Lichttechnische Untersuchung an LED Signalgebern.
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KANTONE AARGAU, BERN, LUZERN, ZUG, ZÜRICH<br />
<strong>LED</strong> –<br />
SIGNALGEBER<br />
LICHTTECHNISCHE UNTERSUCHUNG<br />
DEFINITION VON MINIMALANFORDERUNGEN<br />
M A R T Y + P A R T N E R A G<br />
Verkehrstechnik Steuerungstechnik Systemtechnik<br />
Rietstrasse 37 CH-8702 Zollikon<br />
Tel. 01 396 36 66 Fax 01 392 04 02 E-Mail Info@martypartner.ch<br />
AUGUST 2003
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 2<br />
Inhaltsverzeichnis:<br />
1. Ausg<strong>an</strong>gslage und Auftrag 5<br />
1.1 Ausg<strong>an</strong>gslage 5<br />
1.2 Auftrag 5<br />
1.3 Grundlagen 6<br />
1.4 <strong>LED</strong> (Light Emitting Diode) 6<br />
2. Definitionen und St<strong>an</strong>dards 8<br />
2.1 Definitionen 8<br />
2.2 Internationale St<strong>an</strong>dards 10<br />
3. SN EN 12368 (Nationales Vorwort der Schweiz zur EN 12368) 13<br />
3.1 Lichtstärke und Lichtstärkeverteilung 13<br />
3.2 Gleichmässigkeit der Leuchtdichte 14<br />
3.3 Ph<strong>an</strong>tomlicht 15<br />
3.4 Farbörter 17<br />
4. <strong>Untersuchung</strong>en bast 18<br />
4.1 Messung der lichttechnischen Eigenschaften 18<br />
4.2 Prüfergebnisse 19<br />
5. Ergebnisse weiterer Prüfungen 24<br />
6. Neue Minimal<strong>an</strong>forderungen 26<br />
6.1 Allgemeines zu den optischen Prüfverfahren 26<br />
6.2 Leuchtdichte 28<br />
6.3 Gleichmässigkeit der Leuchtdichte 30<br />
6.4 Ph<strong>an</strong>tomlicht 31<br />
6.5 Farbörter 33<br />
6.6 Leuchtdichteverteilung 34<br />
Ergänzungsvorschlag zur SN EN 12368 (Zusammenfassung) Anh<strong>an</strong>g 1<br />
Projektleiter: R. Bütler, Verkehrspl<strong>an</strong>er SVI<br />
Sachbearbeiterin: K. Aeppli, dipl. Ing. ETH<br />
Zollikon, August 03<br />
2121 / Ae<br />
E:\Objekte\BE\Bern\2121 Bern, Norm Leuchtdichte <strong>LED</strong>\Projekt\Bericht Norm <strong>LED</strong> v8.doc<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 3<br />
ZUSAMMENFASSUNG<br />
Die Erkennbarkeit eines Signalgebers hängt im Wesentlichen von der Farbe, der Lichtstärke<br />
und deren Verteilung, der Gleichmässigkeit der Leuchtdichte und dem Ph<strong>an</strong>tomsignal ab.<br />
Die Erfahrungen mit <strong>LED</strong> <strong>Signalgebern</strong> in der Praxis haben gezeigt, dass die Anforderungen<br />
der SN EN 12368 1 (VSS 2 640 844.2) bezüglich Ph<strong>an</strong>tomlicht, Gleichmässigkeit der Leuchtdichte<br />
und Lichtstärkeverteilung nicht dem gewünschten St<strong>an</strong>dard genügen.<br />
Es gilt, neue Minimal<strong>an</strong>forderungen für <strong>LED</strong>-Signalgeber auszuarbeiten. Zu diesem Zweck<br />
wurden Signalgeber unterschiedlicher Hersteller bei der Bundes<strong>an</strong>stalt für Strassenwesen<br />
(bast) einer lichttechnischen Prüfung unterzogen und die Ergebnisse in Prüfberichten festgehalten.<br />
Diese und zusätzliche Prüfberichte weiterer <strong>LED</strong>-Signalgeber dienen als Basis für<br />
die Neudefinition der Mindest<strong>an</strong>forderungen. Diese sollen der VSS als Ergänzung zur<br />
Schweizer Norm empfohlen werden.<br />
Als Lichtstärke (C<strong>an</strong>dela) wird der in eine bestimmte Richtung abgestrahlte Lichtstrom bezeichnet.<br />
Die Lichtstärke k<strong>an</strong>n nicht direkt gemessen werden, sondern wird aus der Leuchtdichte<br />
(C<strong>an</strong>dela pro m 2 ) errechnet. Für die Leuchtdichtemessung von Bedeutung ist die Definition<br />
des Referenzzentrums; sie erfolgt heute durch den Hersteller.<br />
In der vorgeschlagenen Ergänzung zur Schweizer Norm (Anh<strong>an</strong>g 1) wird die Leuchtdichte<br />
<strong>an</strong>stelle der Lichtstärke verwendet. Das Referenzzentrum liegt bei der Messung im Signalgebermittelpunkt,<br />
die Mindestwerte der Leuchtdichte und deren Verteilung werden verschärft.<br />
Leuchtdichte<br />
[cd/m<br />
Ø 100mm Ø 200mm Ø 300mm<br />
Min Max Min Max Min Max<br />
Rot 1'500 3'000 4'500 9'000 4'000 8'000<br />
Gelb 2'250 4'500 6'750 13'500 6'000 12'000<br />
Grün 1'650 3'300 4'950 9'900 4'400 8'800<br />
2 Leuchtdichte<br />
] [cd/m 2 Leuchtdichte<br />
] [cd/m 2 ]<br />
Die Gleichmässigkeit der Leuchtdichte innerhalb des Leuchtfelddurchmessers ist als Verhältnis<br />
der kleinsten (Lmin) zur grössten Leuchtdichte (Lmax) definiert. In der Praxis hat sich<br />
gezeigt, dass auf <strong>Signalgebern</strong> mit den bestehenden Vorgaben helle und dunkle Flecken<br />
sichtbar sein können.<br />
Die vorgeschlagene Ergänzung zur Schweizer Norm sieht eine Verschärfung des Verhältnisses<br />
der minimalen zur maximalen Leuchtdichte vor. Das Verhältnis von 1 : 2.5 (Lmin : Lmax) gilt<br />
1<br />
Schweizer Norm (SN), Nationales Vorwort zur Europäischen Norm (EN)<br />
2<br />
Schweizerischer Verb<strong>an</strong>d der Strassen- und Verkehrsfachleute<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 4<br />
für Signalgeber mit 300 und 200mm Durchmesser sowie für Fahrradsignalgeber das. Es darf<br />
nicht unterschritten werden.<br />
Scheint die Sonne bei entsprechend tiefem St<strong>an</strong>d in den Reflektorbereich des Signalgebers,<br />
k<strong>an</strong>n einem Verkehrsteilnehmer das reflektierte Sonnenlicht heller erscheinen als das von<br />
der Lichtquelle ausges<strong>an</strong>dte Licht. Dieser Effekt heisst Ph<strong>an</strong>tomlicht. Nach den heute gültigen<br />
Vorgaben durch die SN EN 12368 ist statt der Lichtquelle das Ph<strong>an</strong>tomsignal sichtbar.<br />
Das Ph<strong>an</strong>tomlicht wird in der vorgeschlagenen Ergänzung durch ein Leuchtdichteverhältnis<br />
beschrieben. Es lässt sich berechnen aus der gemessenen Leuchtdichte La des aktiven Zeichens<br />
bei äusserer Beleuchtung und der gemessenen Leuchtdichte Lb des ausgeschalteten<br />
Zeichens bei äusserer Beleuchtung. Die Mindestwerte für das Leuchtdichteverhältnis wurden<br />
erhöht.<br />
LR =<br />
L a - L b<br />
L b<br />
Farbwerte verhalten sich wie Vektoren und können durch die Farbwert<strong>an</strong>teile (x; y) (Farbort)<br />
ausgedrückt werden. Dieser Farbort des Lichts kennzeichnet eindeutig die Farbe durch die<br />
Koordinaten eines Punktes in einer Farbtafel 3 .<br />
Die in der geltenden Norm definierten Farbörter für rotes, gelbes und grünes Licht (weisse<br />
Linien) sind ausreichend. Die „blaustichigen“ weissen <strong>LED</strong>, die als ÖV-Signalgeber zum Einsatz<br />
kommen, sind jedoch bei Tageslicht nicht sichtbar. Aus diesem Grund sind in der vorgeschlagenen<br />
Ergänzung zur Norm die Grenzen des Farborts Weiss (rote Linie) neu definiert.<br />
3 Projektion der 3D-Farbkoordinaten auf eine Ebene.<br />
Farbe<br />
LR<br />
300mm 200mm 100mm<br />
Rot 16 8 4<br />
Gelb 16 8 4<br />
Grün 16 16 8<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 5<br />
1. AUSGANGSLAGE UND AUFTRAG<br />
1.1 Ausg<strong>an</strong>gslage<br />
Im J<strong>an</strong>uar 2000 hat das Europäische Komitee für Normung die Europäische Norm EN 12368<br />
„Anlagen zur Verkehrssteuerung – Signalleuchten“ herausgegeben. Diese wurde mit einem<br />
Nationalen Vorwort als Schweizer Norm SN EN 12368 4 (VSS 640 844.2 5 ) veröffentlicht. Sie<br />
legt Anforderungen <strong>an</strong> die Sichtbarkeit, Konstruktion, Umweltverträglichkeit sowie die Prüfverfahren<br />
für Signalleuchten für Anlagen im Fussgänger- und Strassenverkehrsbereich fest,<br />
welche in der Schweiz verbindlich sind.<br />
Die Erkennbarkeit eines Signalgebers hängt im Wesentlichen von der Farbe, der Lichtstärke<br />
und deren Verteilung, der Gleichmässigkeit der Leuchtdichte und dem Ph<strong>an</strong>tomsignal ab.<br />
Nach Ansicht der zuständigen Behörde des K<strong>an</strong>tons Bern genügen die Anforderungen der<br />
SN EN 12368 bezüglich Ph<strong>an</strong>tomlicht, Gleichmässigkeit der Leuchtdichte und<br />
Lichtstärkeverteilung nicht dem gewünschten St<strong>an</strong>dard. Dieser Einschätzung haben sich die<br />
zuständigen Behörden der K<strong>an</strong>tone Aargau, Luzern, Zug und Zürich <strong>an</strong>geschlossen.<br />
1.2 Auftrag<br />
Das Strassenverkehrs- und Schifffahrtsamt des K<strong>an</strong>tons Bern als federführende Behörde hat<br />
die Marty + Partner AG, Zollikon beauftragt, basierend auf Tests bei der Bundes<strong>an</strong>stalt für<br />
Strassenwesen (bast) verschärfte Minimal<strong>an</strong>forderungen für <strong>LED</strong>-Signalgeber auszuarbeiten.<br />
Die vorgeschlagenen Mindest<strong>an</strong>forderungen sollen der VSS als Ergänzung zur<br />
SN EN 12368 empfohlen werden.<br />
Die Arbeiten wurden von einer Arbeitsgruppe begleitet, welcher die Herren<br />
Thomas Hunkeler, Baudepartement des K<strong>an</strong>tons Aargau,<br />
Urs Marti, Strassenverkehrs- und Schifffahrtsamt des K<strong>an</strong>tons Bern,<br />
Georg Meng, Verkehrs- und Tiefbauamt des K<strong>an</strong>tons Luzern<br />
<strong>an</strong>gehörten.<br />
4 Schweizer Norm (SN), Nationales Vorwort zur Europäischen Norm (EN)<br />
5 Schweizerischer Verb<strong>an</strong>d der Strassen- und Verkehrsfachleute<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 6<br />
1.3 Grundlagen<br />
• VSS und CEN Normenwerke<br />
• Prüfberichte der Bundes<strong>an</strong>stalt für Strassenwesen vom 27.5.2002,<br />
Bergisch Gladbach (D)<br />
• Prüfberichte des Eidgenössischen Amts für Messwesen vom 15.9.1999,<br />
Bern-Wabern<br />
• Prüfberichte des Centrums für Lichttechnik Darmstadt GmbH vom Juni 2002,<br />
Darmstadt (D)<br />
• Prüfberichte KEMA vom 31.5.2002, Arnheim (NL)<br />
• Vorlesung: Psychologie der Wahrnehmung von Prof. Dr. H. Irtel, M<strong>an</strong>nheim (D)<br />
• Homepage: http://www.led-info.de/grundlagen/<br />
• Homepage: http://farbmetrik-gall.de/<br />
• Homepage: http://home.t-online.de/home/latomat/wasistlicht.htm<br />
• Homepage: http://www.ptb.de/de/org/4/_index.htm<br />
• Homepage: http://www.sohnrey.de/druckseiten/index_f.htm<br />
1.4 <strong>LED</strong> (Light Emitting Diode)<br />
1.4.1 Funktionsweise<br />
<strong>LED</strong> oder Leuchtdioden basieren auf Halbleiterverbindungen zweier Halbleiterkristalle, die,<br />
