blendung auftritt.

Der Einfluss des Spektrums wurde in den vorliegenden

Experimenten nicht systematisch untersucht. In der Literatur

finden sich widersprüchliche Ergebnisse. Wie jüngste Unter-

suchungen von Niedling164 zeigen, lässt sich der Einfluss des

Spektrums auf die psychologische Blendung gut mittels einer

Blauzapfengewichtung der Strahlung der Blendquelle beschreiben.

Je nach spektraler Verteilung betrug der Einfluss maximal zwei

Skalenpunkte auf der 9-stufigen de-Boer-Skala.

Die Frage nach dem Einfluss der Lampenart führt in der Literatur

zu sehr widersprüchlichen Antworten. Bei genauerer Betrachtung

der Daten zeigen sich hierfür folgende Ursachen, welche nur selten

kontrolliert und protokolliert wurden:

höhere Blendbeleuchtungsstärke der Gasentladungssysteme (Eg (GDL, B50L) = 1,2 lx vs. Eg (HGL, B50L) = 0,87 lx),

höhere Blendleuchtdichte der Gasentladungssysteme und höherer „Blauanteil“ der Gasentladungssysteme.

164 Niedling 2017


In den eigenen Untersuchungen wurde beim Vergleich von

Halogen- und Gasentladungslampen sowohl ein geringer Einfluss

auf den Schwellenkontrast als auch auf die psychologische

Blendung von maximal einer Skalenstufe auf der 9-stufigen de-

Boer-Skala festgestellt. Operationalisiert man physiologische

Blendung nicht mit dem Schwellenkontrast, sondern mit der

Reaktionszeit, verschwindet der Unterschied der Lampenart.

Der Einfluss des Alters gilt als gesichert. Methodisch zeigte sich

dies am stärksten bei der Messung der Reaktionszeit für die Gruppe

der über 40-jährigen. Da die interindividuellen Streuungen hoch

sind, wird für die Bestimmung dieses Einflusses eine große Anzahl

an Versuchspersonen benötigt, um keine zufälligen Ergebnisse zu

erhalten. Die Nutzung der BCD-Schwelle ist sehr sensitiv

hinsichtlich des Alterseinflusses. Werden Ankerreize für die

Messung der psychologischen Blendung verwendet, verschwindet

methodisch bedingt der Einfluss des Alters. Aufgrund des hohen

Anteils an Kraftfahrern über 40 Jahre, wird dringend empfohlen,

die Bewertung der Blendung für den 50-jährigen zu ermitteln und

nicht für den 20-jährigen.

Trägt die Versuchsperson eine Sehhilfe, führt dies im Mittel auf der

9-stufigen de-Boer-Skala zu einer um 0,5 Punkte höheren

Blendung. Optische Korrekturen sind daher zwingend bei

Blendungsuntersuchungen zu erfassen.

Fahrerfahrung und Lichthistorie beeinflussen ebenfalls das

Blendurteil. Eine hohe Blendgewöhnung führt zu einer

Verringerung der Blendempfindung um bis zu 0,7 Punkte auf der

9-stufigen de-Boer-Skala.

Wie die Untersuchungen zeigen, hat auch die verwendete

Methode einen Einfluss auf beide Blendungsarten. Während sich

die Messung von Schwellenkontrast und Reaktionszeit als

Maßzahlen der physiologischen Blendung unterschiedlich sensitiv

zeigen, können Paarvergleich und Fragebögen für einzelne

Blendquellen sogar zu gegenteiligen Ergebnissen führen. Das


bedeutet nicht, dass diese Methoden nicht verwendbar sind; in der

Interpretation der Ergebnisse sollten jedoch nicht zu große

Differenzen gesucht werden. Die Bestimmung des Schwellen-

kontrastes sollte dabei immer als Identifikation und nicht nur als

Detektion eines Objektes durchgeführt werden, da die

Identifikation sensibler auf den Einfluss der Blendleuchtdichte

reagiert.

