Lichtfarbe in der Straßenbeleuchtung : Laborstudie zur Bestimmung von Detektionsschwellen bei normalen und durch Regen und Blendung erschwerten Sehbedingungen

Ueberschaer, Andreas GND

Aktuelle Technologien im Bereich der Leuchtmittelentwicklung und Lichtsteuerung ermöglichen eine hohe Vielfalt an Lichtfarben, die bedarfsweise auch im laufenden Betrieb eines Beleuchtungssystems variiert werden können. Durch diese Entwicklung wird die Lichtfarbe zu einem eigenständigen Parameter, der in der Straßenbeleuchtungspraxis bisher wenig oder keine Berücksichtigung findet und den es daher zu bewerten gilt. Diese Arbeit nimmt sich der Thematik an und untersucht den Einfluss der Lichtfarbe auf die Sehleistung mit dem Ziel, neue wissenschaftliche Erkenntnisse zur Verbesserung der Objektdetektion im Anwendungsgebiet der Straßenbeleuchtung zu generieren. In einer Laborstudie wurde eine physiologische Schwellenuntersuchung mit einem 32 Personen umfassenden Kollektiv durchgeführt. Der angewandte Forschungsansatz sieht einen starken Praxisbezug vor. So wurde die Objektdetektion bei drei, für die Straßenbeleuchtungspraxis näherungsweise typischen, Leuchtdichteniveaus (0,3; 1,0; 3,0 cd/m²) und jeweils vier Lichtfarben (2500 K; 4000 K; 6000 K; Mint) an insgesamt sechs Objektpositionen bestimmt. Zudem wurden auch durch Regen und physiologische Blendung hervorgerufene, erschwerte Sehbedingungen berücksichtigt. Die Ergebnisse der Untersuchungen bestätigen, dass die Detektionsschwelle mit zunehmender Adaptationsleuchtdichte und zunehmendem Peripheriewinkel der Sehobjekte ansteigt. Hinsichtlich der Lichtfarbe zeigt sich eine deutliche Reduktion der Detektionsschwelle bei der höchsten Farbtemperatur für nahfoveale Sehobjekte. Dieser Einfluss kehrt sich für periphere Sehobjekte um. Unter erschwerten Sehbedingungen konnte für Blendung gezeigt werden, dass die in der Straßenbeleuchtungspraxis verwendete Bewertungsmethode die Blendwirkung in Abhängigkeit der Objektposition über- bzw. unterschätzt. In Kombination mit Regen zeichnet sich tendenziell ab, dass ein Regenereignis mit kleinerem Tropfendurchmesser (Sprühregen) zu einer stärkeren Beeinträchtigung der Sehleistung führt. Aus den in dieser Arbeit erzielten Ergebnissen geht hervor, dass die Lichtfarbe einen nicht zu vernachlässigenden Parameter bei der Auslegung und Bewertung von ortsfesten Straßenbeleuchtungsanlagen darstellt und daher zukünftig in der praktischen Anwendung zu berücksichtigen ist.

Current technologies in the field of illuminant developments and lighting controls allow a large variety of the luminous colour that even can be changed during the lighting system’s operation. Due to these developments, the luminous colour is becoming an autonomous parameter which, especially for street lighting purposes, has hardly been taken into account and which has to be assessed. This thesis deals with the luminous colour and investigates its effect on visual performance for a better understanding of the object detection mechanisms under street lighting conditions. In a laboratory setup, psychophysical thresholds of 32 observers were measured. The applied research approach is closely related to practice. Thus, the objection threshold is determined at three different luminance levels typically used in street lighting conditions (0,3; 1,0; 3,0 cd/m²) and four different luminous colours (2500 K; 4000 K; 6000 K; Mint) at a total of six different target positions. Besides normal viewing conditions, the detection thresholds were also examined at impaired conditions caused by disability glare, adverse weather conditions due to rain and a combination of both (rain and glare). The obtained results of the conducted laboratory experiments confirm that the detection threshold increases with an increase in both, luminance level and target angle. Regarding the effect of the luminous colour, a significant reduction in detection threshold could be determined for targets presented next to the foveal region. This influence is inverted at peripheral target positions. Under impaired viewing conditions caused by glare, it has been shown that the currently used method for assessing glare results in the threshold’s under- or overestimation, depending on the given target position. The combination of both noise factors (glare and rain) shows that rainfall with smaller droplet diameters (drizzle) tends to a higher visual impairment resulting in higher detection thresholds. From the results obtained in this thesis it can be concluded that the luminous colour is an important parameter in the design and assessment of stationary street lighting systems. Thus, the consciously implementation of luminous colour in future street lighting applications is recommended.

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Ueberschaer, Andreas: Lichtfarbe in der Straßenbeleuchtung. Laborstudie zur Bestimmung von Detektionsschwellen bei normalen und durch Regen und Blendung erschwerten Sehbedingungen. Ilmenau 2017.

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