wie der Name sagt, eine geringe aber entscheidende Leitfähigkeit aufweisen. Ein Halbleiterkristall<br />
enthält ein Valenz- und ein Leitungsb<strong>an</strong>d. Das Valenzb<strong>an</strong>d repräsentiert die Energie<br />
der gebundenen Elektronen des Atoms. Das Leitungsb<strong>an</strong>d ist ein höheres Energieb<strong>an</strong>d,<br />
welches die Energie der im Kristall frei beweglichen Elektronen charakterisiert.<br />
Abbildung 1: Atomaufbau<br />
6 Atom, dem ein Elektron fehlt.<br />
Wird einem Valenzelektron genügend Energie zugeführt, löst<br />
es sich aus dem Valenzb<strong>an</strong>d und bewegt sich als Leitungselektron<br />
durch den Halbleiterkristall bis es auf ein sogen<strong>an</strong>ntes<br />
Elektronenloch (ionisiertes Atom 6 ) trifft, mit dem es rekombiniert.<br />
Durch den Überg<strong>an</strong>g vom Leitungs- ins Valenzb<strong>an</strong>d, wird<br />
Energie in Form eines Photons abgegeben. Diese Energie<br />
bestimmt die Wellenlänge und damit die Farbe des emittierten<br />
Lichts. Die Energie ist abhängig vom B<strong>an</strong>dabst<strong>an</strong>d, der bei der<br />
Rekombination (Überg<strong>an</strong>g vom Leitungs- ins Valenzb<strong>an</strong>d)<br />
überbrückt wird. Dieser ist wiederum durch die Wahl der Halbleiterstoffe<br />
bestimmt.<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 7<br />
1.4.2 Vor- und Nachteile<br />
Vorteile von Leuchtdioden:<br />
• Hoher Wirkungsgrad und damit verbunden geringer Energieverbrauch.<br />
• Geringe Wärmeentwicklung<br />
• Halbwertszeit von rund 100'000 Stunden<br />
• Keine Wartungs- und Reinigungskosten<br />
• Schlag-, stoss- und vibrationsfest<br />
• Keine UV- oder IR-Strahlung<br />
• Enthalten keine Schwermetalle und weniger Schadstoffe als Leuchtstoffröhren, was zu<br />
geringeren Entsorgungskosten führt<br />
• Kompatibel zu allen <strong>Signalgebern</strong><br />
Nachteile von Leuchtdioden:<br />
• Hohe Stückkosten<br />
• Grosse Zahl von <strong>LED</strong> nötig, um Leuchtstärke konventioneller Leuchtmittel zu erreichen.<br />
• Lokalisieren defekter Signalgeber sehr aufwendig<br />
• Vorschaltgeräte notwendig<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 8<br />
2. DEFINITIONEN UND STANDARDS<br />
2.1 Definitionen<br />
In der Lichttechnik wird zwischen strahlungsphysikalischen und lichttechnischen Grössen unterschieden.<br />
Erstere sind rein technische Angaben; sie beziehen sich auf die Strahlung beliebiger<br />
Wellenlängen (gesamter Wellenlängenbereich) und werden unter <strong>an</strong>derem durch die<br />
Einheit „Watt“ beschrieben.<br />
Mit Hilfe von lichttechnischen Grössen wird das sichtbare Licht bewertet. Sie beziehen sich<br />
auf die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Zu den lichttechnischen Grössen<br />
gehören die Einheiten „Lumen“ und „C<strong>an</strong>dela“.<br />
Abbildung 2: Übersicht über die elektromagnetische Strahlung<br />
Wie der Abbildung 2 zu entnehmen ist, liegt die sichtbare Strahlung zwischen den Wellenlängen<br />
380 nm 7 (violett-blauer Wellenlängenbereich) und 780 nm (roter Bereich). Im Auge<br />
sind die Zäpfchen für Farbsehen ver<strong>an</strong>twortlich. Tagsüber, wenn die Zäpfchen zum Einsatz<br />
kommen, reagiert das menschliche Auge bei einer Wellenlänge von 555 nm (gelb-grüner Bereich)<br />
am empfindlichsten. In der Nacht reagieren <strong>an</strong>dere Rezeptoren im Auge. Die sogen<strong>an</strong>nten<br />
Stäbchen sorgen für die Hell-Dunkel-Unterscheidung. Sie sind am empfindlichsten<br />
im blauen Bereich, bei einer Wellenlänge von 507 nm.<br />
7 n<strong>an</strong>ometer = 10 -9 m = 0,000000001 m (milliardstel)<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 9<br />
Das bedeutet, dass das menschliche Auge, in Abhängigkeit von den Rezeptoren, eine bestimmte<br />
Wellenlänge besonders stark empfindet. Für kleinere beziehungsweise grössere<br />
Wellenlängen nimmt die Empfindlichkeit ab. Um den Eindruck gleicher Helligkeit zu erhalten,<br />
wird daher eine grössere Strahlungsleistung benötigt. Aus dem Verhältnis der Strahlungsleistung<br />
der empfindlichsten Wellenlänge (für Tagessehen bei λ 8 = 555 nm, für Nachtsehen bei<br />
λ = 507 nm) und den Strahlungsleistungen der übrigen Wellenlängen im sichtbaren Bereich,<br />
ergibt sich der spektrale Empfindlichkeitsgrad. Die Empfindlichkeitskurven V (λ = 555 nm)<br />
und V’ (λ = 507 nm) für den photopischen (Tagessehen) und den skotopischen (Nachtsehen)<br />
Beobachter sind in Abbildung 3 dargestellt.<br />
Abbildung 3: Spektraler Empfindlichkeitsgrad bei Tag und Nacht<br />
In der Farbmetrik ist der Ausdruck Farbe mit der Farbempfindung oder dem Farbeindruck<br />
gleichzusetzen. Aufgrund von drei verschiedenen Zäpfchentypen nimmt das Auge die Spektralbereiche<br />
Rot, Grün und Blau wahr. Im Gehirn wird den empf<strong>an</strong>genen Wellenlängen des<br />
Lichtspektrums der entsprechende Farbeindruck zugeordnet. Die Farbempfindung wird bestimmt<br />
durch den Grad der Anregung der Zäpfchen. Mit den Primärfarben Rot, Grün und<br />
Blau lässt sich also gemäss der additiven Farbmischung das gesamte Farbspektrum darstellen.<br />
Additive Farbmischung beschreibt das Zusammenwirken mehrerer Wellenlängenbereiche zu<br />
einem einheitlichen Farbeindruck. So entsteht durch die Reizung der grünen und roten Zäpfchen<br />
die Farbe Gelb. Der wichtigste Fall von additiver Farbmischung ist die Farbe Weiss.<br />
Reines Weiss remittiert alle Wellenlängenbereiche zu 100%. Das Auge empfindet diesen<br />
„Wellensalat“ als Weiss.<br />
8 Wellenlänge λ (Lambda)<br />
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Abbildung 4: Beispiele additiver Farbmischung<br />
2.2 Internationale St<strong>an</strong>dards<br />
Die Internationale Beleuchtungskommission CIE (Commission Internationale de l'Eclairage)<br />
befasst sich mit Beleuchtung und Licht. Die CIE ist von der ISO (International St<strong>an</strong>dardization<br />
Org<strong>an</strong>isation) als internationale St<strong>an</strong>dardisierungs- und Normenkommission <strong>an</strong>erk<strong>an</strong>nt.<br />
Die CIE hat verschiedene Normen und Publikationen erlassen, auf die sich die Schweizer<br />
Norm SN 12368 bezieht oder auf die sie verweist. Es h<strong>an</strong>delt sich dabei um die folgenden<br />
technischen Berichte:<br />
• CIE Publ. 15.2:1968 Farbmessung<br />
• CIE Publ. 17.4:1987 Internationales Wörterbuch der Lichttechnik<br />
• CIE Publ. 48:1980 Lichtsignale für den Strassenverkehr<br />
• CIE Publ. 53:1982 Verfahren zur Kennzeichnung von Radiometern und Photometern<br />
• CIE Publ. 79:1988 Richtlinie für die Bemessung von Signallichtern für den Strassenverkehr<br />
Ein besonders hoher Stellenwert kommt dabei der CIE Publ. 15.2 zu. In dieser Publikation<br />
sind die grundlegenden Empfehlungen bezüglich Kolorimetrie (Farbmessung) enthalten. Da<br />
jeder Mensch Licht und Farbe unterschiedlich wahrnimmt, ist eine St<strong>an</strong>dardisierung wichtig.<br />
Für die Norm sind vor allem die Definitionen der Normlichtarten und des Normalbeobachters<br />
von Bedeutung.<br />
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2.2.1 Normlichtarten<br />
Die CIE hat unter <strong>an</strong>derem die folgenden Normlichtarten definiert. Sie unterscheiden sich in<br />
der Farbtemperatur 9 :<br />
• Die Normlichtart A steht für eine Beleuchtung mit Glühlampenlicht, das durch einen<br />
Wolfram-Glühfaden erzeugt wird. Glühlampenlicht enthält überwiegend l<strong>an</strong>gwellige, rötliche<br />
Anteile. Es hat eine spektrale Strahlungsverteilung, die derjenigen eines Pl<strong>an</strong>ckschen<br />
Strahlers bei einer Temperatur von 2'856°Kelvin entspricht.<br />
• Die Normlichtart D65 repräsentiert eine Phase des natürlichen mittleren Tageslichts mit<br />
einer Farbtemperatur von 6'500°Kelvin. Sie stellt die wichtigste Bezugslichtart in der<br />
Farbmetrik dar. Die Verteilungskurve der Normlichtart D65 existiert nur theoretisch exakt,<br />
sie k<strong>an</strong>n jedoch mit Xenonlampen <strong>an</strong>genähert realisiert werden.<br />
• Die Normlichtart C entsteht, wenn eine Lichtquelle der Normlichtart A mit einem blauen<br />
Konversionsfilter versehen wird. Die Farbtemperatur beträgt 6'750°Kelvin, was charakteristisch<br />
für Tageslicht ist. Die Normlichtart C wird heute nur noch selten als Bezugslichtart<br />
für Tageslicht verwendet. Gegenüber D65 ist sie blaustichiger und der UV-Anteil ist<br />
sehr gering.<br />
2.2.2 Farbmesstechnischer Normalbeobachter<br />
Aus dem durchschnittlichen Farbempfinden vieler normalfarbsichtiger Testpersonen hat die<br />
CIE einen „Farbmesstechnischen Normalbeobachter“ als Grundlage für die Farbmetrik definiert.<br />
Im Jahre 1931 wurde zunächst ein „2°-Normalbeobachter“ definiert. Bei der Testreihe lag eine<br />
Farbfläche vor, die mit einem Blickwinkel von zwei Grad gesehen wurde, das entspricht<br />
einem Durchmesser von 1.4 cm bei einem Betrachtungsabst<strong>an</strong>d von 40 cm.<br />
1964 wurde eine zweite Versuchsreihe mit einem Blickwinkel von 10° durchgeführt. Bei einem<br />
Betrachtungsabst<strong>an</strong>d von 40 cm betrug der Durchmesser der Farbfläche 7 cm. Auf der<br />
Basis dieser Tests wurde ein praxisnäherer „10°-Normalbeobachter“ festgelegt.<br />
Aus den Versuchsergebnissen wurden die Normspektralwertfunktionen für die drei Zäpfchentypen<br />
(Rot, Grün und Blau) abgeleitet und als Norm festlegt. Diese Funktionen sagen<br />
also aus, wie die Zäpfchen eines durchschnittlichen Menschen auf Farbreize reagieren. Sie<br />
können der folgenden Abbildung 5 entnommen werden.<br />
9<br />
Als Farbtemperatur einer Lichtquelle bezeichnet m<strong>an</strong> die Temperatur, die ein schwarzer Strahler (auch Pl<strong>an</strong>ckscher Strahler)<br />
haben müsste, um den gleichen Farbeindruck wie die Lichtquelle zu erzeugen.<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 12<br />
Spektrale Empfindlichkeit<br />
Wellenlänge (nm)<br />
Abbildung 5: Normspektralwertfunktionen definieren den<br />