Die Verwendung von Ankerreizen zur Bestimmung der psycho-

logischen Blendung kann wegen der besseren Vergleichbarkeit der

Untersuchungsergebnisse sinnvoll sein, ist aber nicht zwingend

erforderlich, wenn die Blendleuchtdichte in die Bewertung der

Blendung eingeht. Eine internationale Vorgabe für Ankerreize

wäre in jedem Fall hilfreich. Darüber hinaus zeigt sich, dass bei

fixiertem Blick die Blendung auf der 9-stufigen de-Boer-Skala um

0,4 Punkte höher eingestuft wird, als bei freiem Blick. Im Sinne

einer guten Reproduzierbarkeit sollte daher immer ein

Fixationspunkt vorgegeben werden. Bei der Versuchsplanung ist

zudem darauf zu achten, dass mit steigender Schwierigkeit der

Aufgabe die Blendempfindung abnimmt. Je monotoner die Aufgabe,

desto kritischer die Blendung.

In Laborversuchen wird die psychologische Blendung auf der 9-

stufigen de-Boer-Skala bis zu 0,5 Punkte kritischer bewertet, als in

dynamischen Fahrversuchen (Ort der Untersuchung). Labor-

untersuchungen gelten daher als konservativer und werden für die

Bestimmung von Grenzwerten empfohlen.

Die Begriffe Blendung, Beeinträchtigung, Auffälligkeit und

Belästigung werden in hohem Maß synonym für psychologische

Blendung benutzt.

Vergleicht man die in diesem Kapitel gefundenen Ergebnisse mit

denen der Kapitel 3.1 bis 3.3, so zeigt sich, dass sich die

physiologische Blendung gut mit den bekannten Modellen

beschreiben lässt. Sie enthalten die auch hier hochsignifikanten

Eingangsgrößen Blendbeleuchtungsstärke, Adaptationsleucht-


dichte, Blendwinkel und Alter. Der dort nicht berücksichtigte

Einfluss der Blendleuchtdichte der Blendquelle und der Lampenart

ist gering, sodass er in der Praxis vernachlässigt werden kann.

Anders sieht die Situation für die Bewertung der psychologischen

Blendung aus. Im Folgenden soll daher ein Modell für deren

Berechnung vorgeschlagen werden.

148 Neues Modell für die psychologische Blendung


Aus der Analyse der bestimmenden Faktoren für das Blendurteil

wird deutlich, dass es proportional zu einer mittleren

Blendleuchtdichte und der Größe der blendenden Fläche sowie

umgekehrt proportional zu der Umfeldleuchtdichte und der

Position der Blendquelle ist. Exakt dieser Ansatz findet sich im

UGR-Modell (Unified Glare Rating-Modell) in allgemeiner Schreib-

weise wieder:

a b

g g

c d

ad

LUGR

L p

7.1

UGR .. Unified Glare Rating, Lg .. Mittlere Blendleuchtdichte der Blendquelle, g .. Raumwinkel der Blendquelle = Größe der gesehenen Fläche der Blendquelle, Lad .. Adaptationsleuchtdichte (mittlere Leuchtdichte des Hintergrundes), p .. Positionsindex, a, b, c. d Exponenten, welche die Gewichtung der Größen beschreiben

Wählt man die Exponenten ganzzahlig und a ≥ 2 und b ≥ 1, so lassen

sich Blendleuchtdichte Lg und Ωg zur Beleuchtungsstärke Eg

zusammenfassen und aus Gleichung 7.1 wird Gleichung 7.2:

* *a b

g g

c d

a

L EUGR

L p

7.2

Eg .. Blendbeleuchtungstärke; a* und b* Exponenten, welche die Gewichtung der Größen beschreiben

Jetzt lässt sich über die Gewichtungsfaktoren a* und b* der unter-

schiedliche Einfluss von Blendbeleuchtungsstärke und Blend-

leuchtdichte berücksichtigen.

Da der berechnete Blendwert UGRcar in Anlehnung an die bekannte

de-Boer-Skala einen Wert zwischen 1 und 9 aufweisen sollte, wird

Gleichung 7.2 mit einem Faktor c1 und einem Summanden c2

Neues Modell für die psychologische Blendung 149

ergänzt. Um den Einfluss der Lichtart zu berücksichtigen, folgt ein

weiterer Summand X.

