Lichttechnische Eignungsprüfung von Retrofit-LEDs als Ersatz für Halogenglühlampen in Kfz-Scheinwerfern

Die Licht-emittierende Diode (LED) gewinnt sowohl in der Haushalts- als auch in der Kfz-Beleuchtung stetig an Bedeutung. Der Umstieg von konventionellen Glühlampen zu LED-Leuchtmitteln erfolgt bereits seit einigen Jahren durch die Verwendung von sogenannten Retrofit-LEDs im Haushalt. Auch in der Kfz-Frontbeleuchtung wäre solch ein Wechsel technisch möglich. In Deutschland und Europa fehlen derzeit jedoch die rechtlichen Rahmenbedingungen für die Zulassung von Retrofit-LEDs. Dabei könnten sich durch die Verwendung von Retrofit-LEDs sowohl Vor- als auch Nachteile bezüglich der Sicherheit im nächtlichen Straßenverkehr ergeben. So könnte der mögliche höhere Lichtstrom und die kältere Lichtfarbe der Retrofit-LEDs zu einer höheren Leuchtweite und somit einer größeren Sichtbarkeitsweite führen. Diese Eigenschaften könnten jedoch ebenfalls für ein erhöhtes Blendpotential sorgen. Mit der durchgeführten Untersuchung wird eine Aussage bezüglich der Sicherheitserhöhung im nächtlichen Straßenverkehr durch die Verwendung von aktuell verfügbaren Retrofit-LEDs getroffen. Hierfür werden sowohl photometrische Messungen im Labor als auch ein Feldtest durchgeführt und ausgewertet

Reducing the environmental impact of surgery on a global scale: systematic review and co-prioritization with healthcare workers in 132 countries

Abstract Background Healthcare cannot achieve net-zero carbon without addressing operating theatres. The aim of this study was to prioritize feasible interventions to reduce the environmental impact of operating theatres. Methods This study adopted a four-phase Delphi consensus co-prioritization methodology. In phase 1, a systematic review of published interventions and global consultation of perioperative healthcare professionals were used to longlist interventions. In phase 2, iterative thematic analysis consolidated comparable interventions into a shortlist. In phase 3, the shortlist was co-prioritized based on patient and clinician views on acceptability, feasibility, and safety. In phase 4, ranked lists of interventions were presented by their relevance to high-income countries and low–middle-income countries. Results In phase 1, 43 interventions were identified, which had low uptake in practice according to 3042 professionals globally. In phase 2, a shortlist of 15 intervention domains was generated. In phase 3, interventions were deemed acceptable for more than 90 per cent of patients except for reducing general anaesthesia (84 per cent) and re-sterilization of ‘single-use’ consumables (86 per cent). In phase 4, the top three shortlisted interventions for high-income countries were: introducing recycling; reducing use of anaesthetic gases; and appropriate clinical waste processing. In phase 4, the top three shortlisted interventions for low–middle-income countries were: introducing reusable surgical devices; reducing use of consumables; and reducing the use of general anaesthesia. Conclusion This is a step toward environmentally sustainable operating environments with actionable interventions applicable to both high– and low–middle–income countries

