Der Hauptzweck der allgemeinen Tunnelbeleuchtung besteht darin, Unfälle zu vermeiden, indem maximale Sichtbarkeit von Objekten auf dem Tunnelboden gewährleistet wird und die Sicherheit sowie der Komfort für Fahrer, die durch den Tunnel fahren oder ihn betreten, erhöht werden. CIE 88- "Leitfaden zur Beleuchtung von Straßentunneln und Unterführungen" bietet eine Richtlinie für die Tunnelbeleuchtung und ist die Grundlage vieler nationaler Vorschriften. Es unterteilt den Tunnel in verschiedene Bereiche entsprechend den spezifischen Anforderungen jedes Bereichs.
Zunächst benötigt der Eingangsbereich sehr hohe Helligkeitswerte, damit sich die Augen des Fahrers an die dunklen Lichtverhältnisse im Tunnel anpassen können. Die Länge des Eingangsbereichs wird durch die maximal zulässige Geschwindigkeit im Tunnel bestimmt, da ein höheres Geschwindigkeitslimit einen längeren Eingangsbereich erfordert.
Zweitens nimmt im Übergangsbereich die Helligkeit der Fahrbahnoberfläche langsam ab, bis sie das Beleuchtungsniveau des Tunnelinnenbereichs erreicht, wodurch eine sanfte Anpassung vom Eingangsbereich zum Mittelbereich ermöglicht wird. In der ersten Hälfte des Eingangsbereichs sollte ein Wartungsfaktor von 0,67 und eine Beleuchtung von etwa 150-300 CD/m2 berücksichtigt werden, während die Innenbereiche normalerweise auf 2-6 CD/m2 begrenzt sind.
Derzeit akzeptierte Qualitätsparameter für Straßentunnelbeleuchtung umfassen: Gleichmäßigkeit der Gesamt- und Längsbeleuchtung der Fahrbahnoberfläche (idealerweise kein Stasmowing), Tunnelwandbeleuchtung, Blendvermeidung und Farbwiedergabeindex. In den letzten Jahren hat die Entwicklung der Halbleitertechnologie dazu geführt, dass LED schrittweise die traditionelle Tunnel-Natriumlampen ersetzt hat. Viele nationale Standards haben die Anforderungen der oben genannten Parameter aktualisiert.
Neuer LED maßgeschneiderter Standard
Neben Vorschriften wie denen, die von ASTRA der Schweiz (Bundesamt für Straßen) vorgeschlagen wurden, ist das Planhandbuch von ASFINAG Österreich (PLaPB 800.562) einer der ersten Standards, die speziell für LED-Tunnelbeleuchtungssysteme entwickelt wurden. Dieser Standard führt Cluster in verschiedene Tunnelbeleuchtungskategorien ein, spezifiziert nicht nur die unterschiedlichen Beleuchtungsanforderungen für jedes Cluster, sondern auch die unterschiedlichen Abstände der Lampen von 18 Metern (Cluster-Standard) bis zu kontinuierlichen Lichtstreifen. Und er hat auch unterschiedliche Anforderungen an die Energieeffizienz, Lichtfarbe und Farbwiedergabe. Obwohl die Farbwiedergabe möglicherweise nicht der wichtigste Index in der Tunnelbeleuchtung zu sein scheint, ist es angesichts der zunehmenden Anzahl verschiedener Signalfarben in Straßentunneln entscheidend für die Fahrer, schnell zwischen Gelb und Rot oder Blau und Grün zu unterscheiden.
Darüber hinaus spiegeln sich im Vergleich zu traditionellen Beleuchtungssystemen die Vorteile von LED-Systemen auch in der echten Farbbeleuchtung, der hohen Lichtausbeute und der effizienten Linsenverteilung wider. Das LED-System bietet eine simulierte Dimmung im Tunnel und im Eingangsbereich, wodurch das Problem der Gleichmäßigkeit der Straßenhelligkeit, das durch das Ausschalten des gesamten Lampensatzes verursacht wird, beseitigt wird.
Das aktuelle LED-Tunnelsystem ist zu einer intelligenten Lösung geworden, die den aktuellen Status der Lampe an den Fahrer kommunizieren kann. Es sind jedoch noch Diskussionen im Gange, wo Unterstützungs- und Steuerelektronik integriert werden müssen. Einige Tunnelmärkte erfordern die Installation intelligenter Antriebe innerhalb der Lampen, während andere verlangen, dass alle Elektronik in Wartungsräumen oder Kontrollgebäuden an den Eingängen der Tunnel installiert wird. Beide Lösungen haben Vorteile; letztere reduziert die Wartung.