farbmesstechnischen Normalbeobachter<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 13<br />
3. SN EN 12368<br />
(Nationales Vorwort der Schweiz zur EN 12368)<br />
Das folgende Kapitel gibt einen kurzen Überblick über einzelne lichttechnische Anforderungen,<br />
wie sie in der Schweizer Norm SN EN 12368 enthalten sind. Es h<strong>an</strong>delt sich dabei um<br />
Lichtstärke und Lichtstärkeverteilung, Gleichmässigkeit der Leuchtdichte, Ph<strong>an</strong>tomlicht und<br />
Farbörter. Diese Grössen wurden bei den getesteten <strong>Signalgebern</strong> gemessen.<br />
3.1 Lichtstärke und Lichtstärkeverteilung<br />
Als Lichtstärke wird der in eine bestimmte Richtung in einen Raumwinkel ausgestrahlte<br />
Lichtstrom, bezogen auf diesen Raumwinkel bezeichnet. Damit wird die Richtungsabhängigkeit<br />
des ausgestrahlten Lichtstroms charakterisiert.<br />
Die Lichtstärke wird mit einem Goniophotometer ermittelt. Der Abst<strong>an</strong>d bei der Messung<br />
muss so gross sein, dass das photometrische Entfernungsgesetz gültig ist. Im Gültigkeitsbereich<br />
des Entfernungsgesetzes gilt I = r 2 E = const. 10 , was bedeutet, dass die Lichtstärke nicht<br />
von der Messdist<strong>an</strong>z abhängt.<br />
Bezüglich Lichtstärke (C<strong>an</strong>dela; cd) gilt für Signalleuchten Ø 200 mm die Leistungsstufe 1/2<br />
(lmin = 100 cd; Imax = 1'100 cd), für Signalleuchten Ø 300 mm die Leistungsstufe 2/2<br />
(lmin = 200 cd; Imax = 2'000 cd). Für erhöhte Anforderungen bezüglich Sichtweite und Sichtbarkeit<br />
gelten die Leistungsstufen 2/2 beziehungsweise 3/2 (lmin = 400 cd; Imax = 2'500 cd).<br />
In der VSS-Norm 640 844.2 ist für Signalleuchten beider Durchmesser je eine winkelabhängige<br />
Lichtstärkeverteilung mit prozentualen Mindestwerten für die Lichtstärke festgelegt. Der<br />
0° horizontal und 0° vertikal (Referenzachse) gemessene Wert (in %) muss den erforderlichen<br />
Lichtstärkewert Imin der entsprechenden Leistungsstufe erfüllen und darf den Maximalwert<br />
Imax nicht überschreiten.<br />
10 Lichtstärke I (C<strong>an</strong>dela; cd); Entfernung r zwischen Signalgeber und Photometer und Beleuchtungsstärke E ( Lux; lx).<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 14<br />
Tabelle 1: Lichtstärkeverteilung weitwinklige Signale (Typ W, Signalleuchten Ø 200 mm)<br />
Tabelle 2: Lichtstärkeverteilung schmalwinklige Signale (Typ N, Signalleuchten Ø 300 mm)<br />
3.2 Gleichmässigkeit der Leuchtdichte<br />
Die Leuchtdichte ist das Mass für die „gesehene Helligkeit“. Das menschliche Auge empfindet<br />
Unterschiede in der Leuchtdichte als Helligkeitsunterschiede.<br />
Die Gleichmässigkeit der Leuchtdichte innerhalb des Leuchtfelddurchmessers wird als Verhältnis<br />
der kleinsten zur grössten Leuchtdichte Lmin : Lmax ausgedrückt. Sie darf, in Abhängigkeit<br />
vom Signaltyp beziehungsweise Signaldurchmesser, nicht kleiner als 1 : 10 beziehungsweise<br />
1 : 15 sein.<br />
Gleichmässigkeit<br />
Typ Signal-Ø<br />
Lmin : Lmax 1 : 10.0 W 200 mm<br />
Lmin : Lmax 1 : 15.0 N 300 mm<br />
Tabelle 3: Anforderungen <strong>an</strong> Gleichmässigkeit der Leuchtdichte<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 15<br />
3.3 Ph<strong>an</strong>tomlicht<br />
Für Signalgeber ist es problematisch, wenn Sonnenlicht direkt in den Reflektorbereich gel<strong>an</strong>gt.<br />
Bei entsprechend tiefem Sonnenst<strong>an</strong>d k<strong>an</strong>n einem Verkehrsteilnehmer das reflektierte<br />
Sonnenlicht heller erscheinen als das ausges<strong>an</strong>dte Licht der Lichtquelle. Dieser Effekt wird<br />
Ph<strong>an</strong>tomlicht gen<strong>an</strong>nt. Um es zu begrenzen, müssen Signalgeber bestimmte Anforderungen<br />
erfüllen.<br />
Ein Ph<strong>an</strong>tomsignal wird durch einen simulierenden Projektor (Sonnenlichtsimulator) erzeugt.<br />
Das Licht des Projektors muss das Leuchtfeld des Signals mit einer Beleuchtungsstärke<br />
(Lux; lx) von E = 40’000 lx beleuchten. Die Referenzachse der Signalleuchte und die Achse<br />
des Projektors müssen einen Winkel von 10° bilden. Die Messentfernung sollte 10 m betragen.<br />
Aufgrund des Verhältnisses von Is (tatsächlich gemessene Lichtstärke I des Signallichts) zu<br />
Iph (Ph<strong>an</strong>tomsignalstärke) gilt für Signalleuchten Ø 200 mm und Ø 300 mm gemäss SN<br />
12368 die Einteilung in die folgenden Ph<strong>an</strong>tomklassen 11 :<br />
Farbe des Ph<strong>an</strong>tomPh<strong>an</strong>tomPh<strong>an</strong>tomPh<strong>an</strong>tomPh<strong>an</strong>tom- Signallichtes klasse 1 klasse 2 klasse 3 klasse 4 klasse 5<br />
rot, gelb > 1 > 5 > 4 > 8 > 16<br />
grün > 1 > 5 > 8 > 16 > 16<br />
Anforderungen nef nef erfüllt erfüllt erfüllt<br />
Tabelle 4: Anforderung für das Verhältnis von Is zu Iph<br />
Die Prüfungen werden nicht mit einer natürlichen Strahlungsquelle sondern mit künstlichem<br />
Licht durchgeführt. Das künstliche Licht erscheint weiss, hat aber eine rötliche Lichtfarbe.<br />
Dadurch ist das Ph<strong>an</strong>tomsignal bei roten und gelben <strong>Signalgebern</strong> stärker als bei Grünen.<br />
Aus diesem Grund müssen grüne Signalgeber höhere Werte erfüllen als rote oder gelbe<br />
Signalgeber.<br />
11 In speziellen Situationen müssen Signalleuchten Ø 200 mm und Ø 300 mm Ph<strong>an</strong>tomklasse 4 erreichen.<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 16<br />
Abbildung 6: spektrale Verteilung verschiedener Farbtemperaturen 12<br />
Die Klasseneinteilung erscheint auf den ersten Blick unlogisch. Rotes beziehungsweise gelbes<br />
Signallicht muss für die Einteilung in die Wertungsklasse 2 einen höheren Wert erfüllen<br />
als in Klasse 3. Dieser Umst<strong>an</strong>d ist eine Folge der Europäischen Norm, da sie der gängigen<br />
Praxis aller beteiligten Länder gerecht werden muss.<br />
12<br />
Als Farbtemperatur einer Lichtquelle bezeichnet m<strong>an</strong> die Temperatur, die ein schwarzer Körper haben müsste, um den gleichen<br />
Farbeindruck wie die Lichtquelle zu erzeugen.<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 17<br />
3.4 Farbörter<br />
Farbwerte verhalten sich wie Vektoren. Die Lichtfarbe von einfarbigem Licht wird durch die<br />
domin<strong>an</strong>te Wellenlänge definiert. Mischfarben können durch den Farbort x, y in der Normfarbtafel<br />
<strong>an</strong>gegeben werden.<br />
Für die Interpretation der Tafel gelten die folgenden Regeln:<br />
• Die Farbtafel zeigt die Farbörter aller Farb<strong>an</strong>teile. Sie enthält keine Information über die<br />
Helligkeit eines Reizes.<br />
• Der Weisspunkt D65 hat die Koordinaten (0.313; 0.329).<br />
• Die Farbörter der additiven Mischungen von zwei Farbreizen liegen auf der Verbindungsgeraden<br />
der Farbörter der beiden Reize.<br />
• Markiert m<strong>an</strong> ein Dreieck von Farbreizen, so können alle Farben innerhalb des Dreiecks<br />
durch die Farben der Eckpunkte in additiver Farbenmischung erzeugt werden.<br />
• Die Verbindungslinie der Farbörter des 380 nm und des 780 nm Reizes ist die Purpurlinie.<br />
Diese Farben kommen nicht als Farben monochromatischer 13 Strahlungen vor, sondern<br />
nur als Farben von Reizmischungen.<br />
Die Farbbereiche für Farben von Signallichtern und gemischten Farben können der CIE-<br />
Normfarbtafel in Abbildung 7 entnommen werden.<br />
Abbildung 7: CIE Normfarbtafel<br />
13 Unter monochromatischem Licht versteht m<strong>an</strong> Licht mit einer bestimmten Wellenlänge. Monochromatisches Licht ist also ein-<br />
farbig.<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 18<br />
4. UNTERSUCHUNGEN bast<br />
4.1 Messung der lichttechnischen Eigenschaften<br />
Bei der Bundes<strong>an</strong>stalt für Strassenwesen (bast) in Bergisch Gladbach wurde im Mai 2002<br />
auf Antrag der Marty + Partner AG, Zollikon eine Prüfung von verschiedenen <strong>LED</strong>-<br />
Signalgebereinsätzen durchgeführt. Eine solche Messung der lichttechnischen Eigenschaften<br />
umfasst u. a. Messungen der horizontalen, vertikalen und räumlichen Lichtstärkeverteilung,<br />
Messungen der Gleichmässigkeit der Leuchtdichte sowie eine Farbmessung.<br />
Bei den geprüften <strong>Signalgebern</strong> (keine Prototypen) h<strong>an</strong>delt es sich um:<br />
• Bezeichnung: 300 mm Signalgeber (neutral Rot / neutral Grün 14 ) der Firma IMS für<br />
ortsfeste Signalgeber (Prüf Nr. V4-16-2002-1)<br />
Leuchtmittel: Leuchtdioden, Typ nicht spezifiziert<br />
Zust<strong>an</strong>d der Geräte: Neu<br />
• Bezeichnung: 200 mm Signalgeber (farbig Rot / farbig Grün) der Firma IMS für ortsfeste<br />
Signalgeber (Prüf Nr. V4-16-2002-2)<br />
Leuchtmittel: Leuchtdioden, Typ nicht spezifiziert<br />
Zust<strong>an</strong>d der Geräte: Neu<br />
• Bezeichnung: 200 mm Signalgeber (neutral Rot / neutral Grün) der Firma IMS für<br />
ortsfeste Signalgeber (Prüf Nr. V4-16-2002-2)<br />
Leuchtmittel: Leuchtdioden, Typ nicht spezifiziert<br />
Zust<strong>an</strong>d der Geräte: Neu<br />
• Bezeichnung: 200 mm Signalgeber (Rot) der Firma Siemens für ortsfeste Signalgeber<br />
(Prüf Nr. V4-16-2002-3)<br />
Leuchtmittel: Leuchtdioden, Typ nicht spezifiziert<br />
Zust<strong>an</strong>d der Geräte: Neu<br />
• Bezeichnung: 200 mm Signalgeber (Rot / Grün) der Firma Siemens für ortsfeste<br />
Signalgeber (Prüf Nr. V4-16-2002-3)<br />
Leuchtmittel: Leuchtdioden, Typ nicht spezifiziert<br />
Zust<strong>an</strong>d der Geräte: Neu<br />
• Bezeichnung: 100 mm Fahrradsignalgeber (Rot / Grün) vom Typ Ebikon für ortsfeste<br />
Signalgeber (Prüf Nr. V4-16-2002-4)<br />
Leuchtmittel: Leuchtdioden<br />
Zust<strong>an</strong>d der Geräte: Neu<br />
Die Ergebnisse der <strong>Untersuchung</strong> liegen der Marty + Partner AG in Form diverser Prüfberichte<br />
vor.<br />
14 Neutral bedeutet, dass farbiges Licht mit weissen Linsen verwendet wird.<br />
Farbig bedeutet, dass weisses Licht mit farbigen Linsen verwendet wird.<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 19<br />
4.2 Prüfergebnisse<br />
4.2.1 Lichtstärkeverteilung<br />
