Informationen aus der FAHRZEUGTECHNIK. Hintergrund und Methodik ADAC Scheinwerfertest

Transkript

1 Informationen aus der FAHRZEUGTECHNIK IN Stand: 11/09 Hintergrund und Methodik ADAC Scheinwerfertest 2009 Die Testfahrzeuge und ihre technische Ausstattung: Technische Ausstattung MB E-Klasse Nissan Qashqai Opel Insignia Skoda Superb VW Golf Audi R8 Lichtart Halog. Xen. Halog. Xen. Halog. Xen. Halog. Xen. Halog. Xen. LED System Projek. Projek. Refl. Refl. Refl. Projek. Projek. Projek. Reflek. Projek. Projek. Kurvenl. nein ja nein nein nein ja nein ja nein ja Nein Abbiegel. nein ja nein nein nein ja ja ja ja ja Nein Lichtvert. stat. adap. stat. stat. stat. adap. stat. adap. stat. stat. stat. Nebelsch. ja nein ja ja ja ja ja ja ja ja nein Tagfahrl. ja ja nein nein ja ja nein nein ja nein ja Von links: VW Golf 6, Opel Insignia, Skoda Superb, Mercedes E-Klasse, Nissan Qashqai, Mercedes E-Klasse, Nissan Qashqai, Skoda Superb, Opel Insignia, Golf 6, Audi R8

2 Hintergrund 1. Halogenlicht Halogen-Scheinwerfer arbeiten mit einer Glühlampe. Seit den sechziger Jahren werden Halogen-Glühlampen in Autos eingesetzt und seither kontinuierlich verbessert. An die Lichtleistung von Xenon-Brennern können sie bis heute jedoch bei weitem nicht heranreichen. Da Halogen-Scheinwerfer deutlich günstiger sind, werden diese nach wie vor hauptsächlich verbaut. Halogenlampen können alle Funktionen der Frontscheinwerfer übernehmen (Abblend- und Fernlicht, Nebellicht usw.). Für Abblend- und Nebellicht wird ein Lichtbündel mit einer Hell-Dunkel-Grenze erzeugt, so dass unterhalb dieser Grenze eine möglichst hohe Sichtweite für den Fahrer erreicht, gleichzeitig aber der entgegenkommende Verkehr nicht zu sehr geblendet wird. Der obere Bereich wird durch Blenden im Strahlengang des Scheinwerfers oder durch die exakte Lenkung der Lichtstrahlen mit Hilfe des Reflektors und je nach Variante weiterer optischer Komponenten abgeschattet. Je nach Scheinwerferdesign werden Reflektionssysteme (Lampe + Reflektor) oder Projektionssysteme (Lampe + Reflektor + Projektionslinse) verbaut. Bei letzterem sind mehr Komponenten nötig, so dass der Scheinwerfer teurer wird. Allerdings hat nicht zuletzt dieser ADAC- Scheinwerfertest gezeigt, dass die aufwendigeren Projektionssysteme in der Regel eine bessere Lichtverteilung liefern. 2. Xenonlicht In Xenon-Scheinwerfern erzeugt eine Gasentladungslampe das Licht. Gegenüber Halogen- Licht ergibt sich ein bis zu 200 Prozent stärkerer Lichtstrom, die Helligkeit ist also erheblich höher. Damit ist eine bedeutend bessere Ausleuchtung der Fahrbahn und vor allem des Fahrbahnrandes möglich. Auch wenn Xenon-Licht bläulicher und kälter als das Halogen- Pendant erscheint, kommt es der Farbtemperatur des Sonnenlichts näher als das Halogen- Licht. Xenon-Brenner können für Abblendlicht wie auch für Fernlicht (meist aus derselben Lichtquelle) eingesetzt werden, sie arbeiten sowohl in Projektions- als auch in Reflektionssystemen. Beim Projektionssystem bewirkt eine durch einen elektromagnetischen Antrieb bewegte Blende die Schaltung vom Abblendlicht auf das Fernlicht. Im Reflektionssystem sorgt eine kleine Bewegung der Gasentladungslampe für die Umschaltung auf das Fernlicht. Um eine Blendung des Gegenverkehrs zu verhindern, wird im Xenon-Scheinwerfer serienmäßig (weil Vorschrift) eine automatische Leuchtweitenregulierung eingebaut. Die ebenfalls gesetzlich vorgeschriebene Scheinwerfer-Reinigungsanlage sorgt für eine saubere Abdeckscheibe und weniger Blendung entgegenkommender Fahrer durch Streulicht. Xenon-Systeme benötigen etwa ein Drittel weniger Strom als Halogen-Lampen und halten bedeutend länger (ca km). 3. Kurvenlicht Für das dynamische Kurvenlicht wertet ein elektronisches Steuergerät kontinuierlich verschiedene fahrdynamische Parameter wie die Geschwindigkeit, den Lenkwinkel und die Gierrate aus. Daraus wird die günstigste Lichtverteilung errechnet und der Lichtkegel des Abblend- oder des Fernlichts in Abhängigkeit vom Kurvenradius horizontal geschwenkt. Auf diese Weise wird eine möglichst günstige Ausleuchtung des Straßenverlaufs erreicht. Die Messungen zur Kurvenausleuchtung wurden beim Opel Insignia und beim VW Golf mit und ohne Kurvenlicht-Funktion durchgeführt. Dabei ergab sich, dass das Hindernis mit Kurvenlicht etwa um ein Drittel früher erkannt werden konnte und damit deutlich mehr Reaktionszeit zur Verfügung steht. Kurvenlicht ist seit 2003 erhältlich, es wird meist mit Xenonlicht kombiniert und ist nur in Projektionssystemen üblich. 2