* *

1 2

a b

g g

car c d

ad

L EUGR c c X

L p

7.3

c1, c2 Anpassung an die 9-stufige de-Boer-Skala; X Berücksichtigung der Lampenart: 0 für Halogen und 1 für Gasentladung

Da die Adaptationsleuchtdichte La und der Positionsindex

(Blendwinkel) p in der vorliegenden Arbeit nicht systematisch

variiert wurden, werden diese Koeffizienten (c und d) in dieser

Arbeit gleich 0 gesetzt. Daraus ergibt sich die angepasste Gleichung

für den standardisierten Blendpunkt B50L:

* *

, 50 1 2

a b

car B L g gUGR c L E c X 7.4

Logarithmiert man das Produkt aus Blendleuchtdichte und

Blendbeleuchtungsstärke entspricht Gleichung 7.5 in ihrer

Grundform der von Schmidt-Clausen165 und Alferdienck166

genutzten Modellgleichung (Kapitel 4.3).

* *

3 4log( )a b

g gW c L E c 7.5

W .. de-Boer-Blendurteil für den standardisierten Beobachtungs-punkt B50L; , c3, c4 Anpassung an die 9-stufige de-Boer-Skala

Diese wurde genutzt, um die bestmögliche Anpassung der

Blendurteile an die Blendleuchtdichte und die Blendbeleuch-

tungsstärke des Modellscheinwerfers zu finden (Kapitel 6.7.2).

Gleichung 7.6 ergab den besten Fit mit einem Determinations-

koeffizienten von 0,95 (Abbildung 7.1).

165 Schmidt-Clausen und Bindels 1974 166 Alferdinck und Varkevisser 1991


𝑊𝑀𝑜𝑑𝑒𝑙𝑙−𝑆𝑊 = −1,1 ∙ log (𝐸𝑔3 ∙ 𝐿𝑔) + 10,5 7.6

WModell-SW … de-Boer-Blendurteil für den Modellscheinwerfer aus Teilversuch [B11], Eg Beleuchtungsstärke am Auge in lx, Lg mittlere Blendleuchtdichte der Blendquelle in cd/m²

Die höhere Potenz für die Blendbeleuchtungsstärke korrespon-diert mit dem höheren F-Wert in der Varianzanalyse.

Gleichung 7.6 wurde nun genutzt, um die psychologische Blendung realer Scheinwerfer vorherzusagen. Als Datenbasis dienten die beschriebenen Blendurteile der 30 untersuchten Abblendlicht-scheinwerfer (Kapitel 6.8.2) beim Blick in den Scheinwerfer aus den Teiluntersuchungen [B6], [B8a], [B8b] und [B9]. Während der Faktor c1 für die realen Scheinwerfer erhalten blieb, musste der Summand um 2,5 reduziert werden, damit die Berechung von W im Bereich der Blendurteile der realen Scheinwerfer lag (Gleichung 7.7).

Abbildung 7.1: de-Boer-Blendurteil beim Blick in den Scheinwerfer als Funktion des Produktes aus der Blendbeleuchtungsstärke am Auge des Beobachters und der mittleren Blendleuchtdichte der Blendquelle


𝑊𝑐𝑎𝑟,𝐵50𝐿 = −1,1 ∙ log (𝐸𝑔3 ∙ 𝐿𝑔) + 8 7.7

Wcar, B50L… de-Boer-Blendurteil für die realen Scheinwerfer aus den Teilversuchen [B6, B8a, B8b, B9], Eg Beleuchtungsstärke am Auge, Lg mittlere Blendleuchtdichte der Blendquelle

Abbildung 7.2 zeigt die empirisch ermittelten Blendurteile

gruppiert nach Halogen- (rot) und Gasentladungsscheinwerfern

(blau) und die berechneten Blendurteile ungruppiert (grün). Da

Gleichung 7.7 keine Gruppierungsvariable für den Lampentyp

enthält, wurde dieser auch nicht berücksichtigt. Zum Vergleich der

berechneten Vorhersage (grün) sind in Abbildung 7.2 die

Regressionsgrade für die empirisch ermittelten Blendurteile aller

Scheinwerfer (schwarz) aufgenommen.