Grundsätzlich haben sich in Deutschland, Österreich und der Schweiz die allgemeinen Merkmale und Anforderungen von Tunnellampen von Natriumdampflampen mit CRI 20-30 zu LED-Lampen mit CRI 70 oder sogar 80, 4000-4500 K geändert, Selbst einige aktuelle Projekte erfordern Systeme mit Wirkungsgraden von mehr als 110 lm/W und Systemlebensdauern von mehr als 80.000 Stunden (mit einer Ausfallrate von weniger als 10 % in dieser Zeit).
Aber einige Anforderungen, so wichtig sie auch sind, können nicht nur durch Beleuchtung erfüllt werden. Insbesondere waren frühe LED-Lampen glänzender als traditionelle Lampen, sodass die Vermeidung von Blendung zunehmend wichtig wurde. Einige Vorschriften verlangen bereits einen Schwellenwertanstieg von 8% oder sogar nur 6%, da ein niedrigerer Schwellenwertanstieg weniger Blendung bedeutet. Der Schwellenwertanstieg ist das relative Verhältnis zwischen der Helligkeit des Vorhangs und der Helligkeit der Fahrbahn. Eine niedrigere Helligkeit des Vorhangs oder eine höhere Helligkeit der Fahrbahn kann die Blendung reduzieren. Die Helligkeit des Vorhangs selbst hängt vom Lichtstrom und der Verteilung des Leuchten ab. Lichthersteller können Lampen entwickeln, die die Helligkeit der Straße maximieren und gleichzeitig eine relativ niedrige Vorhanghelligkeit bieten, aber es gibt einen entscheidenden Faktor, der nicht kontrolliert werden kann. Dies ist der Straßenhelligkeitsfaktor Q0, der das Verhältnis zwischen Beleuchtungsstärke (Lx) und Helligkeit (CD /m2) bestimmt. Je nach Straßenklasse variiert der Helligkeitskoeffizient normalerweise zwischen 0,05 und 0,07. Q0 kann den Helligkeitswert auf der Straße um etwa 30% ändern. Im Gegenzug muss der Lichtstrom der Leuchten um 30% erhöht werden, was zu einer höheren Vorhanghelligkeit und höheren Schwellenwertanstiegen führt.
Wirksamkeitsanforderungen und wie man sie erreicht
Eine Anforderung, die sinnvoll ist, aber nicht unbedingt das gewünschte Ergebnis liefert, ist die Lichtausbeute oder LM/W. Dieser Wert beschreibt perfekt die Effizienz von LEDs, wobei eine höhere Lichtausbeute eine höhere Energieeffizienz darstellt. Das Gleiche gilt für alle Tunnel lampen mit symmetrischer Lichtverteilung, was allgemein für die Innenbereiche von Tunneln gilt. Da die Transmissionswerte verschiedener optischer Systeme auf dem Markt ähnlich sind, fast 90%, und die Lichtverteilung eine ähnliche Straßenhelligkeit bietet, ist die Lichtausbeute die beste Wahl zur Bestimmung der gesamten Luminanzleistung. Aber wie steht es um die Beleuchtung im Eingangsbereich und im Übergangsbereich?
Oft sind diese Lampen mit reflektierenden Elementen ausgestattet, die das Licht bei einem sehr horizontalen Winkel zurück zum Fahrer reflektieren.
Reflektorlampen bieten bessere Helligkeitswerte als Lampen mit symmetrischer Lichtverteilung. Daher waren Reflektorlampen in der Vergangenheit die Wahl im Tunnelbereich am Eingang, was sowohl wirtschaftlich als auch effizient ist. Diese Lampen können jedoch nur im Eingangsbereich und in Übergangsbereichen verwendet werden, wo die Lampen weniger weit voneinander entfernt sind. Im Mittelbereich erzeugen die Reflektorlampen bei einer Beleuchtungsdistanz von 8-15 m zu viel Blendung und verursachen auch Probleme mit der Lichtgleichmäßigkeit.
Fazit
Die neuen Standards für fast alle LED-Beleuchtungen sind ein Schritt in die richtige Richtung, was zu stetigen Verbesserungen der Lichtqualität und natürlich zu sicherer, energieeffizienter und nachhaltiger Beleuchtung führt.
Die fortschrittlichsten High-Tech-Beleuchtungskörper, hergestellt aus hochwertigem technischem Glas, bieten eine longitudinale Gleichmäßigkeit von mehr als 0,95 innerhalb des Abstands der Leuchten von 8-12 Metern. Das bedeutet, dass die Helligkeitswerte in der Mitte der Fahrbahn im Tunnel kaum schwanken, wodurch alle stroboskopischen Aktivitäten auf der Straße effektiv eliminiert werden.
Die neueste Generation von Röhrensystemen bietet bis zu 125 Lumen/Watt Leistung und trennt die Lampen im Fahrbereich vollständig von der Stromversorgung und der Steuerungselektronik im Wartungsraum. Es gibt jedoch Herausforderungen, nicht nur technischer Natur, sondern auch entwickelnde Vorschriften.