3 4. Abbiegelicht Bei geringer Geschwindigkeit im Eingang einer Kurve, beim Abbiegen oder durch Betätigen des Blinkers bei stehendem Fahrzeug kann das Abbiegelicht aktiviert werden. Mit diesem Zusatzlicht werden die Fahrbahn im seitlichen Nahbereich zwischen 30 und 60 Grad und die Fahrbahnrandbereiche deutlich besser ausgeleuchtet. Das Abbiegelicht ist entweder direkt im Scheinwerfer integriert und optimal für seine Funktion konstruiert oder es wird auf der betreffenden Seite der Nebelscheinwerfer eingeschaltet. Letztere Variante ist kostengünstiger, stellt aber nur einen Kompromiss dar entsprechend schlechter ist die Straßenausleuchtung. 5. Adaptive Lichtverteilung Je nach Fahrsituation werden unterschiedliche Anforderungen an die Lichtverteilung gestellt, ob gutes oder schlechtes Wetter, ob Innerorts-, Außerorts- oder Autobahnfahrten. Eine individuelle Lichtsteuerung kann die Straßenausleuchtung noch weiter optimieren. Hierzu werden der linke und der rechte Lichtkegel separat und bedarfsgerecht horizontal und vertikal eingestellt. Das dynamische Kurvenlicht ist eine dieser Funktionen. Es wird ergänzt um den Schlechtwettermodus, in dem beide Lichtkegel etwas nach unten und der linke etwas nach links geschwenkt wird, um die Eigenblendung zu reduzieren und den Sichtbereich auf der Straße zu erhellen; dieser Modus ist aufgrund der verringerten Leuchtweite nur bis etwa 70 km/h aktiv. Im Stadtmodus (Geschwindigkeit 15 bis 50 km/h) werden die beiden Scheinwerferkegel etwas auseinander gefahren, die Fahrbahn seitlich wird stärker ausgeleuchtet und gleichzeitig die Reichweite etwas zurückgenommen; somit können Fußwege sowie Kreuzungsbereiche besser eingesehen werden. Dem normalen Abblendlicht entspricht der Überland-Modus, die Scheinwerfer befinden sich in der bekannten Grundposition. Zwischen 90 und 120 km/h werden die Scheinwerfer stufenweise leicht nach oben gestellt, um die Reichweite zu erhöhen. Die genaue Abstimmung, bei welchen Geschwindigkeiten welcher Modus eingeschaltet wird, variiert je nach Hersteller, die unterschiedlichen Funktionen finden sich aber bei Mercedes, Opel und Skoda jeweils in den Xenon-Varianten wieder (hier im Beispiel die Abstimmung für den Skoda). 3

