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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
Universitätsverlag der TU Berlin
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der
Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind
im Internet über http://dnb.dnb.de/abrufbar.
Universitätsverlag der TU Berlin, 2017
http://verlag.tu-berlin.de
Fasanenstr. 88, 10623 Berlin
Tel.: +49 (0)30 314 76131 / Fax: -76133
E-Mail: [email protected]
Alle Texte dieser Veröffentlichung – ausgenommen Zitate – sind unter
der CC-Lizenz CC BY lizenziert.
Lizenzvertrag: Creative Commons Namensnennung 4.0
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Umschlagfoto:
Foto von Alvimann auf Morguefile.com | Foto: http://mrg.bz/4xkCwN |
Lizenzbedingungen: https://morguefile.com/license
Druck: docupoint GmbH
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
vi
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
Blendbeleuchtungsstärke ............................................................................ 119
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
Blendbeleuchtungsstärke ............................................................................ 123
Abbildung 6.33: Mittleres Blendurteil mit ±1 SD beim Blick
in den Scheinwerfer als Funktion der mittleren Blendleucht-
dichte des Scheinwerfers ............................................................................. 125
Abbildung 6.34: Mittleres Blendurteil mit ±1 SD beim Blick
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
Abbildung 6.37: Mittleres Blendurteil mit ±1 SD beim Blick
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
Blendbeleuchtungsstärke ............................................................................ 102
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
26 Blendung im nächtlichen Straßenverkehr
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
Blendung im nächtlichen Straßenverkehr 27
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
28 Blendung im nächtlichen Straßenverkehr
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.
Blendung im nächtlichen Straßenverkehr 29
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
2 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
32 Allgemeine Verfahren zur Bestimmung der Blendung
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 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 + (
𝐴𝑙𝑡𝑒𝑟
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
36 Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 37
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
38 Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 39
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
40 Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 41
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]
42 Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 43
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
44 Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 45
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
46 Physiologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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 + (
𝐴𝑙𝑡𝑒𝑟
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
48 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 49
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
50 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 51
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
52 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 53
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]
54 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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]
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 55
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
56 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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]
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 57
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]
58 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 59
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
60 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 61
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
62 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 63
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
64 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 65
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.
66 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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).
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 67
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
68 Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle
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
Psychologische Blendung – Maßzahlen, Einflussfaktoren, Modelle 69
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 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
74 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 75
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.
76 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 77
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
78 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 79
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.
80 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 81
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 - -
82 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 83
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]
84 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 85
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
df Mittel der Quadrate
F-Wert Signifikanz
Altersgruppe 0,417 1 k.A. 15,9 0,000
Tabelle 6.10: Tests der Zwischensubjekteffekte: Blendbeleuchtungsstärke, Alter [B2]
Quelle Quadratsumme vom Typ III
df Mittel der Quadrate
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.
86 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 87
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]
88 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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]
Quelle Quadratsumme vom Typ III
df Mittel der Quadrate
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 89
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]
90 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 91
6.6.2.1 Einfluss der Blendbeleuchtungsstärke [B2]
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]
Quelle Quadratsumme vom Typ III
df Mittel der Quadrate
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]
92 Eigene Untersuchungen zur Blendung
6.6.2.2 Einfluss des Alters [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]
Quelle Quadratsumme vom Typ III
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 93
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]
Quelle Quadratsumme vom Typ III
df Mittel der Quadrate
F-Wert Signifikanz
Eg Sphärizität angenommen
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]
Quelle Quadratsumme vom Typ III
df Mittel der Quadrate
F-Wert Signifikanz
Eg Sphärizität angenommen
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
94 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 95
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
6.6.3.1 Einfluss der Größe bzw. der Blendleuchtdichte der
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.
96 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 97
Tabelle 6.18 präsentiert das Ergebnis der Varianzanalyse.
Tabelle 6.18: Tests der Innersubjekteffekte, Blendleuchtdichte [B3]
Quelle Quadratsumme vom Typ III
df Mittel der Quadrate
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
98 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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 Schwellenkontrast als Maß für die physiologische Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 99
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
6.7.1.2 Einfluss der Blendbeleuchtungsstärke [B11]
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).
6.7.1.3 Einfluss des Alters [B11]
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.
100 Eigene Untersuchungen zur Blendung
6.7.1.4 Einfluss der Größe bzw. der Blendleuchtdichte der
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 101
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]
102 Eigene Untersuchungen zur Blendung
geringer differieren, was wiederum durch die Untersuchungen aus
der Literatur (Kapitel 3.2.3) gedeckt ist.
6.7.2 De-Boer-Skala als Maß für die psychologische Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 103
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]
104 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 105
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.
106 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
6.7.2.5 Einfluss des Alters [B11]
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 107
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]
108 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 109
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]
110 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 111
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]
112 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 113
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]
114 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 115
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]
116 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 117
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.
118 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 119
6.8.1 Schwellenkontrast als Maß für die physiologische Blendung
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
120 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 121
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
122 Eigene Untersuchungen zur Blendung
6.8.2 De-Boer-Skala als Maß für die psychologische Blendung
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)
Eigene Untersuchungen zur Blendung 123
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)
124 Eigene Untersuchungen zur Blendung
(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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 125
6.8.2.2 Einfluss der Größe bzw. der Blendleuchtdichte der
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
126 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 127
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).
128 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 129
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
130 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 131
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.
132 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 133
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]
134 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
6.8.2.6 Einfluss des Alters [B9]
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]
Eigene Untersuchungen zur Blendung 135
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.
136 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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.
Eigene Untersuchungen zur Blendung 137
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
138 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 139
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].
140 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 141
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.
142 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 143
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.
144 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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
Eigene Untersuchungen zur Blendung 145
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
146 Eigene Untersuchungen zur Blendung
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-
Eigene Untersuchungen zur Blendung 147
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
7 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
150 Neues Modell für die psychologische Blendung
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
Neues Modell für die psychologische Blendung 151
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
152 Neues Modell für die psychologische Blendung
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
Neues Modell für die psychologische Blendung 153
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
8 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
156 Zusammenfassung und Ausblick
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
Beschreibung Beispiel
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
Beschreibung Beispiel
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
12 Literaturverzeichnis
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extrafoveale Wahrnehmung des menschlichen Auges, Teil 1.
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extrafoveale Wahrnehmung des menschlichen Auges, Teil 2.
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foveale Wahrnehmung des menschlichen Auges, Teil 3.
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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)
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dung
dur
ch K
fz-S
chei
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liche
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Universitätsverlag der TU Berlin
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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
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Schriftenreihe des Fachgebietes Lichttechnik Band 1010
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Ein Review bis 2006 – Beschreibung, Maßzahlen, Bewertungsmethoden
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