Messtechnische Charakterisierung von Scheinwerfern mit adaptivem Fernlicht unter dynamischen Bedingungen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der messtechnischen Charakterisierung von blendfreien Fernlichtsystemen. Diese sollen laut Herstellerangaben, dem Fahrer eine permanente Fernlichtfahrt ermöglichen ohne dabei andere Verkehrsteilnehmer zu blenden [1]. Dabei erkennt eine Kamera andere Verkehrsteilnehmer und schneidet diese aus der Fernlichtverteilung aus. Solche Systeme sind allerdings nicht reguliert und besitzen unterschiedliche Hard- und Software. Es stellt sich demzufolge die Frage, ob solche Systeme die Herstellerangaben erfüllen und im Vergleich zu Abblendlicht, eine größere Detektionsentfernung von Hindernissen zur Folge haben, ohne dabei andere Verkehrsteilnehmer zu blenden. Aus diesem Grund wird ein Feldtest durchgeführt, indem unterschiedliche realitätsnahe Verkehrssituationen wie Gegenverkehr auf einer Geraden, in einer Kurve, beim Überholen und in einer Kreuzung untersucht werden. Für alle Situationen wird die Beleuchtungsstärke auf Augenposition des Fahrers gemessen. Zusätzlich wird in der Gegenverkehrsituation auf gerader Fahrbahn die Entfernung untersucht, in der ein Objekt detektiert wird. Ebenfalls werden zwei Fahrzeuge untersucht. Diese sind mit Scheinwerfern ausgestattet, die nach der unter anderem in Europa (ECE) und Amerika (SAE) gültigen Regelungen zugelassen sind. Zur Blendungsauswertung wurden unterschiedliche Arbeiten herangezogen wie z.B. die von TOTZAUER [2], ZYDEK [3], HOLLADAY [4], LEHNERT [5] und SCHMIDT-CLAUSEN [6]. Somit konnten die gemessenen Werte hinsichtlich psychologische und physiologische Blendung, ohne eine Probandenuntersuchung, interpretiert werden. Es stellte sich heraus, dass sich der Detektionsabstand von Objekten bei blendfreien Fernlicht-Systemen um 21 m in Bezug auf das Fahrzeug mit den ECE-Scheinwerfern erhöht. Dies hat bei 80 km/h eine um 0,9 s erhöhte Reaktionszeit zur Folge, ohne dabei die physiologische und psychologische Blendung signifikant zu steigern. Bei einem direkten Vergleich zwischen SAE- und ECE-Scheinwerfern stellte sich heraus, dass sich die Detektionsentfernung bei den SAE-Scheinwerfern um etwa 27 m steigert. Gleichzeitig erhöht sich jedoch die physiologische Blendung um den Faktor 2,75. Bei der Begegnungssituation in der Kreuzung wurde das in der Kreuzung stehende Fahrzeug vom blendfreien Fernlicht nicht ausgeblendet und mit Fernlicht angeleuchtet. Beim Überholen dagegen blendete das blendfreie Fernlicht-System das zu überholende Fahrzeug aus. Die Beleuchtungsstärke erreicht im Maximum einen Wert von 1,3 lx. Bei den SAE-Scheinwerfern wird ein Maximum von 5,3 lx erreicht. Laut einer Studie des Fachgebiets Lichttechnik, besteht keine Beeinträchtigung des Fahrers durch Blendung, wenn die Beleuchtungsstärke an Fahreraugenposition durch den Innen- und Außenspiegel unter 2 lx ist [7]. Zusätzlich wird der Einfluss einer regennassen Fahrbahn auf die Messergebnisse der einzelnen Verkehrsszenarien untersucht. Bei einem Vergleich der Verhältnisse zwischen trockener und nasser Fahrbahn kann keine verallgemeinerte Aussage getroffen werden. Sowohl zwischen den einzelnen Verkehrsszenarien als auch zwischen den unterschiedlichen Fahrzeugen ergaben sich unterschiedliche Verhältnisse. Zuletzt wurde der Abstand untersucht, indem das blendfreie Fernlichtsystem, den vorausfahrenden bzw. entgegenkommenden Verkehr aus der Fernlichtverteilung ausschneidet. Dieser wurde Geschwindigkeits- und Wetterabhängig als auch in Abhängigkeit von den einzelnen Begegnungssituationen bestimmt. Die ermittelten Abstände unterscheiden sich in Bezug auf Geschwindigkeit, Wetter und Begegnungssituation und somit konnte keine allgemeingültige Aussage getroffen werden