IMS 300 mm, neutral Rot<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-15 -10<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-5 -2.5 0 2.5 5 10 15<br />
0 72.6 127.0 226.0 282.0 306.0 279.0 221.0 142.0 75.4<br />
-1.5 268.0 298.0 280.0<br />
-3 195.0 254.0 216.0<br />
-5 117.0 207.0 125.0<br />
-10 47.7 135.0 51.9<br />
IMS 300 mm, neutral Grün<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-15 -10<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-5 -2.5 0 2.5 5 10 15<br />
0 54.8 103.0 173.0 231.0 265.0 230.0 180.0 111.0 56.7<br />
-1.5 253.0 277.0 238.0<br />
-3 192.0 269.0 177.0<br />
-5 112.0 246.0 113.0<br />
-10 51.3 166.0 40.3<br />
Tabelle 5: Ergebnisse der Messung der Lichtstärkeverteilung, IMS 300 mm<br />
IMS 200 mm, neutral Rot<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-30 -20<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 11.6 33.0 75.1 93.0 98.6* 92.4 75.1 33.2 10.9<br />
-3 94.6 98.9 93.2<br />
-5 73.5 96.5 73.0<br />
-10 26.2 75.7 26.4<br />
-20 4.6 24.2 5.4<br />
IMS 200 mm, neutral Grün<br />
* Mindestwerte nicht erfüllt<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-30 -20<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 17.4 53.7 123.0 153.0 165.0 152.0 122.0 45.8 14.8<br />
-3 164.0 176.0 159.0<br />
-5 129.0 175.0 122.0<br />
-10 46.5 142.0 40.3<br />
-20 9.8 46.5 8.5<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 20<br />
IMS 200 mm, farbig Rot<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-30 -20<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 5.4 34.7 133.0 176.0 170.0 177.0 97.0 24.5 3.9<br />
-3 166.0 164.0 157.0<br />
-5 96.9 163.0 70.2<br />
-10 21.9 114.0 12.7<br />
-20 9.0 18.4 5.2<br />
IMS 200 mm, farbig Grün<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-30 -20<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 3.8 23.9 99.7 130.0 135.0 137.0 89.4 22.7 3.3<br />
-3 143.0 149.0 141.0<br />
-5 85.1 144.0 72.3<br />
-10 23.4 127.0 19.2<br />
-20 2.1 25.0 3.3<br />
Tabelle 6: Ergebnisse der Messung der Lichtstärkeverteilung, IMS 200 mm<br />
Siemens 200 mm, Rot<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-30 -20<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 18.2 100.0 249.0 274.0 295.0 266.0 234.0 84.1 15.4<br />
-3 297.0 300.0 295.0<br />
-5 244.0 298.0 238.0<br />
-10 90.6 251.0 91.8<br />
Tabelle 7: Ergebnisse der Messung der Lichtstärkeverteilung, Siemens 200 mm<br />
Osram 200 mm, Rot<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-30 -20<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 9.4 14.5 174.0 251.0 261.0 253.0 167.0 15.2 8.9<br />
-3 356.0 388.0 372.0<br />
-5 247.0 366.0 244.0<br />
-10 44.8 198.0 45.2<br />
-20 22.9 49.9 22.9<br />
Osram 200 mm, Grün<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-30 -20<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 6.2 19.3 100.0 140.0 158.0 137.0 94.3 20.5 6.7<br />
-3 198.0 225.0 197.0<br />
-5 137.0 218.0 144.0<br />
-10 38.4 132.0 39.1<br />
-20 12.8 35.5 12.3<br />
Tabelle 8: Ergebnisse der Messung der Lichtstärkeverteilung, Osram 200 mm<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 21<br />
Typ Ebikon 100 mm, Rot<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-30 -20<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 1.3 3.0 6.4 8.9 10.3 8.7 6.1 2.5 1.3<br />
-3 13.2 14.0 14.3<br />
-5 10.1 11.9 7.7<br />
-10 4.3 11.3 3.8<br />
-20 1.1 3.2 1.0<br />
Typ Ebikon 100 mm, Grün<br />
Lichtstärkeverteilung [cd]<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y [°]<br />
-30 -20<br />
Horizontaler Winkel X [°]<br />
-10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 2.3 4.8 10.5 13.0 14.2 12.5 10.9 6.3 3.0<br />
-3 13.8 13.6 13.8<br />
-5 13.8 14.9 14.2<br />
-10 8.0 16.0 6.0<br />
-20 1.0 2.6 2.3<br />
Tabelle 9: Ergebnisse der Messung der Lichtstärkeverteilung, Typ Ebikon 100 mm<br />
4.2.2 Gleichmässigkeit der Leuchtdichte<br />
Signalgebereinsatz Lmin:Lmax SN 12368<br />
IMS 300 mm, neutral Rot 1 : 2.1 1 : 15.0 erfüllt<br />
IMS 300 mm, neutral Grün 1 : 2.0 1 : 15.0 erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Rot 1 : 2.0 1 : 10.0 erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Grün 1 : 2.0 1 : 10.0 erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Rot 1 : 1.8 1 : 10.0 erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Grün 1 : 1.9 1 : 10.0 erfüllt<br />
Siemens 200 mm, Rot 1 : 3.5 1 : 10.0 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Rot 1 : 1.5 1 : 10.0 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Grün 1 : 1.6 1 : 10.0 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Rot 1 : 2.5 1 : 10.0 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Grün 1 : 2.5 1 : 10.0 erfüllt<br />
Tabelle 10: Ergebnisse der Messung der Gleichmässigkeit der Leuchtdichte<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 22<br />
4.2.3 Ph<strong>an</strong>tomlicht<br />
Signalgebereinsatz R [cd/lx] Is / Iph Ph<strong>an</strong>tomklasse SN 12368<br />
IMS 300 mm, neutral Rot 1.32*10 -2 1 : 0.58 --- nicht erfüllt<br />
IMS 300 mm, neutral Grün 1.20*10 -2 1 : 0.55 --- nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Rot 4.84*10 -3 1 : 0.51 --- nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Grün 4.72*10 -3 1 : 0.87 --- nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Rot 2.70*10 -3 1 : 1.57 1 nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Grün 5.91*10 -4 1 : 5.72 2 nicht erfüllt<br />
Siemens 200 mm, Rot 8.70*10 -4 1 : 8.48 4 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Rot 3.47*10 -4 1 : 18.8 5 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Grün 3.18*10 -4 1 : 12.4 3 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Rot 6.11*10 -5 1 : 4.2 3 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Grün 3.54*10 -12 1 : 10.0 3 erfüllt<br />
Farbwiedergabeindex R<br />
Tabelle 11: Ergebnisse der Messung des Ph<strong>an</strong>tomlichts<br />
4.2.4 Farbörter<br />
Signallicht<br />
x<br />
Farbort<br />
y<br />
SN 12368<br />
IMS 300 mm, neutral Rot 0.683 0.315 erfüllt<br />
IMS 300 mm, neutral Grün 0.097 0.623 erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Rot 0.682 0.313 erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Grün 0.087 0.595 erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Rot 0.691 0.306 erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Grün 0.068 0.631 erfüllt<br />
Siemens 200 mm, Rot 0.697 0.302 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Rot 0.689 0.309 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Grün 0.081 0.553 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Rot 0.701 0.295 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Grün 0.080 0.569 erfüllt<br />
Ph<strong>an</strong>tomlicht<br />
x<br />
Farbort<br />
y<br />
SN 12368<br />
IMS 300 mm, neutral Rot 0.447 0.418 erfüllt<br />
IMS 300 mm, neutral Grün 0.448 0.418 erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Rot 0.445 0.419 erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Grün 0.441 0.417 erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Rot 0.652 0.312 erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Grün 0.234 0.541 erfüllt<br />
Siemens 200 mm, Rot 0.652 0.330 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Rot 0.619 0.338 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Grün 0.261 0.464 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Rot 0.693 0.298 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Grün 0.230 0.482 erfüllt<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 23<br />
Signal- und Ph<strong>an</strong>tomlicht<br />
x<br />
Farbort<br />
y<br />
SN 12368<br />
IMS 300 mm, neutral Rot 0.550 0.373 nicht erfüllt<br />
IMS 300 mm, neutral Grün 0.353 0.473 nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Rot 0.541 0.376 nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Grün 0.307 0.484 nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Rot 0.676 0.308 erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Grün 0.096 0.616 erfüllt<br />
Siemens 200 mm, Rot 0.693 0.305 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Rot 0.686 0.310 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Grün 0.097 0.545 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Rot 0.699 0.296 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Grün 0.096 0.560 erfüllt<br />
Tabelle 12: Ergebnisse der Messung der Farbörter<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 24<br />
5. ERGEBNISSE WEITERER PRÜFUNGEN<br />
Im Laufe der <strong>Untersuchung</strong>en sind einige Unklarheiten bei den Prüfungsergebnissen des<br />
bast aufgetreten. Aus diesem Grund wurden weitere Prüfberichte her<strong>an</strong>gezogen, die die<br />
Firmen IMS und LumiLeds bei verschiedenen Instituten in Auftrag gegeben und der Marty<br />
+ Partner AG freundlicherweise zur Verfügung gestellt haben:<br />
• Prüfbericht des Eidgenössischen Amtes für Messwesen, Bern-Wabern;<br />
Datum: September 1999<br />
Gegenst<strong>an</strong>d: Signalgeber zu Verkehrssignal für ortsfesten Anbau<br />
Geprüftes Material: IMS LTL-200 rot, gelb und grün, Ø 200 mm<br />
• Prüfbericht des Centrums für Lichttechnik Darmstadt GmbH, Darmstadt (D);<br />
Datum: Juni 2002<br />
Gegenst<strong>an</strong>d: <strong>Lichttechnische</strong> Vermessung von <strong>LED</strong> Signalleuchten<br />
Geprüftes Material: IMS rot, Ø 200 mm; Art-Nr. 109020<br />
• KEMA, Arnheim (NL);<br />
Datum: Mai 2002<br />
Gegenst<strong>an</strong>d: Photometric testing of traffic lights<br />
Geprüftes Material: LumiLeds rot, gelb und grün, Ø 300 mm (Typ 75-06xx) und<br />
Ø 210 mm (Typ 75-05xx)<br />
Das Studium der unterschiedlichen Prüfberichte hat ergeben, dass sich die Messwerte für<br />
die Lichtstärke I zum Teil erheblich unterscheiden.<br />
IMS 200 mm, farbig Rot<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 0<br />
10<br />
20 30<br />
0 5 5 5 35 30 20 133 94 86 170 206 345 97 138 91 25 33 28 4 6 5<br />
-5 97 95 89 163 200 334 70 91 90<br />
-10 22 19 6 114 137 148 13 18 9<br />
-20 9 11 2 18 22 18 5 9 2<br />