Beim Vergleich der berechneten mit den empirisch ermittelten

Blendurteilen war festzustellen (hier nicht dargestellt), dass die

höhere Gewichtung der Blendbeleuchtungsstärke zu keiner

Abbildung 7.2: Blendurteil beim Blick in den Scheinwerfer als Funktion des Produktes der Blendbeleuchtungsstärke und der mittleren Blendleuchtdichte des Scheinwerfers


Verbesserung der Anpassung führte. Daraufhin wurden die Exponenten für die Blendbeleuchtungsstärke und die Blendleucht-dichte jeweils gleich 1 gesetzt und wieder Gleichung 7.4 verwendet. Der Faktor c1 und der Summand c2 in selbiger Gleichung wurden so gewählt, dass die berechneten UGR-Werte zwischen 1 und 9 liegen und eine bestmögliche Anpassung an die empirische Blendbe-wertung erreicht wird (Gleichung 7.8):

𝑈𝐺𝑅𝑐𝑎𝑟,𝐵50𝐿 = 0,0001 ∙ 𝐿𝑔 ∙ 𝐸𝑔 + 6,5 + 𝑋 7.8

UGRcar,B50L … Blendbewertung für Kfz-Scheinwerfer im standar-disierten Bewertungspunkt B50L, Lg .. Mittlere Blendleuchtdichte der Blendquelle in cd/cm², Eg Blendbeleuchtungsstärke in B50L in lx; X Summand für unterschiedliche Lichtarten (X=0 für Halogen; X=0,9 für Gasentladung)

Abbildung 7.3 zeigt die so berechneten Blendurteile verglichen mit den empirisch ermittelten Blendurteilen.

Abbildung 7.3: Korrealation zwischen dem berechneten und dem bewerteten Blendurteil; Modell-SW: Modellscheinwerfer


Erwartungsgemäß ist die Anpassung für den Fit (Modellschein-

werfer) sehr hoch, da das Modell auf diesen Daten beruht. Für die

Gasentladungsscheinwerfer stimmen die berechneten Blendurteile

ebenfalls sehr gut mit den per Fragebogen ermittelten Blendur-

teilen überein. Eine zuverlässige Vorhersage ist also für diese

Systeme möglich.

Bei Halogenscheinwerfern ist mit Abweichungen um eine

Bewertungsstufe jeweils für die stark blendenden und die wenig

blendenden Systeme zu rechnen. Die stark blendenden Systeme

werden unterbewertet, die gering blendenden werden überbe-

wertet. Ein Systemvergleich innerhalb der Halogensysteme ist aber

mit einer Unsicherheit von einer halben Bewertungsstufe möglich.

Will man die Blendbewertung von Kraftfahrzeugscheinwerfern

nicht auf den Blendpunkt B50L beschränken, empfielt es sich, die

allgemeingültige Gleichung 7.9 zu nutzen.

𝑈𝐺𝑅𝑐𝑎𝑟 = 𝑐1 ∙ 𝐿𝑔 ∙ 𝐸𝑔

𝐿𝑎𝑑 ∙ 𝜃+ 𝑐2 + 𝑋 7.9

UGRcar … Blendbewertung für die Kfz-Beleuchtung, Lg .. Mittlere Blendleuchtdichte der Blendquelle, Eg .. Blendbeleuchtungsstärke, Lad .. Adaptationsleuchtdichte (mittlere Leuchtdichte eines 10° Feldes um einen Fixationspunkt herum, welcher in 60 m vor dem Fahrzeug auf der Fahrbahn angenommen wird), Θ … Blendwinkel; X Summand für unterschiedliche Lichtarten (X=0 für Halogen; X=0,9 für Gasentladung)

Der Faktor c1 und der Summand c2 sind dabei so zu wählen, dass

sich unter der gegebenen Adaptationsleuchtdichte Lad und dem

Blendwinkel 𝜃 ein UGRcar zwischen 1 und 9 ergiebt. Dies ist

insbesondere dann wichtig, wenn man die berechneten

Blendurteile mit Autoren vergleichen will, welche die 9-stufige de-

Boer-Skala verwendet haben.