Optimierung von adaptiven Kfz-Scheinwerfertechnologien zur Blendungsbegrenzung unter dynamischen Bedingungen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung von adaptiven Scheinwerfertechnolo-gien zur Blendungsbegrenzung unter dynamischen Bedingungen. In diesem Kontext werden zwei Fragestellungen im Themengebiet der Blendungsforschung untersucht und diskutiert. Bei der ersten Fragestellung wird untersucht, inwieweit die Verwendung von Systemen, wie bei-spielsweise die dynamische Leuchtweitenregelung und die Scheinwerferreinigungsanlage, anhand aktueller Gesetzgebung, mit dem Lichtstrom der Lichtquellen verknüpft werden können. Aus die-sem Grund wurden zwei Feldversuche durchgeführt, die den Einfluss des Lichtstroms auf die Blen-dung anderer Verkehrsteilnehmer untersuchten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Beladung, die Fahrwerkshärte und die Lichtverteilung einen signifikanten Einfluss auf die Blendung anderer Ver-kehrsteilnehmer haben und somit der Lichtstrom als nicht geeignetes Kriterium erscheint. Beim zweiten Feldtest wurde der Einfluss von verschmutzen Scheinwerfern auf die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer und die Sichtweite des Fahrers untersucht. Hierfür wurden Abblendlichtver-teilungen von Halogenglühlampen- und LED-Scheinwerfern, sowie blendfreie Fernlichtfunktionen im sauberen, verschmutzten und durch die Scheinwerferreinigungsanlage gereinigtem Zustand untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch verschmutzte Scheinwerfer der durch die Straßen-verkehrsordnung geforderte Sicherheitsabstand zu gering ist, wodurch der vorausfahrende Fahrer geblendet wird und kein sicheres Anhalten im Falle einer plötzlich auftauchenden Gefahr möglich ist. Eine Scheinwerferreinigungsanlage könnte dem entgegenwirken, allerdings funktionieren die überprüften Systeme nur ab einem gewissen Verschmutzungsgrad effektiv. Bei der zweiten Fragestellung dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit blendfreie Fernlichtsysteme in alltäglichen Begegnungssituationen hinsichtlich Blendung und Detektion optimiert werden kön-nen. Hierfür wurde die optimale Anleuchtung von Verkehrszeichen, sowie eine Begegnungssitua-tion auf nasser Fahrbahn untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine gezielte Abdunkelung der Verkehrszeichen, die Helligkeitsbewertung optimiert, die Blendungswahrscheinlichkeit mini-miert und eine Lesbarkeitsgewinn von 25 m erzielt werden kann. Bei der Begegnungssituation auf nasser Fahrbahn konnte gezeigt werden, dass durch eine Abdunkelung der Vorfeldbeleuchtung die Blendung auf Werte einer trockenen Fahrbahn reduziert werden kann, ohne dabei die Sichtweite des Fahrers zu beeinflussen. Aus den Blendungsergebnissen konnte eine Korrelation zwischen der maximalen Blendbeleuch-tungsstärke und der Adaptations-Beleuchtungsstärke (Beleuchtungsstärke im Adaptationszustand) gefunden werden, die eine Grenzlinie zwischen nicht blendend und blendend beschreibt. Die Adaptations-Beleuchtungsstärke besteht aus dem gleitendem Mittelwert fünf Sekunden vor Errei-chen des Maximums, wobei die Adaptation des Fahrers maßgeblich von den Scheinwerfern des entgegenkommenden Verkehrs abhängig ist. Bei trockener Fahrbahn sind es die direkten Licht-strahlen und bei nasser Fahrbahn die Vorwärtsreflexionen des entgegenkommenden Verkehrs, auf die der Fahrer adaptiert. Ebenfalls wurden verschiedene Modelle zur Berechnung der äquivalenten Schleierleuchtdichte kritisch betrachtet und deren Übertragbarkeit auf reale Verkehrssituationen überprüft. Aus den Ergebnissen konnte auf Basis der Holladay-Gleichung eine eigene Formel für die äquivalente Schleierleuchtdichte im dynamischen Fahrzustand entwickelt und validiert wer-den

Field study of headlamp alignment for avoiding glare and reaching a maximal detection distance

The Laboratory of Lighting Technology at the TU Darmstadt developed a device for aiming automotive headlamps under field test conditions. In contrast to conventional headlamp adjustment systems, which demand a plane surface, the developed device allows an adjustment according to ECE-Regulations even on rough road surfaces. In a field study 125 cars have been examined according to their actual headlamp aiming. Different illuminants, age of the vehicles and driving performance have been taken into consideration

Glare-free high beam optimization based on country road traffic simulation

Throughout recent years, more and more vehicles in all classes have been equipped with glare-free high beam lighting. Series production started in 2012 with mechanical systems of near infinite resolution but with the constraint of cutting out only one single traffic element per situation. Today's glare-free high beam systems use discrete and individually addressable Light Emitting Diods (LEDs) in order to achieve even more functionality. This includes, for example, cutting out two or more cars from the light distribution, while at the same time being more energy efficient and without any mechanical movement. This paper presents a method to further increase the efficiency of glare-free high beam systems with discrete light sources based on country road traffic simulations. Especially for low resolution glare-free high beam systems, a large improvement in performance and road illumination can be achieved using the proposed method. Furthermore, the simulation is used to investigate the necessary system response time to successfully mask out traffic in different situations

