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technik:beleuchtung

Beleuchtung

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Grundsätzliches

Ganz vereinfacht gesagt gilt: Licht vorn und hinten, dazu die vorgeschriebenen Reflektoren vorn, hinten, an den Rädern und Pedalen. Die zugelassenen lichttechnischen Einrichtungen sind an der K-Nummer und der Wellenlinie zu erkennen.

Achtung! Reflektoren ersetzen keine funktionierende Beleuchtung. Reflektoren sind passive Bauteile, sie sind nur dann zu erkennen, wenn das Licht anderer Scheinwerfer, zum Beispiel von Autos, darauf fällt. Man ist also erst dann zu erkennen wenn man im Scheinwerferlicht ist, doch dann ist man in der Regel auch ohne "Lametta" zu erkennen. Helle, grosse Flächen (Kleidung) sind auch im diffusen Licht schon zu erkennen, wohingegen ein verhältnismässig kleiner Reflektor direkt angestrahlt werden muss. Eine aktive, gut sichtbare Beleuchtung sorgt nicht nur dafür, dass man eher gesehen wird, man sollte damit auch selber andere (unbeleuchtete) Verkehrsteilnehmer und Hindernisse o.ä. rechtzeitig erkennen.

Geregelt wird das Ganze in den entsprechenden Gesetzestexten.

Die Beleuchtung im Strassenverkehr regelt der §17 der StVO, dort heisst es:

(1) Während der Dämmerung, bei Dunkelheit oder wenn die Sichtverhältnisse es sonst erfordern, sind die vorgeschriebenen Beleuchtungseinrichtungen zu benutzen. Die Beleuchtungseinrichtungen dürfen nicht verdeckt oder verschmutzt sein.

(2) Mit Begrenzungsleuchten (Standlicht) allein darf nicht gefahren werden. Auf Straßen mit durchgehender, ausreichender Beleuchtung darf auch nicht mit Fernlicht gefahren werden. Es ist rechtzeitig abzublenden, wenn ein Fahrzeug entgegenkommt oder mit geringem Abstand vorausfährt oder wenn es sonst die Sicherheit des Verkehrs auf oder neben der Straße erfordert. Wenn nötig, ist entsprechend langsamer zu fahren.

Wie die Beleuchtung am Fahrrad auszusehen hat regelt die StVZO in §67 - Lichtechnische Einrichtungen an Fahrrädern.

Dynamo oder Akku?

Besonders bei Nutzern von Mountainbikes und Rennrädern sind Akkulichter sehr beliebt - kann man doch auf die "schwere" Lichtanlage tagsüber verzichten und muß sein Fahrrad nicht mit einem Dynamo "verschandeln", der zudem ja auch zusätzliches Gewicht mit sich bringt.

Im Alltag ist so eine Lösung aber problematisch, wenn man nicht ausschließlich tagsüber fahren will und nicht darauf achtet, die Akkus auch regelmässig aufzuladen. Dazu kommt, dass Akkus keine unbegrenzte Lebensdauer haben (ca. 1000 Ladezyklen oder je nach Nutzung ein paar Jahre) und man Scheinwerfer und Rücklicht auch vom Fahrrad abnehmen muß, um Diebstahl vorzubeugen.

Moderne Nabendynamos sind aber nicht wirklich "schwer" (der SON20R wiegt z.B. nur 390 Gramm) und in Verbindung mit LED-Beleuchtung ist ein nahezu wartungsfreier Betrieb und helle Beleuchtung über viele Jahre möglich. LED-Rücklichter haben mittlerweile eine Lebensdauer von 100000 Stunden und selbst die Hochleistungs-LEDs in Scheinwerfern halten in der Regel 10000 Stunden, bevor Sie deutlich dunkler werden. Bei einer Nutzung von 2 Stunden täglich an jedem Tag des Jahres wären das über 13 Jahre! Dazu kommen noch die rund 50000 km, die z.B. für die Rillenkugellager eines Nabendynamos angenommen werden können - bei 4000 km Fahrleistung pro Jahr kommt man damit auch weit über 10 Jahre ohne Wartung aus. Praktisch kann man die Haltbarkeit so einer Beleuchtung als "ewig" ansehen. Die Zeiten von jaulenden Seitenläufern und unzuverlässigen Glühbirnen sind schon länger vorbei.

Dynamos

Seitenläufer

Siehe dazu auch Seitenläufer im Lexikon.

Seitenläufer oder Reibrollendynamos sind die klassische Variante - der Dynamo wird als ganze Einheit mit seiner Laufrolle gegen den Reifen gedrückt (oft findet man bei "Alltags"-Reifen dafür eine "Dynamo-Rille").