154 Zusammenfassung und Ausblick


Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich ausführlich mit dem

Phänomen der Blendung in seinen unterschiedlichen Ausprä-

gungen. Da im nächtlichen Straßenverkehr aus Anwendersicht vor

allem die Wirkung für die Verkehrssicherheit von zentraler

Bedeutung ist, konzentrieren sich alle weiteren Abhandlungen auf

die physiologische und psychologische Blendung. Für beide Arten

werden Operationalisierungsverfahren mit ihren jeweiligen Vor-

und Nachteilen sowie bekannte Maßzahlen und deren Grenzwerte

vorgestellt und diskutiert. Anschließend folgt eine umfangreiche

Auswertung der bekannten Einflussgrößen. Kapitel 6 beschreibt

eigene Untersuchungen, welche in Zusammenarbeit mit elf

Studien- und Diplomarbeiten entstanden sind. Diese gliedern sich

in Labor-, Lichtkanal- und statische Feldversuche, wobei im

Lichtkanal sowohl speziell konstruierte Versuchsscheinwerfer als

auch reale Kfz-Scheinwerfer zum Einsatz kamen. Die Feldversuche

dienten im Wesentlichen der Validierung und nahmen nur einen

sehr kleinen Teil der Untersuchungen ein. Die Ergebnisse der

verschiedenen Versuche werden schließlich einander gegenüber-

gestellt und bilden die Grundlage für ein neues Modell zur

Bewertung der psychologischen Blendung, welches in Kapitel 7

vorgestellt wird.

Im Ergebnis der Literaturstudie und der eigenen Untersuchungen

konnten verschiedene Haupteinflussgrößen bestätigt werden.

Danach ist zweifelsfrei die Blendbeleuchtungsstärke am Auge die

wichtigste Einflussgröße sowohl der physiologischen als auch der

psychologischen Blendung. Die in den internationalen Standards

festgelegten Grenzwerte scheinen sinnvoll. Problematisch erweist

sich jedoch, dass diese Grenzwerte von 0,4/0,5 bzw. 0,7 lx für das

Auge des entgegenkommenden Fahrers im realen Straßenverkehr

immer wieder überschritten werden. Hierzu kommt es z. B. in

Zusammenfassung und Ausblick 155

Situationen wie dem Anfahren an Kreuzungen oder dem Fahren auf

unebenen oder geneigten Straßen. Erfolgt nach einem solchen

Blendungsvorgang z. B. ein Abbiegen in eine gering beleuchtete

Nebenstraße, reicht die Adaptationszeit nicht aus, was immer

wieder zu Unfällen mit Fußgängern führt. Wirksame Gegen-

maßnahmen wären z. B. heller beleuchtete Straßen durch ortsfeste

Beleuchtung, gesetzlich verpflichtende dynamische Leuchtweiten-

regelung für alle Fahrzeuge oder das sogenannte 'Blendfreie

Fernlicht'. Darüber hinaus würde eine Reduzierung des Grenz-

wertes auf 0,3 lx die Sicherheit im Straßenverkehr signifikant

verbessern und sollte zukünftig angestrebt werden.

Die Frage, ob die Blendleuchtdichte bzw. die Größe der

leuchtenden Scheinwerferfläche einen Einfluss auf die Blendung

hat, kann mit Hilfe des vorliegenden Werkes bejaht werden, auch

wenn dieser Einfluss je nach Blendungsart sehr unterschiedlich ist.

Während die Blendleuchtdichte auf die physiologische Blendung

einen statistisch zwar signifikanten, aber praktisch kaum

relevanten Einfluss hat, darf sie für die psychologische Blendung

nicht vernachlässigt werden. Alternativ zu der im letzten Absatz

empfohlenen Leuchtdichteobergrenze könnte eine Untergrenze

der aus dem Verkehrsraum sichtbaren leuchtenden Scheinwerfer-

fläche definiert werden, welche bei 100 cm2 liegen sollte. Kleinere

Flächen führen beim Blick in den Scheinwerfer stets zum Urteil

„unangenehme Blendung“. Dies ist vor allem für das inzwischen

aktuelle Design von LED-Scheinwerfern von hoher Relevanz.

Wie die eigenen Untersuchungen darüber hinaus zeigen, lässt sich

die psychologische Blendung nicht an eine Schwelle der

Sehleistung koppeln, wie von Pfeffer167 vorgeschlagen. Dies gilt

besonders für kleine Lichtaustrittsöffnungen, wie der Vergleich der

Ergebnisse in Kapitel 6.7.1 und 6.7.2 zeigt.

167 Pfeffer 1964


Die Berücksichtigung des Stiles-Crawfort-Effektes bringt keine

signifikante Verbesserung für die Beschreibung der Blendung.

Ebenso führt die hier untersuchte empfängergewichtete

Leuchtdichte nicht zu einer präziseren Beschreibung der

Blendempfindung.

Das in der Arbeit vorgeschlagene Modell sollte auf lange Sicht

speziell für LED-Scheinwerfer mit seinen kleinen Leuchtdichte-

strukturen modifiziert werden. Von seiner Grundstruktur lehnt es

sich an das Unified Glare Rating (UGR) an, was in Zukunft

tatsächlich zu einem allgemeinen Blendurteilindex führen könnte.