Prüfbericht Bundes<strong>an</strong>stalt für Strassenwesen (Messdist<strong>an</strong>z 15m)<br />
Prüfbericht Eidgenössisches Amt für Messwesen (Messdist<strong>an</strong>z 25m)<br />
Prüfbericht Centrum für Lichttechnik Darmstadt (Messdist<strong>an</strong>z 10m)<br />
Tabelle 13: Lichtstärkeverteilung (prozentuale Werte nach Kategorie B)<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 25<br />
Die Werte sind von verschiedenen Faktoren abhängig. Unter <strong>an</strong>derem zeigen Prototypen<br />
<strong>an</strong>dere Ergebnisse als Signalgeber aus der laufenden Produktion. Kleinere Abweichungen in<br />
den Messwerten lassen sich auch durch den Umst<strong>an</strong>d erklären, dass die Lichtstärke nicht direkt<br />
gemessen werden k<strong>an</strong>n. Es wird die Leuchtdichte [cd/m 2 ] gemessen; multipliziert mit der<br />
Fläche des Leuchtfeldes ergibt sich daraus die Lichtstärke. Für den Durchmesser des<br />
Leuchtfeldes werden Werte zwischen 200 mm bis 210 mm <strong>an</strong>genommen. Die unterschiedlichen<br />
Messdist<strong>an</strong>zen haben keine Auswirkungen auf die Lichtstärke, sol<strong>an</strong>ge die Grenzentfernung<br />
eingehalten wird.<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 26<br />
6. NEUE MINIMALANFORDERUNGEN<br />
Die Erfahrungen mit <strong>LED</strong> <strong>Signalgebern</strong> in der Praxis haben gezeigt, dass die Anforderungen<br />
der SN EN 12368 bezüglich Ph<strong>an</strong>tomlicht, Gleichmässigkeit der Leuchtdichte und Lichtstärkeverteilung<br />
nicht dem gewünschten St<strong>an</strong>dard genügen. Aus diesem Grund steht die Definition<br />
der entsprechenden Minimal<strong>an</strong>forderungen im Vordergrund. Sie werden der VSS als Ergänzung<br />
zur bestehenden Schweizer Norm vorgeschlagen.<br />
Die <strong>Untersuchung</strong>sergebnisse der bast und die Entwurfsfassung der Europäischen Norm<br />
prEN 12966-1 (Vertikale Verkehrszeichen – Teil 1: Wechselverkehrszeichen) bilden die Basis<br />
zur Definition der von der SN EN 12368 abweichenden Grenzwerte.<br />
Die SN EN 12368 macht keine Vorgaben zur Referenzachse 15 (Abbildung 8 auf Seite 27).<br />
Das heisst, dass der Hersteller für seine zu testenden Signalgeber einen Punkt definiert, der<br />
d<strong>an</strong>n als Referenzzentrum 16 dient. Dadurch werden Signalgeber je nach Herstellerfirma mit<br />
unterschiedlichen Referenzachsen beziehungsweise -zentren geprüft, was zu nicht vergleichbaren<br />
Prüfberichten führt. Zudem ist aus der Anwendung von <strong>Signalgebern</strong> nicht verständlich<br />
warum Referenzzentren und -achsen nicht in der Mitte beziehungsweise vertikal<br />
festgelegt werden sollten.<br />
6.1 Allgemeines zu den optischen Prüfverfahren<br />
Die Beleuchtung ist im Referenzzentrum zu messen. Das Referenzzentrum liegt im Mittelpunkt<br />
des Signalgebers (0° horizontale und 0° vertikale Abweichung).<br />
Die Prüfverfahren gelten für Messungen innerhalb von Räumen und müssen bei einer Umgebungstemperatur<br />
von 20°C ± 3°C erfolgen.<br />
Bevor die Messungen stattfinden, muss die Lichtquelle so l<strong>an</strong>ge in Betrieb gewesen sein,<br />
dass sie sich stabilisieren k<strong>an</strong>n. Eine Lichtquelle wird als stabil bezeichnet, wenn die Lichtausbeute<br />
innerhalb von 15 Minuten nicht um mehr als ± 2% schw<strong>an</strong>kt. Zudem muss die<br />
Lichtquelle bei Betrieb <strong>an</strong> Nennsp<strong>an</strong>nung <strong>an</strong>gemessen gealtert sein.<br />
Die Prüfmodule und die Messeinrichtung müssen optisch korrekt ausgerichtet sein. Die Referenzachse<br />
(0° horizontal und 0° vertikal) ist vor der ersten Messung auf den Mittelpunkt der<br />
Signalleuchte auszurichten.<br />
15<br />
Zur Frontfläche des Signalgebers senkrechte Achse durch das Referenzzentrum des Prüfmoduls, es sei denn, die Achse<br />
wird durch den Hersteller <strong>an</strong>ders definiert.<br />
16<br />
Punkt auf oder neben dem Signalgeber, der als Zentrum für die Einrichtungen zur Bestimmung seiner Eigenschaften bezeichnet<br />
wird und der vom Hersteller definiert werden muss.<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 27<br />
Die Messungen sind mit einem Fotoempfänger durchzuführen, dessen Messeinrichtung während<br />
der Durchführung stabil ist und keine Ermüdungserscheinungen zeigt, wenn sie der<br />
maximalen Beleuchtungsstärke ausgesetzt ist. Die Kombination aus Empfänger und Messeinrichtung<br />
muss in allen Bereichen eine lineare Anzeige bis zur höchstmöglichen Beleuchtungsstärke<br />
aufweisen. Die spektrale Empfindlichkeit des Empfängers muss der spektralen<br />
Hellempfindlichkeitsfunktion V (λ) der CIE entsprechen.<br />
Die Betriebssp<strong>an</strong>nung des Signalgebers sollte für die Prüfung 230 V betragen. Ist dies nicht<br />
der Fall, ist der Hersteller verpflichtet, für die Signalleuchte Angaben zum Nennlichtstrom,<br />
beziehungsweise zur Nennlichtstärke als Funktion der Sp<strong>an</strong>nung/Wattzahl zu machen.<br />
Streulicht ist bei allen lichttechnischen Messungen zu eliminieren.<br />
Wird bei einer Messung ein Sonnenlichtsimulator (zur Erzeugung äusserer Beleuchtung)<br />
eingesetzt, muss er eine spektrale Verteilung ähnlich der des natürlichen Tageslichts und eine<br />
entsprechende Farbtemperatur im Bereich zwischen 5'000 K und 6'000 K aufweisen. Zudem<br />
muss der Sonnenlichtsimulator in der Lage sein, einen über das Messfeld gleichmässigen<br />
(± 10%) Beleuchtungsbereich zu erreichen.<br />
Die Referenzachse der Signalleuchte und die Achse des Sonnenlichtsimulators müssen einen<br />
Winkel von 10° bilden. Die durch beide Achsen gebildete Ebene muss der vertikalen Referenzebene<br />
entsprechen. Die Anordnung muss so sein, dass der Sonnenlichtsimulator die<br />
Signalleuchte aus einer höheren Position <strong>an</strong>strahlt. Mess<strong>an</strong>ordnung, Winkel und Winkelabweichungen<br />
können der folgenden Abbildung 8 entnommen werden.<br />
Abbildung 8: Seiten<strong>an</strong>sicht der Anordnung des Sonnenlichtsimulators<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 28<br />
6.2 Leuchtdichte<br />
Die Lichtstärke k<strong>an</strong>n nicht direkt gemessen werden. Um einen Wert für die Lichtstärke zu erhalten,<br />
wird die Leuchtdichte [cd/m 2 ] gemessen; multipliziert mit der Fläche des Leuchtfeldes<br />
ergibt sich daraus die Lichtstärke. Für den Durchmesser des Leuchtfeldes werden in der<br />
Praxis leicht variierende Werte (für 200 mm Signalgeber zwischen 200 mm bis 210 mm) <strong>an</strong>genommen.<br />
Werden in der Norm Werte für die Leuchtdichte vorgegeben, können die beschriebenen<br />
Abweichungen vermieden werden.<br />
Die Leuchtdichte ist entfernungsunabhängig. Für die Messung der Leuchtdichte spielt die<br />
Messdist<strong>an</strong>z demnach keine Rolle. Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass das photometrische<br />
Entfernungsgesetz I = r 2 E = const. 17 (Grenzabst<strong>an</strong>d einhalten) gültig ist.<br />
6.2.1 Messung<br />
Die Leuchtdichte eines Signalgebers wird unter äusserer Beleuchtung von jeweils 40'000 lx,<br />
4'000 lx, 400 lx, 40 lx und 4 lx gemessen während das Signal in Betrieb ist. Kommt ein Signalgeber<br />
im Tunnel zur Anwendung, erfolgt die Messung während das Signal in Betrieb ist<br />
und unter äusserer Beleuchtung von jeweils 400 lx, 40 lx und 4 lx.<br />
Der Signalgeber muss den entsprechenden Leuchtdichtewert bei einer Beleuchtung von<br />
40'000 lx, beziehungsweise von 400 lx im Tunnel, auch ohne äussere Beleuchtung erreichen.<br />
Aus diesem Grund sind die Messungen ohne äussere Beleuchtung zu wiederholen.<br />
6.2.2 Grenzwerte und Vergleich mit den Prüfergebnissen<br />
Rote, gelbe und grüne Signalgeber müssen unterschiedlich hohe Leuchtdichtewerte erfüllen,<br />
um beim Betrachter den gleichen Helligkeitseindruck hervorzurufen. Rote Signalgeber werden<br />
am hellsten wahrgenommen. Aus diesem Grund müssen gelbe und grüne Signalgeber<br />
höhere Leuchtdichtewerte erfüllen als Rote.<br />
17 Lichtstärke I (C<strong>an</strong>dela; cd); Entfernung r zwischen Signalgeber und Photometer und Beleuchtungsstärke E ( Lux; lx).<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 29<br />
Rot<br />
Gelb<br />
Grün<br />
Äussere<br />
%-Werte<br />
Beleuchtung<br />
[lx]<br />
Min Max<br />
Leuchtdichte<br />
[cd/m<br />
Ø 100mm<br />
Min Max<br />
Ø 200mm<br />
Min Max<br />
Ø 300mm<br />
Min Max<br />
40'000 100 200 1'500 3'000 4'500 9'000 4'000 8'000<br />
4'000 266 533 799 1'598 710 1'420<br />
400 73 146 218 437 194 388<br />
40 30 61 91 182 81 162<br />
4 9 19 28 56 25 50<br />
40'000 150 300 2'250 4'500 6'750 13'500 6'000 12'000<br />
4'000 399 799 1'198 2'396 1'065 2'130<br />
400 109 218 327 655 291 582<br />
40 46 91 137 273 122 243<br />
4 14 28 42 84 38 75<br />
40'000 110 220 1'650 3'300 4'950 9'900 4'400 8'800<br />
4'000 293 586 879 1'757 781 1'562<br />
400 80 160 240 480 213 427<br />
40 33 67 100 200 89 178<br />
4 10 21 31 62 28 55<br />
2 ]<br />
Leuchtdichte<br />
[cd/m 2 ]<br />
Leuchtdichte<br />
[cd/m 2 ]<br />
Tabelle 14: Grenzwerte der Leuchtdichte<br />
Prüfergebnisse<br />
Signalgeber<br />
Lichtstärke Leuchtdichte<br />
[cd] [cd/m 2 min. Leuchtdichte<br />
] [cd/m 2 max. Leuchtdichte<br />
]<br />
[cd/m 2 ]<br />
IMS 300 mm, neutral Rot 306 4'329 4'000 8'000<br />
IMS 300 mm, neutral Grün 265 3'749 4'400 8'800<br />
IMS 200 mm, neutral Rot 99* 3'151 4'500 9'000<br />
IMS 200 mm, neutral Grün 165 5'252 4'950 9'900<br />
IMS 200 mm, farbig Rot 170 5'411 4'500 9'000<br />
IMS 200 mm, farbig Grün 135 4'297 4'950 9'900<br />
Siemens 200 mm, Rot 295 9'390 4'500 9'000<br />
Osram 200 mm, Rot 261 8'308 4'500 9'000<br />
Osram 200 mm, Grün 158 5'029 4'950 9'900<br />
Typ Ebikon 100 mm, Rot 10.3 1'311 1'500 3'000<br />
Typ Ebikon 100 mm, Grün 14.2 1'808 1'650 3'300<br />
LumiLeds 300 mm, Rot 630 8'913 4'000 8'000<br />
LumiLeds 300 mm, Gelb 495 7'003 6'000 12'000<br />
LumiLeds 300 mm, Grün 702 9'931 4'400 8'800<br />
LumiLeds 210 mm, Rot 334 9'643 4'500 9'000<br />
LumiLeds 210 mm, Gelb 238 6'871 6'750 13'500<br />
LumiLeds 210 mm, Grün<br />