Diese Lösung ist billig, erfordert aber eine sehr genaue Ausrichtung des Dynamos und neigt bei Nässe und Schnee zu einem Totalausfall, weil der Dynamo durchrutscht. Auch der Wirkungsgrad und die Haltbarkeit sind bei vielen Modellen eher schlecht - besonders die Lagerung ist aufgrund der hohen Drehzahlen oft schon nach wenigen Jahren verschlissen.

Nabendynamos

Siehe dazu auch Nabendynamo im Lexikon und Marktübersicht Nabendynamos, sowie Erfahrungsberichte: Schmidt Original Nabendynamo (SON), Shimano HB-NX32.

Nabendynamos sind in die Vorderradnabe integriert und dadurch komplett wetterunabhängig. Solange sich das Vorderrad dreht, liefern sie Strom. Selbst die billigsten Exemplare sind immer noch deutlich effizienter als die meisten Seitenläufer und die meisten Modelle liefern ab etwa 15-20 km/h genug Energie für den Betrieb von zwei Scheinwerfern in Reihenschaltung.

Speichendynamos

Siehe dazu auch Speichendynamo im Lexikon, sowie Erfahrungsbericht: FER 2002 Speichendynamo.

Speichendynamos werden auf die Achse eines Laufrads gesteckt und durch einen Mitnehmer angetrieben, der in die Speichen geklappt wird. Sie stellen eine Alternative zu Nabendynamos dar, falls man das Laufrad nicht komplett umbauen möchte. Aufgrund der Übersetzung durch Zahnriemen und Kunststoffzahnräder neigen manche Exemplare aber zu frühzeitigen Ausfallerscheinungen. Für Vielfahrer nur bedingt geeignet.

Walzendynamos

Siehe dazu auch Walzendynamo im Lexikon.

Walzendynamos arbeiten ähnlich wie Seitenläufer - allerdings werden sie üblicherweise hinter dem Tretlager montiert und drücken eine Walze auf die Lauffläche des Hinterrads. Der Vorteil ist ein höherer Wirkungsgrad. Aufgrund ihrer Montageposition bekommen Walzendynamos aber laufend Nässe und Dreck vom Hinterrad ab, was oft nach einigen Jahren zum Totalausfall wegen eingerosteter Lager führt.

Leuchten, dynamobetrieben

Scheinwerfer

In der Anfangszeit elektrischer Fahrradbeleuchtung waren noch einfache Scheinwerfer mit Vakuum-Lampen üblich. Später haben sich Halogenlampen mit einer Leistung von 2,4 Watt als Standard durchgesetzt. Bei Verwendung eines sparsamen Rücklichts mit LEDs kann man einen Halogenscheinwerfer oft durch Einsatz einer stärkeren 3 Watt-Lampe (HPR64) etwas "aufrüsten". Eine Serienschaltung ist auch problemlos möglich, sofern der Dynamo keine Spannungsbegrenzung hat. Zum Aufbau siehe auch http://www.nabendynamo.de/service/12volt/12vinfo.html.

Durch die Fortschritte in der Halbleitertechnik kann man mittlerweile Scheinwerfer mit Leuchtdioden (LED) als Stand der Technik ansehen - sie erzeugen oft bei geringerem Energiebedarf eine wesentlich hellere Ausleuchtung und sind bereits bei Schrittgeschwindigkeit deutlich sichtbar. Auch ist hier ein Standlicht auf Basis eines Kondensators, der mehrere Minuten ohne Versorgung durch den Dynamo überbrückt, leicht realisierbar.

War man zunächst auf Eigenbaulösungen angewiesen, findet man auf dem Markt seit einigen Jahren eine größere Auswahl an LED-Scheinwerfern. Zu den ersten Exemplaren dieser Art gehörten der D'Lumotec Topal von Busch & Müller (BUMM), der Inolight von Inoled und der Basta Pilot Steady.

Seit 2007 bietet BUMM auch ein Modell mit deutlich verbesserter Technik unter dem Namen "IQ Fly" an, bei der die LED ähnlich wie bei den Scheinwerfern von Inoled nicht mehr direkt nach vorne strahlt, sondern nach hinten in den Reflektor hinein, der das Licht bündelt und nach vorne verteilt. 2008 wurde die Technik des IQ Fly nochmals weiterentwickelt und in Form des "Cyo" angeboten, der bei den optischen Eigenschaften des Reflektors dem IQ Fly sehr ähnlich ist, aber in der Version mit integrierten Reflektor durch eine modifizierte Optik auch den Nahbereich ausleuchtet und ein abschaltbares Standlicht hat. Ein weiteres, sinnvolles Detail beim Cyo: Der Lichtsensor für den Automatikbetrieb schaltet bei Lichteinfall nicht sofort den Scheinwerfer ab, sondern erst nach einigen Sekunden Dauerbeleuchtung. Dadurch wird der "Blinkeffekt", der beim IQ Fly durch überholende Autos verursacht wurde, wirksam abgestellt.