Die Berücksichtigung unterschiedlicher Spektren erfolgt über

einen zusätzlichen Summanden, der jedoch nicht mehr als eine

Bewertungstufe auf der 9-stufigen de-Boer-Skala ausmacht.

Dank 157

9 Dank

Ein ganz besonderer Dank gilt meinem Freund und früheren

Kollegen Dr. Jürgen Locher für das Korrekturlesen dieses

Manuskriptes. Von 2001–2008 arbeiteten wir eng zusammen. Ich

habe in dieser Zeit viel von ihm über Versuchsplanung und

statistische Methoden gelernt und ihn als gewissenhaften

Wissenschafler und tollen Menschen schätzen gelernt.

Darüber hinaus möchte ich mich bei allen bedanken, die dieses

Werk überhaupt möglich gemacht haben, angefangen bei den

Herren Hendrischk, Peitz, Kalze, Dr. Wördenweber und

Dr. Eichhorn von Hella, die mir die Ressourcen für die dem Buch

zugrundeliegenden Untersuchungen zur Verfügung gestellt haben,

sowie bei allen Studierenden, welche viele Tage und Stunden mit

mir gemeinsam im Lichtkanal verbrachten, nachts auf den Straßen

froren und Versuchspersonen aufmunterten. Es war eine tolle Zeit!

Nicht zuletzt gilt mein Dank Herrn Dr. Serick, welcher sich durch

sein kritisches Gegenlesen verdient gemacht hat.

DANKE.

158 Betreute Arbeiten

10 Betreute Arbeiten

Barbey, S.: Charakterisierung von Leuchtdichteverteilungen durch neu zu definierende Kenngrößen am Beispiel der Sichtweite. Diplomarbeit, L-LAB/FH Gießen, Friedberg 2001

Freyer, M.: Einfluss der Blendbeleuchtungsstärke und der Leucht-dichte auf die Blendung und den Schwellenkontrast bei homogenem und inhomogenem Umfeld. Diplomarbeit, L-LAB/TU Ilmenau, 2004

Grote, U.: Physio-psychologische Untersuchungen zur Einführung der Leuchtdichte in die gesetzlichen Bestimmungen. Diplomarbeit, Hella KG/Uni-GH Paderborn, 2001

Herbort, T.; Köhne, M.: Physio-psychologische Untersuchungen zur Einführung der Leuchtdichte in die gesetzlichen Bestimmungen. Projektarbeit, L-LAB/Fachschule Bielefeld, 2002

Kauschke, R.: Untersuchung der Adaptationsbedingungen bei inho-mogener Ausleuchtung durch Kfz-Scheinwerfer. Diplomarbeit, Hella KG/TU Ilmenau, 2001

Kleinkes, M.: Objektivierte Bewertung des Gütemerkmals Homogenität für Scheinwerfer-Lichtverteilungen. Dissertation, Uni Bielefeld, Shaker Verlag Aachen, 2003

Kliebisch, D.; Stahl, F.: Abhängigkeit der physiologischen Blendung von der spektralen Verteilung der Lichtquelle (Lichtfarbe). Projektarbeit, L-LAB/TU Ilmenau, 2003

Kliebisch, D.: Entwicklung eines Modells zur Berechnung von Erkennbarkeitsentfernungen aus Leuchtdichtebildern. Diplom-arbeit, L-LAB/TU Ilmenau, 2004

Locher, J., Völker, S., Kleinkes, M., Colin, I.: Der Einfluss der Kfz-Lichtverteilung auf Sicherheit und Akzeptanz. Forschungsbericht, L-LAB, Paderborn, 2002

Löscher, C.: Berechnung und bewertender Vergleich unter-schiedlicher Beleuchtungsstärken am Auge. Diplomarbeit, L-LAB/ TU Ilmenau, 2003

Betreute Arbeiten 159

Luthmann, T.: Einrichtung eines Versuchsstandes für Schwellen-kontrastuntersuchungen. Praktikumsbericht, L-LAB, Paderborn, 2002

Meyborg, M.: Untersuchung zum Blendverhalten unterschied-licher Scheinwerfersysteme. Diplomarbeit, Hella KG/FH Wilhelms-hafen, 2000

