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Adaptive Scheinwerferlichtverteilungen für unterschiedliche Straßenbeleuchtungsszenarien
Vogel, Simon
Dissertationen des Fachgebietes Lichttechnik
Moderne hochaufgelöste Scheinwerfersysteme sind in der Lage, ihre Lichtverteilung an verschiedene Fahrsituationen anzupassen. Bisher aber wird die vorhandene Straßenbeleuchtung bei der Einstellung des Scheinwerfers nicht berücksichtigt, obwohl diese die photometrischen Bedingungen fundamental ändert.
In dieser Arbeit werden die Sichtbarkeitsbedingungen bei gleichzeitiger Beleuchtung durch Kfz-Scheinwerfer und Straßenbeleuchtung sowie deren Einfluss auf die Sichtbarkeit von Objekten untersucht. Basierend auf diesen Untersuchungen werden neue Scheinwerferlichtfunktionen entwickelt, die das Licht bedarfsgerecht nur in die Entfernungen emittieren, in denen ein Mehrwert für den Fahrer erzielt wird. In photometrischen Messungen und Probandenuntersuchungen wurde die Wahrnehmung von Positiv- und Negativkontrasten unterschiedlich stark reflektierender Objekte in verschiedenen Straßenbeleuchtungssituationen untersucht. Dabei zeigte sich, dass die von der Straßenbeleuchtung erzeugten Negativkontraste häufig besser sichtbar waren als die vom Fahrzeugscheinwerfer erzeugten Positivkontraste. Darüber hinaus verschlechterte das Scheinwerferlicht vielfach sogar die Sichtbarkeit der Objekte.
Dieser Effekt wurde für verschiedene Objektentfernungen analysiert, sodass für unterschiedliche Straßenbeleuchtungsklassen und Objektreflexionsgrade Entfernungen bestimmt werden konnten, bis zu denen der Kfz-Scheinwerfer bessere Sichtbedingungen erzielte. Darauf aufbauend wurden Scheinwerferlichtverteilungen mit geringerer Reichweite konzipiert, die diese Problematik berücksichtigen und vom System situationsabhängig eingestellt werden können. Somit kann mit weniger Licht eine bessere Sichtbarkeit erzeugt werden, was zusätzlich einen positiven Einfluss auf die Energieeffizienz des Systems sowie die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer hat.
Modern high-resolution headlamp systems are able to adapt their light distribution to different driving situations. However, the present road lighting is not yet considered, although it fundamentally changes the photometric conditions of the scene.
In this thesis, the visibility conditions under simultaneous illumination by automotive headlamps and road lighting and their influence on the visibility of objects are investigated. Based on these investigations, new headlamp functions are developed, which emit light only at distances where it actually assists the visual performance of the driver.
In photometric measurements and subject tests, the perception of positive and negative contrasts of differently reflecting objects in various road lighting situations was investigated. It was found that the negative contrasts created by the road lighting were often better visible than the positive contrasts created by the vehicle headlamps. Furthermore, in many cases, the headlamp light actually worsened the visibility of the objects. This effect was analyzed for different distances of the objects. As a result, distances up to which the vehicle headlight creates better visibility conditions could be determined for different road lighting classes and object reflectance levels.
Based on this, headlamp light distributions with shorter ranges are proposed that take this problem into account and can be used by the system depending on the situation. Thus, better visibility can be created with less light, which has an additional positive impact on the energy efficiency of the system and the glare of other road users.