Schließlich hat auch Schmidt Maschinenbau, der Hersteller des Schmidt Original Nabendynamo (SON) und des Halogenscheinwerfers "E6" mit dem "Edelux" ebenfalls einen LED-Scheinwerfer im Angebot, der die Optik und Regelelektronik des IQ Fly übernimmt (inkl. Sensor-Automatik), aber mit einer verbesserten Kühlung durch das Metallgehäuse und Glasabdeckung mit Entspieglung statt Kunststoff sowie einer besseren LED ausgestattet ist.

Erfahrungsberichte:

Scheinwerfer - Busch & Müller DLumotec Oval Senso Plus (LED)
Scheinwerfer - Busch & Müller Lumotec Oval Senso Plus (Halogen)
Scheinwerfer - Schmidt E6Z (Halogen)
Scheinwerfer - Inoled Inolight 20+ (LED)
Scheinwerfer - Busch & Müller Lumotec IQ Fly (LED)
Noch ein Bericht zum IQ Fly
Scheinwerfer - Busch & Müller IQ Cyo (LED)

Rückleuchten

Bei Rücklichtern hat man schon sehr viel früher als bei Scheinwerfern LEDs als Alternative zu einfachen Glühlampen eingesetzt, da die erforderliche Helligkeit damit problemlos zu erreichen war und LEDs den Vorteil einer nahezu "ewigen" Lebensdauer haben - gerade beim Rücklicht bemerkt man den Ausfall einer Glühlampe während der Fahrt nicht.

Bei Nachrüstung oder Umbau eines Rücklichts sollte man nach Möglichkeit ein Exemplar für die Montage am Gepäckträger wählen, da die Position am hinteren Schutzblech eine mechanische Beschädigung begünstigt. Eine Standlichtfunktion ist ebenfalls sinnvoll - so wird man auch dann noch gut gesehen, wenn man an einer Ampel oder an einer unbeleuchteten Straßenrand mit seinem Fahrrad anhält.

Erfahrungsberichte:

Rücklicht - Basta Ray Steady
Rücklicht - Busch & Müller Seculite Plus
Rücklicht - Busch & Müller Toplight Line Plus

Scheinwerfer, akku-/batteriebetrieben

Scheinwerfer

FIXME Hier bitte noch ergänzen - Danke

Rückleuchten

FIXME Hier bitte noch ergänzen - Danke

Leuchten im Eigenbau

Achtung: die hier vorgestellten Bauanleitungen für Leuchten sind in der Regel keine zugelassenen lichttechnischen Einrichtungen für Fahrräder. Auch wenn viele der Eigenbaulösungen eine mindest genau so gute, wenn nicht eher bessere, Ausleuchtung als viele Kauf-Lösungen bieten, ist ihre Verwendung im öffentlichen Strassenverkehr illegal.

Scheinwerfer

Nahscheinwerfer "Johann"

An dieser Stelle will ich den den Bau eines LED-Nahscheinwerfers für den Dynamobetrieb am Fahrrad beschreiben. Als Vorbild diente der Nahscheinwerfer "Larry" von Ulli Horlacher - deswegen auch der Arbeitsname "Doppel-Larry" - wobei ich inzwischen ihn letztendlich "Johann" zu Ehren von Goethe zu nenne, an dessem 175. Todestag ich das Projekt beendet hatte und welcher als letzte Worte "Mehr Licht!" ausgerufen haben soll.

Als Basis dienen zwei LED Luxeon III Star 3W und zwei "eliptical beam" Optiken mit 15° / 30° Abstrahlwinkel. Wobei die Optiken so angeordnet werden, dass der Strahl "breit" gestrahlt wird.

Die nachfolgenden Bilder gibt es auch in einer größeren Fassung - einfach anklicken.

lampenbau-01b-600.jpg

Geplantes Aussehen des Scheinwerfers.

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Schaltung

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Lampenkörper und Innenleben vor dem Zusammenbau.

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Fertig montierte Lampe, mit Frontabdeckung und weissem Rückstrahler.

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Am Fahrrad montierte Leuchte.

Die komplette, bebilderte Bauanleitung gibt es hier

Steffen 04.04.2007

Rückleuchten

DToplight Modifikation unter dem Aspekt der Wahrnehmbahrkeit

Ervin Peters hat Konsequenzen aus einigen Überlegungen zur Wahrnehmbarkeit von damals (2008) handelsüblichen LED Rücklichtern gezogen und sein DToplight von 1999 entsprechen modifiziert: http://www.ervnet.de/rad/dtoplight.shtml.