Anforderung erfüllt<br />
Anforderung nicht erfüllt<br />
391 11'289 4'950 9'900<br />
* SN 12368 nicht erfüllt<br />
Tabelle 15: Vergleich mit den Prüfergebnissen<br />
vorgeschlagene Ergänzung zur<br />
SN 12368<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 30<br />
6.3 Gleichmässigkeit der Leuchtdichte<br />
Die Gleichmässigkeit der Leuchtdichte innerhalb des Leuchtfelddurchmessers ist als das<br />
Verhältnis der kleinsten zur grössten Leuchtdichte Lmin : Lmax definiert.<br />
6.3.1 Messung<br />
Die Messung der Leuchtdichte erfolgt in der Referenzachse. Durch Abtasten des Leuchtfeldes<br />
mit dem Leuchtdichtemesser ist die maximale und minimale Leuchtdichte festzustellen.<br />
6.3.2 Grenzwerte und Vergleich mit den Prüfungsergebnissen<br />
Die Gleichmässigkeit der Leuchtdichte innerhalb des Leuchtfelddurchmessers als Verhältnis<br />
der kleinsten zur grössten Leuchtdichte Lmin : Lmax darf nicht kleiner als 1 : 2.5 sein. Durch die<br />
folgende Umformung wird die Anforderung leichter verständlich:<br />
Für diese Schreibweise gilt, dass die Gleichmässigkeit der Leuchtdichte nicht kleiner als 40%<br />
sein darf.<br />
Zum Vergleich die Prüfungsergebnisse:<br />
vorgeschlagene Ergänzung<br />
zur SN 12368<br />
Signalgebereinsatz Lmin:Lmax in % Lmin:Lmax in % Beurteilung<br />
IMS 300 mm, neutral Rot 1 : 2.1 47.6 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
IMS 300 mm, neutral Grün 1 : 2.0 50.0 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Rot 1 : 2.0 50.0 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Grün 1 : 2.0 50.0 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Rot 1 : 1.8 55.6 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Grün 1 : 1.9 52.6 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
Siemens 200 mm, Rot 1 : 3.5 28.6 1 : 2.5 40 nicht erfüllt<br />
Osram 200 mm, Rot 1 : 1.5 66.7 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Grün 1 : 1.6 62.5 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
Ebikon 100 mm, Rot 1 : 2.5 40.0 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
Ebikon 100 mm, Grün 1 : 2.5 40.0 1 : 2.5 40 erfüllt<br />
LumiLeds 300 mm, Rot 1 : 4.3 23.3 1 : 2.5 40 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 300 mm, Gelb 1 : 5.4 18.5 1 : 2.5 40 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 300 mm, Grün 1 : 7.8 12.8 1 : 2.5 40 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 210 mm, Rot 1 : 10 10.0 1 : 2.5 40 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 210 mm, Gelb 1 : 8 12.5 1 : 2.5 40 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 210 mm, Grün 1 : 10 10.0 1 : 2.5 40 nicht erfüllt<br />
Tabelle 16: <strong>LED</strong> Norm, Gleichmässigkeit der Leuchtdichte<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 31<br />
6.4 Ph<strong>an</strong>tomlicht<br />
Das Ph<strong>an</strong>tomsignal wird durch den Sonnenlichtsimulator erzeugt. Die Anordnung k<strong>an</strong>n der<br />
Abbildung 8 entnommen werden.<br />
Messungen des Ph<strong>an</strong>tomsignals hängen stark von der Messgeometrie ab. Eine Messentfernung<br />
von 10 m wird zum Erreichen vergleichbarer Ergebnisse bevorzugt.<br />
6.4.1 Messung<br />
Das Licht des Simulators muss das Leuchtfeld des Signals mit einer Beleuchtungsstärke von<br />
E = 40'000 lx beleuchten. Es sind zwei Messungen der Leuchtdichte unter äusserer Beleuchtung<br />
vorzunehmen, im einen Fall sind die Elemente des Signalgebers aktiv (Messung von<br />
La), im zweiten Fall sind die Elemente nicht aktiv (Messung von Lb).<br />
6.4.2 Grenzwerte und Vergleich mit den Prüfungsergebnissen<br />
Die Prüfergebnisse der bast basieren auf den Vorgaben der VSS-Norm 640 844.2, wonach<br />
das Verhältnis von tatsächlich gemessener Lichtstärke Is zur maximalen Ph<strong>an</strong>tomsignalstärke<br />
Iph gebildet wird.<br />
Das Leuchtdichteverhältnis LR lässt sich <strong>an</strong>h<strong>an</strong>d der folgenden Formel 18 berechnen:<br />
LR =<br />
L a - L b<br />
L b<br />
Dabei entspricht La = Ls + Lph und Lb = Lph 19 , woraus sich ergibt:<br />
Ls + Lph - Lph LR = =<br />
L ph<br />
Ls Lph 18<br />
La die gemessene Leuchtdichte des aktiven Zeichens bei äusserer Beleuchtung;<br />
Lb die gemessene Leuchtdichte des inaktiven Zeichens bei äusserer Beleuchtung.<br />
19<br />
Lph die maximale Leuchtdichte des Ph<strong>an</strong>tomsignals.<br />
Ls die tatsächlich gemessene Leuchtdichte.<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 32<br />
Die Grenzwerte lauten folgendermassen:<br />
Signalgebereinsatz R [cd/lx] Is / Iph IMS 300 mm, neutral Rot 1.32*10 -2 0.58* 16 nicht erfüllt<br />
IMS 300 mm, neutral Grün 1.20*10 -2 0.55* 16 nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Rot 4.84*10 -3 0.51* 8 nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, neutral Grün 4.72*10 -3 0.87* 16 nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Rot 2.70*10 -3 1.57* 8 nicht erfüllt<br />
IMS 200 mm, farbig Grün 5.91*10 -4 5.72* 16 nicht erfüllt<br />
Siemens 200 mm, Rot 8.70*10 -4 8.48 8 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Rot 3.47*10 -4 18.8 8 erfüllt<br />
Osram 200 mm, Grün 3.18*10 -4 12.4 16 nicht erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Rot 6.11*10 -5 4.2 4 erfüllt<br />
Typ Ebikon 100 mm, Grün 3.54*10 -12 Prüfergebnisse<br />
LR<br />
Vorschlag<br />
Normzusatz<br />
10 8 erfüllt<br />
LumiLeds 300 mm, Rot 5.5 16 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 300 mm, Gelb 4.4 16 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 300 mm, Grün 14.3 16 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 210 mm, Rot 6.8 8 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 210 mm, Gelb 6.4 8 nicht erfüllt<br />
LumiLeds 210 mm, Grün 24.4 16 erfüllt<br />
Farbwiedergabeindex R * SN 12368 nicht erfüllt<br />
Tabelle 17: <strong>LED</strong> Norm, Ph<strong>an</strong>tomlicht<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 33<br />
6.5 Farbörter<br />
Die Anforderungen der SN 12368 sind für die Farben rot, gelb und grün ausreichend. In der<br />
Abbildung 10 werden diese Farbörter durch die weissen Linien markiert.<br />
Die weissen <strong>LED</strong> der ÖV-Signalgeber entsprechen jedoch nicht dem gewünschten St<strong>an</strong>dard.<br />
Die „blaustichigen“ weissen <strong>LED</strong>, die als ÖV-Signalgeber zum Einsatz kommen, sind bei Tageslicht<br />
nicht sichtbar. Aus diesem Grund wird im Zusatz zur SN 12368 der Farbort für weisse<br />
<strong>LED</strong> geändert. Die von der Marty + Partner AG neu definierten Grenzen des Farborts<br />
können der folgenden Abbildung 10 entnommen werden (rote Markierung).<br />
Abbildung 10: Begrenzung des Farborts für weisse <strong>LED</strong><br />
(Vorschlag von M+P durch rote Linie markiert)<br />
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<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 34<br />
6.6 Leuchtdichteverteilung<br />
Die drei Tabellen 18, 21 und 27 enthalten winkelabhängige Leuchtdichteverteilungen für Signallichter<br />
mit 300 mm, 200 mm und 100 mm Leuchtfelddurchmesser. Die Werte sind als prozentuale<br />
Mindestwerte der Leuchtdichte ausgedrückt. Als Bezugswert gilt die Leuchtdichte,<br />
die im Referenzzentrum unter äusserer Beleuchtung (40'000 lx) gemessen wurde (siehe<br />
Kapitel 6.2.1 Messung).<br />
Die Leuchtdichte ist entfernungsunabhängig. Für die Messung der Leuchtdichte spielt die<br />
Messdist<strong>an</strong>z demnach keine Rolle. Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass das photometrische<br />
Entfernungsgesetz I = r 2 E = const. 20 (Grenzabst<strong>an</strong>d einhalten) gültig ist.<br />
6.6.1 Messung<br />
Jede Tabelle enthält 21 Messpunkte. Für jeden Messpunkt wird je eine Messung sowohl mit<br />
als auch ohne äussere Beleuchtung durchgeführt. Als Referenzwert gilt die gemessene<br />
Leuchtdichte mit äusserer Beleuchtung. Ein Signalgeber muss die entsprechenden Leuchtdichtewerte<br />
jedoch auch ohne äussere Beleuchtung erreichen. Für jeden Signalgeber gilt,<br />
dass er bei maximal drei Messpunkten die nötigen Anforderungen nicht erreichen muss. Die<br />
Abweichung darf jedoch nicht mehr als 30% betragen. Diese Regelung gilt nicht für den Referenzpunkt,<br />
dessen Mindestwert in Abhängigkeit von Farbe und Signaldurchmesser in Kapitel<br />
6.2.2 definiert ist.<br />
6.6.2 Grenzwerte und Vergleich mit den Prüfungsergebnissen<br />
Die Tabellen 18, 21 und 27 enthalten die Leuchtdichteverteilungen in % der Werte in ihrer<br />
Referenzachse.<br />
Leuchtdichte in %: 100 Ø 300 mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -15 -10 -5 -2.5 0 2.5 5 10 15<br />
0 20 40 70 85 100 85 70 40 20<br />
-1.5 77.5 90 77.5<br />
-3 60 80 60<br />
-5 35 50 35<br />
-10 12.5 25 12.5<br />
Tabelle 18: Prozentuale Leuchtdichteverteilung für Ø 300 mm<br />
In den folgenden Tabellen werden die gemessenen Leuchtdichtewerte der 300 mm Signalgeber<br />
von IMS und LumiLeds mit den Leuchtdichtewerten verglichen, die sich aufgrund der<br />
Verteilung ergeben.<br />
20 Lichtstärke I (C<strong>an</strong>dela; cd); Entfernung r zwischen Signalgeber und Photometer und Beleuchtungsstärke E ( Lux; lx).<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 35<br />
IMS Signalgeber<br />
Gemessene Leuchtdichte: 4329 rot, 300mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -15 -10 -5 -2.5 0 2.5 5 10 15<br />
0 1027 866 1797 1732 3197 3030 3989 3680 4329 4329 3947 3680 3127 3030 2009 1732 1067 866<br />
-1.5 3791 3355 4216 3896 3961 3355<br />
-3 2759 2597 3593 3463 3056 2597<br />
-5 1655 1515 2928 2165 1768 1515<br />
-10 675 541 1910 1082 734 541<br />
Gemessene Leuchtdichte: 3749 grün, 300mm<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y<br />
Horizontaler Winkel X<br />
-15 -10 -5 -2.5 0<br />
2.5 5 10<br />
0 775 750 1457 1500 2447 2624 3268 3187 3749 3749 3254 3187 2546 2624 1570 1500 802 750<br />
-1.5 3579 2905 3919 3374 3367 2905<br />
-3 2759 2249 3806 2999 2504 2249<br />
-5 1584 1312 3480 1875 1599 1312<br />
-10 726 469 2348 937 570 469<br />
Tabelle 19: Vergleich der gemessenen und Mindestleuchtdichten, IMS Signalgeber<br />