4 Test-Methodik 1. Lichtkanal Lippstadt Die Untersuchungen wurden im Hella-Lichtkanal unter Laborbedingungen durchgeführt. Die Voraussetzungen waren für alle Testkandidaten gleich und jederzeit reproduzierbar. Im Lichtkanal wurden zunächst die Scheinwerfereinstellungen überprüft. Bei fast allen Fahrzeugen waren leichte Korrekturen notwendig. Anschließend wurde jedes Auto exakt ausgerichtet positioniert, so dass alle Testfahrzeuge die gleiche Frontposition hatten. Begonnen wurde mit der Abblendlicht-Beurteilung und der Ermittlung der Leuchtreichweite auf dem linken und dem rechten Fahrbahnbereich. Die Reichweite wurde sowohl von außerhalb direkt neben dem Auto als auch von der Fahrerposition aus kontrolliert, um ein Bild vom Einfluss der Frontscheibe auf die Sicht zu erhalten. Dabei zeigten sich nur beim Audi erhebliche Unterschiede, was vor allem an der schrägen Scheibe liegt: Das horizontal von vorne kommende Licht muss eine verhältnismäßig weite Strecke durch das schräge Glas nehmen, so dass von diesem sichtbar Intensität geschluckt wird. Daher dringt das Licht aus den weniger hellen Bereichen des Fahrzeugumfeldes teilweise nicht mehr bis zum Fahrer durch. Im Falle des Audi R8 verliert man aufgrund der schrägen Frontscheibe knapp 15 Prozent an Leuchtweite. Bei der Begutachtung der Homogenität wurde auf eine ungleichmäßige Lichtverteilung und besonders auf helle Flecken und störende Lichtreflexe geachtet. Die Kontrolle der Spurausleuchtung links und rechts stellt eine differenzierte Betrachtung der Homogenität dar und geht besonders auf die Lichtverteilung und die Helligkeit auf der Fahrbahn ein. Denn manche Modelle leuchten angenehm weit auch auf der linken Seite, aber neben der Straße das hilft vor allem auf geraden Landstraßen wenig. Die Kunst ist es jedoch, auch den Straßenbereich des Gegenverkehrs vernünftig auszuleuchten, gleichzeitig entgegenkommende Fahrer aber nicht zu blenden. Hier hat der Gesetzgeber klare Grenzen vorgegeben. Durchgeführt wurde auch eine Beurteilung der seitlichen Ausleuchtung, die sich gut an den Seitenwänden des Lichtkanals ermitteln lässt. Bei der Sichtbarkeit von Straßenmarkierungen, Straßenpfosten und Schildern wurde darauf geachtet, ob die Reflektoren der Pfosten oder die Straßenschilder den Fahrer blenden, weil sie von zu viel Streulicht getroffen werden. Diese Beurteilung sowie die Helligkeit des Lichts auf der Fahrbahn gingen in die Bewertung der Eigenblendung ein. Die Fremdblendung wurde 70 Meter vor dem Auto etwa auf Höhe des Fahrers von einem durchschnittlichen PKW aus überprüft. Das Fernlicht wurde auf vergleichbare Weise beurteilt, allerdings ohne die Fremdblendung. Homogenität, Spurausleuchtung, die Sichtbarkeit von Markierungen, Schildern und Straßenpfosten sowie die Eigenblendung waren die zugehörigen Kriterien. Die Wirkung des Streulichts wurde auf zwei Arten ermittelt, zum einen anhand der Beleuchtung der seitlichen Wände im oberen Bereich sowie der Hallendecke und zum anderen über ein Netz, das direkt vor dem Auto herabgelassen wurde und Nebel oder dichten Schneefall simulierte. Schlecht abgestimmte Scheinwerfer mit hohem Streulichtanteil beleuchten das Netz so stark, dass man kaum noch hindurch sehen kann. Gute Scheinwerfer wiederum erlauben problemlos die Sicht auf die Straße hinter dem Netz. 4

5 Viel Streulicht beim Insignia Halogen Das Netz wurde auch für die Nebelscheinwerfer-Bewertung herangezogen und damit deren Blendung und Beleuchtungswirkung auf der Straße beurteilt. Die Isolux-Diagramme für das Halogenlicht und das Xenonlicht wurden von den jeweiligen Scheinwerferherstellern erstellt. Hierfür ist eine Goniometer-Messung der Scheinwerfer in ausgebautem Zustand nötig, da die Mess-Apparatur so groß ist, dass nur der Scheinwerfer und nicht die Messtechnik bewegt werden kann. Die Messwerte wurden nicht mit den Scheinwerfern der Testfahrzeuge ermittelt, sondern mit baugleichen Einzelteilen. Da es sich somit nicht um ADAC-eigene Messwerte handelt, wurden diese auch nicht in die Benotung einbezogen. Jedoch veranschaulichen die Isolux-Diagramme gut die ermittelten Ergebnisse. Auf dem Isolux-Diagramm ist die Lichtverteilung zu sehen (Beispiel Mercedes E-Klasse mit Xenonlicht). Die Gegenfahrbahn ist vom Scheinwerferlicht deutlich ausgespart, um eine Blendung zu vermeiden. Auch die weite seitliche Ausleuchtung kann auf dem Diagramm gut erkannt werden. Damit deckt sich das Bild anschaulich mit den Testergebnissen des ADAC. 2. Testgelände Augsburg Eine weitere Teststation war das ADAC Fahrsicherheitszentrum bei Augsburg. Es bietet die Möglichkeit, auf einem größeren abgesperrten Gelände dynamische Lichtuntersuchungen durchzuführen. Hierfür wurden Neumond-Nächte gewählt, um den Einfluss fremder Lichtquellen auszuschließen. In einer Linkskurve wurden zwei unterschiedlich große Wildschwein-Attrappen als Hindernisse aufgestellt. Die Linkskurve stellt die anspruchsvollere Aufgabe für das Licht dar; der Lichtkegel ist im linken Bereich kürzer, um den Gegenverkehr weniger zu blenden. Hier kann das Kurvenlicht punkten. Ein GPS-Messsystem mit Computer wurde im jeweiligen Testwagen verbaut und der exakte Standort des Hindernisses programmiert, so dass Entfernungsmessungen auf einen Zentimeter genau möglich waren. Mit 45 km/h wurde die 5

