Exklusiv | Fudan und Philips arbeiten zusammen an der Erforschung von LED-Blendungsproblemen

　　In den letzten Jahren hat das durch LED-Straßenlaternen verursachte unangenehme Blendungsproblem für Fahrer und Fußgänger angesichts der rasanten Entwicklung von LED-Lichtquellen in Straßenbeleuchtungsanwendungen zunehmend Aufmerksamkeit erregt. In vielen Gebieten leiden nachts Autofahrer wiederholt unter einer Reduzierung der Nachtsicht aufgrund plötzlicher Veränderungen der Helligkeit von Straßenlaternen, was die von Straßenlaternen gebotenen Fahrsicherheitsvorteile verringert. Insbesondere die weit verbreitete Installation der neu beliebten hocheffizienten und energiesparenden LED-Straßenlaternen scheint die Situation noch zu verschlimmern.

　　Eine Gruppe von Forschern aus China und den Niederlanden hat eine Methode zur Bewertung der Auswirkungen der durch LED-Straßen verursachten unangenehmen Blendung auf den Menschen entwickelt und ein Modell erstellt, mit dem das Maß an Unbehagen für Fahrer unter verschiedenen Lichtbedingungen bewertet werden kann. Das Forscherteam kommt von der Fudan-Universität, Philips Research Asia (Shanghai, China), der Human Technology Interaction Group, der Technischen Universität Eindhoven und den Philips Research Laboratories (Eindhoven, Niederlande).

　　Unangenehme Blendung ist bekanntermaßen schwer zu charakterisieren. Die Blendungsforschung, die von der Fudan-Universität in Shanghai, China, und der Technischen Universität Eindhoven durchgeführt wird, konzentriert sich auf die Suche nach den Schlüsselfaktoren, die unangenehme Blendung verursachen und dazu führen, dass Menschen ihren Blick von einer Lichtquelle abwenden müssen. Die Forschungsgruppe richtete ein Labor ein, das Arbeitsszenarien von Straßenlaternen simuliert und es Freiwilligen ermöglicht, 72 simulierte unterschiedliche Lichtbedingungen zu beobachten. Lin Yandan, außerordentliche Professorin an der Fudan-Universität, sagte: „Mit der Entwicklung der LED-Branche werden zweifellos immer mehr LED-Leuchten für die Straßenbeleuchtung eingesetzt werden. Wir glauben, dass in der Beleuchtungsindustrie ein dringender Bedarf besteht, die Art und Weise zu aktualisieren, wie die unangenehme Blendung durch LED-Straßenlaternen charakterisiert wird."

Experimentelle Straße zum Testen der LED-Straßenlaternen-Blendung (Bildquelle: Lin Yandan)

　　LED-Straßenlaternen sind kleiner und blauer als herkömmliche Straßenlaternen

　　Lin Yandan erklärte, dass die traditionellen Standards und Methoden zur Bewertung der Blendung immer noch auf den Eigenschaften herkömmlicher Lichtquellen basieren und möglicherweise nicht für LED-Straßenlaternen geeignet sind. Beispielsweise sind LEDs mit gleicher Helligkeit kleiner als herkömmliche Straßenlaternen, was die Blendung verstärken kann. Darüber hinaus haben typische weiße LED-Spektren mehr Energie im blauen Anteil, was ebenfalls zu mehr Blendung führen kann, da das menschliche Auge nach früheren Untersuchungen bei gleicher Helligkeit blaues Licht als heller empfindet.

　　In der Untersuchung entwarf das Team einen Laboraufbau, um die Straßenbeleuchtungsbedingungen unter verschiedenen Bedingungen zu simulieren. Die Forscher strichen den Boden und die Wände eines Raumes vollständig schwarz und stellten verschiedene Lichtquellen rund um den Raum auf, um die Beleuchtungsbedingungen von LED-Straßenlaternen auf dunklen Straßen zu simulieren. Die Forscher justierten die Lichtquellen, um 72 verschiedene Beleuchtungsbedingungen zu schaffen, und freiwillige Beobachter wurden gebeten, das Niveau der Blendung auf einer 9-stufigen Skala von „unmerklich" bis „unerträglich" zu definieren.

　　Der Test verfügt auch über einige Benchmarks aus früheren Blendungsuntersuchungen. Lin Yandan sagte: „Obwohl die Eigenschaften herkömmlicher Lichtquellen in Bezug auf unbehagliche Blendung nicht unbedingt auf LED-Leuchten zutreffen müssen, bleiben die Faktoren, die die Blendung beeinflussen, möglicherweise unverändert." Die Forscher veränderten systematisch vier experimentelle Beleuchtungsparameter: die Helligkeit der LED-Beleuchtung, die Hintergrundhelligkeit, die scheinbare Größe des LED-Lichts aus der Sicht des Beobachters und den Winkel zwischen dem LED und der Blickrichtung des Beobachters.

Die Ergebnisse der oben beschriebenen Laborarbeit bestätigen die Straßenbeleuchtung

Basierend auf diesen Ergebnissen entwickelte die Forschungsgruppe ein Modell, das sie mit zwei zusätzlichen Experimenten verifizierten—eines im Labor und eines auf einer echten Straße. Die Forscher fanden heraus, dass die Wechselwirkung zwischen LED-Leuchtdichte und Raumwinkel der signifikanteste Faktor für Blendung ist. Um unangenehme visuelle Erlebnisse zu minimieren, empfahlen sie, die Menge des auf den Augapfel treffenden Lichts sowie den Leuchtdichtekontrast zwischen Straßenlaterne und Hintergrund zu reduzieren. Dies kann durch gutes optisches Design der LED-Beleuchtungseinheit und sorgfältig angeordneten Leuchtdichtekontrast zwischen den Straßenlaternen erreicht werden.

Das Projekt wird mit Folgearbeit fortgesetzt, in der Hoffnung, Industriestandards zu leiten. Die Forscher hoffen, dass ihr Modell von LED-Straßenlaternen-Designern und Bauunternehmen verwendet werden kann. Vorausschauend plant das Team interdisziplinäre Forschung zu den durch Blendung verursachten physiologischen Veränderungen, wie Augenbewegungen und Pupillengrößenforschung, die die 9-Punkte-Blendungs-Bewertungsskala vertiefen können.

Referenz:

Lin Yandan et al., Optics Express (2014); http://dx.doi.org/10.1364/OE.22.018056