LumiLeds Signalgeber<br />
Gemessene Leuchtdichte: 8913 rot, 300mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -15 -10 -5 -2.5 0 2.5 5 10 15<br />
0 3183 1783 5715 3565 8262 6239 8771 7576 8913 8913 8771 7576 8262 6239 5715 3565 3183 1783<br />
-1.5 7795 6907 9535 8021 7795 6907<br />
-3 9012 5348 9677 7130 9012 5348<br />
-5 6762 3119 9521 4456 6762 3119<br />
-10 3084 1114 6508 2228 3084 1114<br />
Gemessene Leuchtdichte: 7003 gelb, 300mm<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y<br />
0 2433 1401 4032 2801 6295 4902 6819 5952 7003 7003 6819 5952 6295 4902 4032 2801 2433 1401<br />
-1.5 7059 5427 7314 6303 7059 5427<br />
-3 6578 4202 7243 5602 6578 4202<br />
-5 4315 2451 6734 3501 4315 2451<br />
-10 1896 875 3876 1751 1896 875<br />
Gemessene Leuchtdichte: 9931 grün, 300mm<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y<br />
Horizontaler Winkel X<br />
-15 -10 -5 -2.5 0 2.5 5<br />
Horizontaler Winkel X<br />
-15 -10 -5 -2.5 0 2.5 5 10<br />
0 3480 1986 6211 3973 8828 6952 9606 8442 9931 9931 9606 8442 8828 6952 6211 3973 3480 1986<br />
-1.5 10115 7697 10624 8938 10115 7697<br />
-3 9380 5959 10681 7945 9380 5959<br />
-5 6182 3476 9832 4966 6182 3476<br />
-10 2221 1241 4683 2483 2221 1241<br />
15<br />
10 15<br />
Tabelle 20: Vergleich der gemessenen und Mindestleuchtdichten, LumiLeds Signalgeber<br />
normal in %, der 0° horizontal und 0° vertikal (Referenzachse) gemessenen Werte<br />
unterstrichen gemessene Werte gemäss <strong>Untersuchung</strong>sprotokoll<br />
Wert erreicht Mindestwert<br />
Wert unterschreitet Mindestwert um weniger als 30%<br />
Wert unterschreitet Mindestwert um mehr als 30%<br />
Wert überschreitet zulässigen Maximalwert<br />
15<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 36<br />
Gemessene Leuchtdichte in %: 100 Ø 200 mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 5 7.5 60 90 100 90 60 7.5 5<br />
-3 80 95 80<br />
-5 50 85 50<br />
-10 12.5 60 12.5<br />
-20 5 15 5<br />
Tabelle 21: Prozentuale Leuchtdichteverteilung für Ø 200 mm<br />
In den folgenden Tabellen werden die gemessenen Leuchtdichtewerte der 200 mm Signalgeber<br />
von IMS, Siemens, Osram und LumiLeds mit den Leuchtdichtewerten verglichen, die<br />
sich aufgrund der Verteilung ergeben.<br />
IMS Signalgeber<br />
Gemessene Leuchtdichte: 3151 neutral rot, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 369 158 1050 236 2391 1891 2960 2836 3151 3151 2941 2836 2391 1891 1057 236 347 158<br />
-3 3011 2521 3148 2993 2967 2521<br />
-5 2340 1576 3072 2678 2324 1576<br />
-10 834 394 2410 1891 840 394<br />
-20 146 158 770 473 172 158<br />
Gemessene Leuchtdichte: 5252 neutral grün, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y<br />
Horizontaler Winkel X<br />
-30 -20 -10 -5 0<br />
5 10 20<br />
0 554 263 1709 394 3915 3151 4870 4727 5252 5252 4838 4727 3883 3151 1458 394 471 263<br />
-3 5220 4202 5602 4990 5061 4202<br />
-5 4106 2626 5570 4464 3883 2626<br />
-10 1480 657 4520 3151 1283 657<br />
-20 312 263 1480 788 271 263<br />
IMS Signalgeber<br />
Gemessene Leuchtdichte: 5411 farbig rot, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 172 271 1105 406 4234 3247 5602 4870 5411 5411 5634 4870 3088 3247 780 406 124 271<br />
-3 5284 4329 5220 5141 4997 4329<br />
-5 3084 2706 5188 4600 2235 2706<br />
-10 697 676 3629 3247 404 676<br />
-20 286 271 586 812 166 271<br />
Gemessene Leuchtdichte: 4297 farbig grün, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y<br />
Horizontaler Winkel X<br />
-30 -20 -10 -5 0<br />
5 10 20<br />
0 121 215 761 322 3174 2578 4138 3867 4297 4297 4361 3867 2846 2578 723 322 105 215<br />
-3 4552 3438 4743 4082 4488 3438<br />
-5 2709 2149 4584 3653 2301 2149<br />
-10 745 537 4043 2578 611 537<br />
-20 66.8 215 796 645 105 215<br />
Tabelle 22: Vergleich der gemessenen und Mindestleuchtdichten, IMS Signalgeber<br />
30<br />
30<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 37<br />
Siemens Signalgeber<br />
Gemessene Leuchtdichte: 9390 rot, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0<br />
5 10 20 30<br />
0 579 470 3183 704 7926 5634 8722 8451 9390 9390 8467 8451 7448 5634 2677 704 490 470<br />
-3 9454 7512 9549 8921 9390 7512<br />
-5 7767 4695 9486 7982 7576 4695<br />
-10 2884 1174 7990 5634 2922 1174<br />
-20 395 470 1993 1409 366 470<br />
Tabelle 23: Vergleich der gemessenen und Mindestleuchtdichten, Siemens Signalgeber<br />
Osram Signalgeber<br />
Gemessene Leuchtdichte: 8308 rot, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 299 415 462 623 5539 4985 7990 7477 8308 8308 8053 7477 5316 4985 484 623 283 415<br />
-3 11332 6646 12350 7892 11841 6646<br />
-5 7862 4154 11650 7062 7767 4154<br />
-10 1426 1038 6303 4985 1439 1038<br />
-20 729 415 1588 1246 729 415<br />
Gemessene Leuchtdichte: 5029 grün, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y<br />
Horizontaler Winkel X<br />
-30 -20 -10 -5 0<br />
5 10 20<br />
0 197 251 614 377 3183 3018 4456 4526 5029 5029 4361 4526 3002 3018 653 377 213 251<br />
-3 6303 4023 7162 4778 6271 4023<br />
-5 4361 2515 6939 4275 4584 2515<br />
-10 1222 629 4202 3018 1245 629<br />
-20 407 251 1130 754.4 392 251<br />
Tabelle 24: Vergleich der gemessenen und Mindestleuchtdichten, Osram Signalgeber<br />
normal in %, der 0° horizontal und 0° vertikal (Referenzachse) gemessenen Werte<br />
unterstrichen gemessene Werte gemäss <strong>Untersuchung</strong>sprotokoll<br />
Wert erreicht Mindestwert<br />
Wert unterschreitet Mindestwert um weniger als 30%<br />
Wert unterschreitet Mindestwert um mehr als 30%<br />
Wert überschreitet zulässigen Maximalwert<br />
30<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 38<br />
LumiLeds Signalgeber<br />
Gemessene Leuchtdichte: 9643 rot, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 693 482 2887 723 7564 5786 9123 8679 9643 9643 9123 8679 7564 5786 2887 723 693 482<br />
-3 9874 7715 10480 9161 9874 7715<br />
-5 8459 4822 10567 8197 8459 4822<br />
-10 3407 1205 9297 5786 3407 1205<br />
-20 702 482 2217 1446 702 482<br />
Gemessene Leuchtdichte: 6871 gelb, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y<br />
Horizontaler Winkel X<br />
-30 -20 -10 -5 0 5 10<br />
20 30<br />
0 459 344 2044 515 5399 4123 6496 6184 6871 6871 6496 6184 5399 4123 2044 515 459 344<br />
-3 6958 5497 7333 6528 6958 5497<br />
-5 5861 3436 7333 5841 5861 3436<br />
-10 2275 859 6150 4123 2275 859<br />
-20 473 344 1250 1031 473 344<br />
Gemessene Leuchtdichte: 11289 grün, 200mm<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y<br />
Horizontaler Winkel X<br />
-30 -20 -10 -5 0 5 10 20<br />
0 728 564 3205 847 8488 6773 10711 10160 11289 11289 10711 10160 8488 6773 3205 847 728 564<br />
-3 11982 9031 12646 10724 11982 9031<br />
-5 9787 5644 12848 9595 9787 5644<br />
-10 3378 1411 9990 6773 3378 1411<br />
-20 725 564 1536 1693 754 564<br />
Tabelle 25: Vergleich der gemessenen und Mindestleuchtdichten, LumiLeds Signalgeber<br />
normal in %, der 0° horizontal und 0° vertikal (Referenzachse) gemessenen Werte<br />
unterstrichen gemessene Werte gemäss <strong>Untersuchung</strong>sprotokoll<br />
Wert erreicht Mindestwert<br />
Wert unterschreitet Mindestwert um weniger als 30%<br />
Wert unterschreitet Mindestwert um mehr als 30%<br />
Wert überschreitet zulässigen Maximalwert<br />
30<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 39<br />
Gemessene Leuchtdichte in %: 100 Ø 100 mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 10 30 60 90 100 90 60 30 10<br />
-3 80 90 80<br />
-5 50 80 50<br />
-10 35 50 35<br />
-20 5 20 5<br />
Tabelle 26: Prozentuale Leuchtdichteverteilung für Ø 100 mm<br />
In den folgenden Tabellen werden die gemessenen Leuchtdichtewerte der 100 mm Signalgeber<br />
vom Typ Ebikon mit den Leuchtdichtewerten verglichen, die sich aufgrund der Verteilung<br />
ergeben.<br />
Signalgeber Typ Ebikon<br />
Gemessene Leuchtdichte: 1311 rot, 100mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 166 131 382 393 815 787 1133 1180 1311 1311 1108 1180 777 787 318 393 166 131<br />
-3 1681 1049 1783 1180 1821 1049<br />
-5 1286 656 1515 1049 980 656<br />
-10 547 459 1439 656 484 459<br />
-20 140 65.6 407 262 127 65.6<br />
Gemessene Leuchtdichte: 1808 grün, 100mm<br />
Vertikaler<br />
Winkel Y<br />
Horizontaler Winkel X<br />
-30 -20 -10 -5 0<br />
5 10 20<br />
0 293 181 611 542 1337 1085 1655 1627 1808 1808 1592 1627 1388 1085 802 542 382 181<br />
-3 1757 1446 1732 1627 1757 1446<br />
-5 1757 904 1897 1446 1808 904<br />
-10 1019 633 2037 904 764 633<br />
-20 127 90.4 331 362 293 90.4<br />
Tabelle 27: Vergleich der gemessenen und Mindestleuchtdichten, Typ Ebikon Signalgeber<br />
normal in %, der 0° horizontal und 0° vertikal (Referenzachse) gemessenen Werte<br />
unterstrichen gemessene Werte gemäss <strong>Untersuchung</strong>sprotokoll<br />
Wert erreicht Mindestwert<br />
Wert unterschreitet Mindestwert um weniger als 30%<br />
Wert unterschreitet Mindestwert um mehr als 30%<br />
Wert überschreitet zulässigen Maximalwert<br />
30<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 40<br />
6.6.3 Beurteilung<br />
Jeder neue Signalgeber muss die neuen Anforderungen erfüllen. Aus diesem Grund ist für<br />
neue, im Rahmen dieser Prüfserie nicht getestete Signalgeber, ein Prüfbericht vorzulegen.<br />
Da die Prüfergebnisse von Prototypen erheblich von denjenigen aus der Serienproduktion<br />
abweichen können, wird empfohlen, Prüfberichte von <strong>Signalgebern</strong> aus der Serienproduktion<br />
zu verl<strong>an</strong>gen.<br />
In der heute gängigen Praxis definiert der Hersteller für seine zu testenden Signalgeber das<br />
Referenzzentrum. Dadurch werden Signalgeber je nach Herstellerfirma mit unterschiedlichen<br />
Referenzachsen beziehungsweise -zentren geprüft. Bei der Neudefinition der Mindest<strong>an</strong>forderungen<br />
wurde festgelegt, dass das Referenzzentrum im Mittelpunkt des Signalgebers zu<br />
liegen hat. Beim Vergleich der Prüfergebnisse mit den neuen Minimal<strong>an</strong>forderungen wurde<br />
keine Rücksicht auf die unterschiedlichen Definitionen der Referenzachse genommen. Es<br />