6 Kurve durchfahren und, sobald ein Wildschwein zu sehen war, der Auslöser gedrückt. Damit kann die genaue Entfernung zwischen Sichtpunkt und Hindernis dargestellt werden. Bei diesen Messungen haben sich erhebliche Unterschiede zwischen den Scheinwerfern ergeben, die Entfernungswerte lagen zwischen 19 und 38 Metern. Im Vorteil waren konstruktionsbedingt die Scheinwerfer mit Kurvenlicht-Funktion. Um den Vorteil alleine dieser Funktion zu ermitteln, wurden zusätzlich bei Golf Xenon und Insignia Xenon die Messungen auch mit deaktiviertem Kurvenlicht gefahren. Bei der Blendungsmessung saßen am unteren Ende des abschüssigen Streckenabschnitts je zwei Personen in zwei Autos und beurteilten die Blendung des Fahrzeugs, das oben über die Kuppe fuhr und sich auf die Testpersonen zu bewegte. Die Beurteilung im Auto sitzend wurde deshalb gewählt, weil es einer realistischen Darstellung der Blendsituation entspricht. Die Testpersonen konnten zwischen einem Punkt für unerträglich bis neun Punkten für unmerklich vergeben. 3. Teststrecken Um eine realistische und breit aufgestellte Bewertung der Testfahrzeuge im Praxisbetrieb zu erhalten, wurden zwei Teststrecken abgesteckt, die alle üblichen Charakteristika von Stadt-, Landstraßen und Autobahnstrecken aufwiesen. Für die Lichtbeurteilung führte die Teststrecke zunächst über die Autobahn mit weiten und engeren Kurven, Brücken, einen Tunnel sowie auch einen längeren geraden Abschnitt. Der Kurs setzte sich fort durch typische Ortschafts-Situationen wie Abbiegen und enge Kurven sowie Straßenbeleuchtung. Der anschließende Landstraßen-Abschnitt verfügte sowohl über gerade Streckenbereiche durch Wald und über Felder als auch über enge Kurven und zahlreiche Kuppen in bewaldeter Region eine sehr anspruchsvolle Aufgabe für die Scheinwerfer. Abgefragt wurde jeweils das allgemeine Sicherheitsgefühl beim Fahren, die Helligkeit auf der Fahrbahn, die Homogenität der Ausleuchtung, die Reichweite des Abblendlichts und des Fernlichts (letzteres nicht innerorts), die Breite der Lichtverteilung, die Sichtbarkeit von Fahrbahnmarkierungen und Schildern sowie deren Kontrast und die Blendung durch Reflektionen beispielsweise an Schildern. Weiteres Augenmerk galt der Ausleuchtung von Kurven und der Straßenausleuchtung bei Abbiegesituationen innerorts und auf der Landstraße. Auch auf das Empfinden der Lichtfarbe wurde geachtet. Zusätzlich wurde abgefragt, wie das Sicherheitsgefühl außerorts auf hügeliger Strecke ist und ob eine Einschränkung der Leuchtweite innerorts festgestellt wurde. Letzteres ist nur bei Systemen mit adaptiver Lichtverteilung relevant und kann dort unter Umständen deutlich auffallen. In einem weiteren Test wurde ermittelt, wie sehr die verschiedenen Scheinwerfer vorausfahrende Fahrzeuge blenden. Hierfür wurde eine Strecke gewählt, die durch Ortschaften und über Landstraßen führte, die auch sehr wellige Abschnitte enthielten. Ein Autobahnstück diente zur Überprüfung vor allem der adaptiven Lichtsysteme, ob das Anheben der Scheinwerfer zu einer erkennbar stärkeren Blendung führen würde. FTTRU/FTKTHI Abbildungen: ADAC, Hella (4) 6