Middendorf, K.; Wibbeke, K.: Auswirkung von peripheren Leuchtdichtefeldern auf die Kontrastempfindlichkeit. Diplom-arbeit, FH Bielefeld, 2003

Raphael, S.: Blendungsbewertung von Scheinwerfern. Diplom-arbeit, L-LAB/Technische Universität Ilmenau, 2004

Rieske, R.: Untersuchungen zum Einfluss einer inhomogenen Straßenleuchtdichte auf das Adaptationsniveau; Praxissemester-bericht, Hella KG, Paderborn 2001

Rieske, R.: Untersuchungen zur optimalen Lichtverteilung für Kfz-Scheinwerfer, Diplomarbeit, L-LAB/TU Dresden, 2002

Seyring, C.: Der Einfluss inhomogener Lichtverteilungen auf die Erkennbarkeit von Sehobjekten, Diplomarbeit, L-LAB/TU lmenau, 2005

Seyring, C.; Wernicke, A.: Konzeption, Aufbau und Durchführung eines Versuches zur Ermittlung der physiologischen und psychologischen Blendung im Lichtkanal. Studienarbeit, L-LAB/TU Ilmenau, 2004

Stahl, F.: Kongruenz des Blickverlaufs bei virtuellen und realen Autofahrten - Validierung eines Nachtfahrsimulators; Diplom-arbeit, L-LAB/TU Ilmenau 2004

160 Anhang

11 Anhang

Tabelle 11.1: Einteilung der Blendung nach ihren Ursachen nach Schober168

Physiologische Ursachen


Adaptationsblendung Plötzliche Änderung des durchschnittlichen Blendleuchtdichteniveaus im Gesichtsfeld: Auge kann sich nicht schnell genug den Änderungen anpassen

Entgegenkommende Fahrzeuge in Kurven bzw. bei Bergkuppen

Relativblendung Örtliche Blendleuchtdichteunterschiede auf der Netzhaut, die durch Lokaladaptation nicht mehr ausgeglichen werden können

Sehr kleine helle Scheinwerfer des Gegenverkehrs vor einem dunklen Hintergrund

Arten derQuelle Beschreibung Beispiel

Direkte Blendung Blendung durch Lampen oder Leuchten

Straßenleuchten, entgegenkommende Fahrzeuge

Indirekte Blendung/Reflex-blendung

Blendung durch Reflexionsbilder von Lichtquellen oder streuenden Flächen im Gesichtsfeld

Reflexionen durch die Straßenbeleuchtung auf regennasser Fahrbahn

Ort der Lichtquelle Beschreibung Beispiel

Infeldblendung Die Blendung liegt im Gesichtsfeld des Betrachters

Direkter Blick in die Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeuges bei Nachtfahrt

Umfeldblendung Die Blendquelle liegt peripher, also nicht mehr in der Blickrichtung

Leuchtreklame seitlich neben der Fahrbahn

168 IMEKOInternationale Messtechnische Konfderation und Deutsche Ges. f. Messtechnik und Automatis. Berlin 1965

Anhang 161

Physiologische Ursachen


Nebelblendung Eine Betrachtung der Sehobjekte durch ausgedehnte beleuchtete Streukörper (z. B. Nebel)

Fahrt bei Nebel

Zeitliches Einwirken Beschreibung Beispiel

Simultanblendung Blendquelle während des Sehvorgangs immer vorhanden, Blendwirkung tritt sofort ein

Einzelnes entgegenkommendes Fahrzeug in der Nacht

Sukzessivblendung Zeitliche Nachwirkung einer vorangegangenen Blendung (Nachbilder, Ermüdung); tritt beim Erscheinen verschiedener Blendquellen nacheinander auf; Wirkung späterer Blendungen wird verstärkt

Lange Nachtfahrten

162 Literaturverzeichnis


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Schriftenreihe des Fachgebietes Lichttechnik Hrsg.: Prof. Dr. Stephan Völker, Heike Schumacher

ISSN 2196-338X (print) ISSN 2198-5103 (online)

1: Völker, Stephan; Schumacher, Heike (Hrsg.): Jahresbericht 2012. - 2013. - 61 S.