besteht also durchaus die Möglichkeit, dass ein Signalgeber die neuen Anforderungen erfüllen<br />
k<strong>an</strong>n, wenn die Referenzachsen durch den Mittelpunkt des Signalgebers verlaufen.<br />
Es fällt auf, dass einige Signalgeber die Maximalwerte der Leuchtdichte überschreiten. Die<br />
maximale Leuchtdichte ist bewusst nicht sehr hoch <strong>an</strong>gesetzt, da die Signalgeber nicht blenden<br />
sollen. Besteht die Möglichkeit, die <strong>LED</strong> im Signalgeber zu dimmen, k<strong>an</strong>n von der Einhaltung<br />
des Maximalwerts abgesehen werden.<br />
Die Signalgeber, die auf Antrag der Marty + Partner AG bei der bast geprüft wurden, erreichen<br />
mit einer Ausnahme den verschärften Mindestwert für die Gleichmässigkeit der Leuchtdichte.<br />
Der relativ schlechte Wert des Siemens-Signalgebers erstaunt jedoch nicht. Beim Betrieb<br />
in der Praxis ist die Siemens-Ampel diesbezüglich negativ aufgefallen.<br />
Die Signalgeber der Firma LumiLeds, deren Prüfberichte (erstellt durch KEMA, Arnheim) der<br />
Marty + Partner AG vorliegen, erreichen den verschärften Mindestwert nicht.<br />
Die bei der bast getesteten Signalgeber der Firma IMS erfüllen die Mindest<strong>an</strong>forderungen für<br />
Ph<strong>an</strong>tomlicht gemäss bestehender SN EN 12368 nicht. Das ist unter <strong>an</strong>derem darauf zurückzuführen,<br />
dass Signalgeber aus der laufenden Produktion geprüft wurden. Deren Prüfergebnisse<br />
unterscheiden sich zum Teil erheblich von den Ergebnissen für den Prototypen.<br />
Die Messung der lichttechnischen Eigenschaften <strong>an</strong> den Prototypen ergaben die Zuordnung<br />
zur Ph<strong>an</strong>tomklasse 3 (siehe Tabelle 4 auf Seite 14).<br />
Der grüne 200 mm Signalgeber von Osram erreichte bei der Prüfung bei der bast die Ph<strong>an</strong>tomklasse<br />
3. Die Messungen am Prototypen ergaben dagegen die Zuordnung zur Ph<strong>an</strong>tomklasse<br />
5.<br />
Die Signalgeber (Prototypen) der Firma LumiLeds erreichen die Ph<strong>an</strong>tomklasse 3 und erfüllen<br />
gemäss Prüfbericht des Instituts KEMA die Anforderungen der SN EN 12368. Die Werte<br />
der vorgeschlagenen neuen Mindest<strong>an</strong>forderungen für <strong>LED</strong> können hingegen nicht erfüllt<br />
werden.<br />
Die Neudefinition der Grenzen für den Farbort Weiss sind noch nicht verifiziert worden, da<br />
für weisse <strong>LED</strong> keine Prüfberichte vorliegen.<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
<strong>Lichttechnische</strong> <strong>Untersuchung</strong> von <strong>LED</strong>-<strong>Signalgebern</strong> 41<br />
Die Signalgeber der Firma LumiLeds schneiden bei der Leuchtdichteverteilung sehr gut ab.<br />
Alle Mindestleuchtdichtewerte werden eingehalten. Es besteht jedoch zum Teil das Problem,<br />
dass der Referenzwert, gemessen im Referenzzentrum, den Maximalwert überschreitet.<br />
Die Signalgeber der Firmen Siemens und IMS erreichen bei grossen Messwinkeln (sowohl in<br />
vertikaler als auch in horizontaler Richtung) die Mindestwerte nicht.<br />
Drei der sechs untersuchten IMS-Signalgeber erreichen den neuen Mindestwert im Referenzzentrum<br />
nicht.<br />
6.6.4 Anmerkung<br />
Die Prüfobjekte wurden nach den neu erarbeiteten verschärften Richtlinien beurteilt. Prüfobjekte,<br />
die diese erarbeiteten verschärften Richtlinien nicht erreichen, können durchaus die<br />
Bedingungen <strong>an</strong>derer Normen erfüllen. Dies ist jedoch nicht Best<strong>an</strong>dteil dieser Beurteilung.<br />
MARTY + PARTNER AG, Zollikon
Anh<strong>an</strong>g 1 I<br />
ERGÄNZUNGSVORSCHLAG ZUR SN EN 12368<br />
Allgemeines zu den optischen Prüfverfahren<br />
Die Beleuchtung ist im Referenzzentrum zu messen. Das Referenzzentrum liegt im Mittelpunkt<br />
des Signalgebers (0° horizontale und 0° vertikale Abweichung).<br />
Die Prüfverfahren gelten für Messungen innerhalb von Räumen und müssen bei einer Umgebungstemperatur<br />
von 20°C ± 3°C erfolgen.<br />
Bevor die Messungen stattfinden, muss die Lichtquelle so l<strong>an</strong>ge in Betrieb gewesen sein,<br />
dass sie sich stabilisieren k<strong>an</strong>n. Eine Lichtquelle wird als stabil bezeichnet, wenn die Lichtausbeute<br />
innerhalb von 15 Minuten nicht um mehr als ± 2% schw<strong>an</strong>kt. Zudem muss die<br />
Lichtquelle bei Betrieb <strong>an</strong> Nennsp<strong>an</strong>nung <strong>an</strong>gemessen gealtert sein.<br />
Die Prüfmodule und die Messeinrichtung müssen optisch korrekt ausgerichtet sein. Die Referenzachse<br />
(0° horizontal und 0° vertikal) ist vor der ersten Messung auf den Mittelpunkt der<br />
Signalleuchte auszurichten.<br />
Die Messungen sind mit einem Fotoempfänger durchzuführen, dessen Messeinrichtung während<br />
der Durchführung stabil ist und keine Ermüdungserscheinungen zeigt, wenn sie der<br />
maximalen Beleuchtungsstärke ausgesetzt ist. Die Kombination aus Empfänger und Messeinrichtung<br />
muss in allen Bereichen eine lineare Anzeige bis zur höchstmöglichen Beleuchtungsstärke<br />
aufweisen. Die spektrale Empfindlichkeit des Empfängers muss der spektralen<br />
Hellempfindlichkeitsfunktion V (λ) der CIE entsprechen.<br />
Die Betriebssp<strong>an</strong>nung des Signalgebers sollte für die Prüfung 230 V betragen. Ist dies nicht<br />
der Fall, ist der Hersteller verpflichtet, für die Signalleuchte Angaben zum Nennlichtstrom,<br />
beziehungsweise zur Nennlichtstärke als Funktion der Sp<strong>an</strong>nung/Wattzahl zu machen.<br />
Streulicht ist bei allen lichttechnischen Messungen zu eliminieren.<br />
Wird bei einer Messung ein Sonnenlichtsimulator (zur Erzeugung äusserer Beleuchtung)<br />
eingesetzt, muss er eine spektrale Verteilung ähnlich der des natürlichen Tageslichts und eine<br />
entsprechende Farbtemperatur im Bereich zwischen 5'000 K und 6'000 K aufweisen. Zudem<br />
muss der Sonnenlichtsimulator in der Lage sein, einen über das Messfeld gleichmässigen<br />
(± 10%) Beleuchtungsbereich zu erreichen.<br />
Die Referenzachse der Signalleuchte und die Achse des Sonnenlichtsimulators müssen einen<br />
Winkel von 10° bilden. Die durch beide Achsen gebildete Ebene muss der vertikalen Referenzebene<br />
entsprechen. Die Anordnung muss so sein, dass der Sonnenlichtsimulator die<br />
Signalleuchte aus einer höheren Position <strong>an</strong>strahlt.<br />
MARTY + PARTNER AG Zollikon<br />
August 2003, Ae
Anh<strong>an</strong>g 1 II<br />
Ph<strong>an</strong>tomlicht<br />
Die Anforderungen für das Ph<strong>an</strong>tomlicht werden über das Leuchtdichteverhältnis ausgedrückt.<br />
Das Leuchtdichteverhältnis LR lässt sich <strong>an</strong>h<strong>an</strong>d der folgenden Formel berechnen:<br />
LR =<br />
L a - L b<br />
L b<br />
Es gelten die folgenden Anforderungen:<br />
LR<br />
Farbe<br />
300mm 200mm 100mm<br />
Rot 16 8 4<br />
Gelb 16 8 4<br />
Grün 16 16 8<br />
Tabelle 28: Leuchtdichteverhältnis<br />
wobei<br />
La die gemessene Leuchtdichte des aktiven Zeichens bei äusserer Beleuchtung;<br />
Lb die gemessene Leuchtdichte des inaktiven Zeichens bei äusserer Beleuchtung.<br />
Gleichmässigkeit der Leuchtdichte auf dem Leuchtfeld<br />
Die Gleichmässigkeit der Leuchtdichte innerhalb des Leuchtfelddurchmessers als Verhältnis<br />
der kleinsten zur grössten Leuchtdichte Lmin : Lmax darf nicht kleiner als 1 : 2.5 sein:<br />
Das bedeutet, dass die minimale Leuchtdichte in keinem Punkt des Signalgebers weniger als<br />
40 % der grössten Leuchtdichte betragen darf.<br />
Lmin : Lmax in %<br />
Gleichmässigkeit 1 : 2.5 40<br />
Tabelle 29: Gleichmässigkeit der Leuchtdichte<br />
MARTY + PARTNER AG Zollikon<br />
August 2003, Ae
Anh<strong>an</strong>g 1 III<br />
Leuchtdichte<br />
Die Leuchtdichte wird unter Einhaltung des Grenzabst<strong>an</strong>des unter äusserer Beleuchtung<br />
(40'000 lx) gemessen. Das Referenzzentrum liegt im Mittelpunkt des Signalgebers; es gelten<br />
die folgenden Mindestwerte<br />
Leuchtdichte<br />
[cd/m<br />
Min Max Min Max Min Max<br />
Rot 1'500 3'000 4'500 9'000 4'000 8'000<br />
Gelb 2'250 4'500 6'750 13'500 6'000 12'000<br />
Grün 1'650 3'300 4'950 9'900 4'400 8'800<br />
2 Leuchtdichte<br />
] [cd/m 2 Leuchtdichte<br />
] [cd/m 2 ]<br />
Ø 100mm Ø 200mm Ø 300mm<br />
Tabelle 30: Mindestwerte Leuchtdichte<br />
Leuchtdichteverteilung<br />
Die folgenden Tabellen enthalten winkelabhängige Leuchtdichteverteilungen für Signallichter<br />
mit 300 mm, 200 mm und 100 mm Leuchtfelddurchmesser. Die Werte sind als prozentuale<br />
Mindestwerte der Leuchtdichte ausgedrückt. Als Bezugswert gilt die Leuchtdichte, die im Referenzzentrum<br />
unter äusserer Beleuchtung (40'000 lx) gemessen wurde.<br />
Gemessene Leuchtdichte in %: 100 Ø 300 mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -15 -10 -5 -2.5 0 2.5 5 10 15<br />
0 20 40 70 85 100 85 70 40 20<br />
-1.5 77.5 90 77.5<br />
-3 60 80 60<br />
-5 35 50 35<br />
-10 12.5 25 12.5<br />
Tabelle 31: Prozentuale Leuchtdichteverteilung, 300 mm Signalgeber<br />
Gemessene Leuchtdichte in %: 100 Ø 200 mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 5 7.5 60 90 100 90 60 7.5 5<br />
-3 80 95 80<br />
-5 50 85 50<br />
-10 12.5 60 12.5<br />
-20 5 15 5<br />
Tabelle 32: Prozentuale Leuchtdichteverteilung, 200 mm Signalgeber<br />
MARTY + PARTNER AG Zollikon<br />
August 2003, Ae
Anh<strong>an</strong>g 1 IV<br />
Farbörter<br />
Gemessene Leuchtdichte in %: 100 Ø 100 mm<br />
Vertikaler<br />
Horizontaler Winkel X<br />
Winkel Y -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30<br />
0 10 30 60 90 100 90 60 30 10<br />
-3 80 90 80<br />
-5 50 80 50<br />
-10 35 50 35<br />
-20 5 20 5<br />
Tabelle 33: Prozentuale Leuchtdichteverteilung, 100 mm Signalgeber<br />
Die Anforderungen der SN EN 12368 sind für die Farben rot, gelb und grün ausreichend. In<br />
der Abbildung 12 werden diese Farbörter durch die weissen Linien markiert. Für den Farbort<br />
Weiss gelten die neuen Grenzen, die durch die roten Linien markiert sind:<br />
Abbildung 12: Farbörter<br />
MARTY + PARTNER AG Zollikon<br />
August 2003, Ae