Einfluss der Verschmutzung auf blendfreie Fernlichtsysteme

Die Verschmutzung von blendfreien Fernlichtsystemen kann die Sichtweite des Fahrers reduzieren und gleichzeitig eine erhöhte Blendung anderer Verkehrsteilnehmer verursachen. Am Fachgebiet Lichttechnik der Technischen Universität Darmstadt wurde ein Feldtest durchgeführt, bei dem der Einfluss der Verschmutzung auf blendfreie Fernlichtsysteme untersucht wurde. Aus dem Vergleich von verschmutzten und gereinigten Scheinwerfern ist es möglich, Schlüsse über den Einfluss der Verschmutzung auf die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer sowie die Detektion von Objekten abzuleiten

Anforderungen an die dynamische Leuchtweitenregelung zur Vermeidung der Blendung entgegenkommender Verkehrsteilnehmer

Schon kleine Änderungen in der Fahrzeugneigung können, bedingt z. B. durch Beladung, den Lichtkegel des Scheinwerfers anheben und dadurch Blendung verursachen. Die UN-Regelung Nr. 48 schreibt eine automatische Leuchtweitenregelung (LWR) vor, die den entstandenen Nickwinkel für Scheinwerfer automatisch ausgleicht, falls eine Lichtquelle mit einem Lichtstrom über 2000 lm verwendet wird. Die neueste Entwicklung ist die dynamische LWR, bei der dynamische Neigungsänderungen, z. B. durch Beschleunigungsvorgänge, kompensiert werden. Allerdings gibt es neben dem Lichtstrom-Grenzwert für die automatische LWR keine weiteren Anforderungen an die dynamische LWR. Um Vorschläge für Anforderungen an die dynamische LWR zu erarbeiten, wurden sechs repräsentative Fahrzeuge mit Halogen-, Gasentladungs- und LED-Scheinwerfern untersucht. Diese Fahrzeuge weisen unterschiedliche Federeigenschaften aus und wurden sowohl unbeladen, als auch mit einer Zuladung von 250 kg getestet. Zusätzlich wurde, falls vorhanden, die dynamische LWR deaktiviert und mit aktivierter LWR verglichen. Um die unterschiedlichen Scheinwerfer, Leuchtweitenregelungen und Beladungszustände analysieren und vergleichen zu können, wurden zusätzliche Fahrzeuge verwendet, um Gegenverkehr zu simulieren. Diese Fahrzeuge waren mit einem Photometer ausgestattet und mit Probanden besetzt, deren Aufgabe darin bestand, die psychologische und physiologische Blendung zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fahrzeugneigung durch eine Vielzahl von Parametern beeinflusst wird und Blendung nur durch eine verpflichtende Anwendung der dynamischen LWR reduziert werden kann. Im zweiten Teil dieser Untersuchung wurden Kfz-Werkstätten daraufhin überprüft, inwieweit diese die Scheinwerfer in Bezug auf die Anforderungen der UN-Regelung korrekt einstellen. Aus diesem Grund wurden Halogen- und Gasentladungs-Scheinwerfer von zwei Fahrzeugen definiert verstellt, um sie anschließend von Werkstätten justieren zu lassen. Die Analyse der Daten zeigen, dass die Scheinwerfer im Mittel um -1,25 % zu tief ausgerichtet werden.Even small changes in the vehicle inclination, for example due to added load, can lead to changes in the light beam and result in higher glare. The UN-Regulation No. 48 requires a levelling system that has to work automatically for headlamps with a light source emitting a luminous flux over 2000 lm. The latest development in levelling is dynamic levelling, which is able to compensate dynamic vehicle inclination, for example during acceleration. Besides the 2000 lm requirement for automatic levelling, there is no further requirement for the dynamic levelling. To propose requirements for dynamic headlamp levelling devices, six representative vehicles with tungsten halogen, high intensity discharge (HID) and light emitting diode (LED) headlamps were examined. These vehicles had different suspension stiffness and were tested empty and with an added load of 250 kg. Furthermore, dynamic levelling was deactivated where available, and compared to the activated system. To assess and compare the different headlamps, headlamp levelling devices and load conditions, additional vehicles were placed on the track to simulate oncoming traffic. These vehicles were equipped with photometers and subjects to rate discomfort and disability glare. The results show that vehicle inclination is being influenced by numerous of parameters and only the mandatory use of a dynamic headlamp levelling device can potentially prevent glare. In the second part of the study, the ability of repair shops in aiming headlamps regarding the UN-Regulation requirements was examined. For this reason, the headlamps of two vehicles with tungsten halogen and HID headlamps were misaligned and brought to selected repair shops in order to realign them correctly. After analyzing the data, it was found that headlamps were aimed too low with a mean vertical value of -1.25 %