ISBN 978-3-7983-2517-3 (print) EUR 5,80 ISBN 978-3-7983-2518-0 (online)

2: Völker, Stephan; Schumacher, Heike (Hrsg.):

Jahresbericht 2013. - 2014. - 67 S. ISBN 978-3-7983-2667-5 (print) EUR 8,00 ISBN 978-3-7983-2668-2 (online)

3: Völker, Stephan; Schumacher, Heike (Hrsg.):

8. Symposium Licht und Gesundheit. Eine Sondertagung der TU Berlin gemeinsam mit DAfP und LiTG; 19. und 20. März 2014, Messegelände Berlin - 2014. - 201 S. ISBN 978-3-7983-2671-2 (print) EUR 12,50 ISBN 978-3-7983-2672-9 (online)

4: Völker, Stephan; Schumacher, Heike (Hrsg.): Jahresbericht 2014. - 2015. - 64 S. ISBN 978-3-7983-2747-4 (print) EUR 8,00 ISBN 978-3-7983-2748-1 (online)

5: Völker, Stephan; Schumacher, Heike (Hrsg.): UNILED – Erfassung und Beseitigung von Innovationshemmnissen beim Solid State Lighting. Ausgewählte Ergebnisse des Forschungsvorhabens - 2015. - 272 S. ISBN 978-3-7983-2707-8 (print) EUR 15,00 ISBN 978-3-7983-2708-5 (online)

6: noch nicht erschienen 7: Völker, Stephan; Schumacher, Heike (Hrsg.):

Jahresbericht 2015/2016. - 2016. - 62 S. ISBN 978-3-7983-2834-1 (print) EUR 9,00 ISBN 978-3-7983-2835-8 (online)

8: Völker, Stephan; Schumacher, Heike (Hrsg.): 9. Symposium Licht und Gesundheit. Abstracts - 2016. - 75 S. ISBN 978-3-7983-2866-2 (print) EUR 8,00 ISBN 978-3-7983-2867-9 (online)

9: Bensel, Silvia: Messtechnische Bewertung weißer LED-Leuchten. Gonio-spektralradio-metrische Untersuchung räumlicher Farb-unterschiede.- 2017. - 118 S.

ISBN 978-3-7983-2910-2 (print) EUR 13,00 ISBN 978-3-7983-2911-9 (online)

Blen

dung

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ISBN 978-3-7983-2956-0 (print)ISBN 978-3-7983-2957-7 (online)

Stephan Völker

Blendung durch Kfz-Scheinwerfer im nächtlichen Straßenverkehr

Eine der häufigsten Unfallursachen im nächtlichen Straßenverkehr ist das durch Blendung ein-geschränkte Seh- und Erkennungsvermögen. Langjährige Versuchsreihen im Labor bzw. Lichtka-nal sowie auf realen Verkehrsflächen bilden neben einer umfangreichen Literaturrecherche das Fundament für dieses Buch. Ziel ist eine exaktere Klärung der komplexen Zusammenhänge, denen bis heute weltweit aufwändige Forschungsaktivitäten gewidmet werden. Hierzu gehören nicht nur technische Parameter wie Größe und Leuchtdichte der Scheinwerfer entgegenkom-mender Fahrzeuge sondern auch die vielfältigen Erhebungsmethoden der physiologischen und psychologischen Blendung mit ihren spezifischen Vor- und Nachteilen. Zeitlich werden alle her-ausragenden Untersuchungen bis 2006 vorgestellt und analysiert. Zwar hat sich die Technologie von Kfz-Scheinwerfern seitdem durch die Weiterentwicklung der LED grundlegend geändert. Dennoch sind die zum Teil neuartigen Erkenntnisse und Analysen bisher in keiner Arbeit umfas-send zusammengestellt. Vorliegende Arbeit ist daher für alle an der Verkehrs- bzw. Fahrzeug-lichttechnik Beteiligten sowie Studenten einschlägiger Disziplinen von besonderem Interesse und kann zu einer solideren Unfallprävention beitragen.

Blendung durch Kfz-Scheinwerfer im nächtlichen Straßenverkehr

9 783798 329560I S B N 9 7 8 - 3 - 7 9 8 3 - 2 9 5 6 - 0 http://verlag.tu-berlin.de

Schriftenreihe des Fachgebietes Lichttechnik Band 1010

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Ein Review bis 2006 – Beschreibung, Maßzahlen, Bewertungsmethoden

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Blendung durch Kfz-Scheinwerfer im nächtlichen ... · erhielt ich eine kleine Karte, auf der...

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