Mittlerweile scheinen auch die Hersteller sich der Wahrnehmungsproblematik kleiner, heller, punktförmiger Lichtquellen angenommen zu haben und bieten entsprechend flächig leuchtende Rücklichter an.

Variante 1 - Umbau eines konventionellen Rücklichts

Basis für diesen Umbau ist ein normales Rücklicht, egal ob Glühobst oder Dioden, es sollte nur ein bisschen Platz vorhanden sein. Dieser Umbau ist nicht für den Straßenverkehr zugelassen, genau wie das Frontlicht "Johann". Ziel der Arbeit ist es, das Rücklicht durch mehrfache, redundante Schaltung, ausfallsicher zu machen.

Es wird folgende Schaltung mehrfach aufgebaut: Diode 1N4001 - Vorwiderstand - parallel: 2x LED rot und Zener-Diode 6V.

Zwei dieser Schaltungen werden Anti-Parallel verschaltet und im Rücklichtgehäuse untergebracht, dabei die Positionierung der LEDs beachten.

Kür: mit dem IC LM391 und ein paar Bauteilen wird nach Datenblatt eine kleine Schaltung realisiert, die eine einzelne LED gepulst betreibt und die mit einem 1F-Elektrolyt-Kondensator gekoppelt ist. Diese Schaltung wird wie oben abgesichert (Zener-Diode, Vorwiderstand und Diode) und mit ins Gehäuse gequetscht. Versuchsweise wurde so eine Brenndauer des Rücklichts von zweieinhalb Stunden nach Abschalten der Stromversorgung erreicht. Diese Schaltung ermöglicht ein nach-Hause-fahren auch nach Ausfall des Dynamo. Durch diese Modifikation wird das Rücklicht zwar nicht heller, aber es gibt mehr Lichtstrom ab. Die Schaltung entstand ursprünglich in einem Rücklicht mit Glühbirne und bietet Schutz vor Ausfall der hinteren Beleuchtung, selbst wenn der Frontscheinwerfer ausfällt (sehr robuste Schaltung).

Variante 2 - LED-Cluster

Handelsübliche LED-Dynamo-Leuchten an Akkus

LED benötigen eine feste Gleichspannung und eine Strombegrenzung, sonst brennen sie durch. Glühlampen sind da wesentlich unempfindlicher, haben aber einen schlechten Wirkungsgrad.

Dynamos geben trotz Bezeichnung '+' und '-' an den Anschlüssen keine Gleich-, sondern Wechselspannung ab, und die tatsächlich abgegebene Spannung hat fast überhaupt nichts mit der Nennspannung '6 Volt' zu tun. LED-Lampen haben daher eine eingebaute Regelung.

Scheinwerfer

Übliche LED-Scheinwerfer für Dynamo-Betrieb haben zwangsläufig eine gute Regelung: Die LED hat meist 1 Watt elektrische Leistung (klingt nach wenig, bringt aber 2- bis 4-mal mehr als eine Halogen-Birne) bei 3,6 Volt (entspricht ca. 300 mA) und ist mit einem nahezu verlustfreien Strombegrenzer (Längsregler) und vorgeschaltetem Gleichrichter ausgestattet. Man kann sie am 6-V-Gleichspannungs-Anschluss eines Pedelec betreiben, auch an einem Akku-Pack zu 4 bis 8 Volt (z. B. 5-V-Powerbank), sie ziehen dann 300 bis 350 mA (damit hält eine Powerbank mit 2 Ah gut 5 Stunden durch - 70 bis 80 Prozent der Nenn-Kapazität ist realistisch nutzbar). Ab ca. 4 Volt ist die höchste Leuchtkraft geboten.

LED-Scheinwerfer sind in der Regel problemlos direkt an Akkus anschließbar. Modelle mit wesentlich höherer Leistung als die StVZO-konformen mit 20 bis 60 Lux muss man genau ausmessen und testen.

Rückleuchten

Bei Rückleuchten ist das Thema nicht mehr so einfach. Rote LED brauchen 2 V Spannung und ziehen zwischen 5 und 20 mA Strom, also eher gar nichts.

Ordentliche Regler (Längsregler) haben einen Gleichrichter eingangsseitig und takten die Versorgungsspannung. Sie sind an alles von 3 bis 10 Volt problemlos anschließbar. Diese Art der Regelung ist bei hochwertigen Leuchten selbstverständlich, ist aber auch bei billigen Rückleuchten anzutreffen (es gibt dafür winzige, billige ICs).

Es gibt aber auch Schaltungen mit Spannungsbegrenzer, bei denen nach einem Gleichrichter eine Z-Diode Überspannung per Kurzschluss 'wegregelt' (der Vorwiderstand der Z-Diode ist hier nebensächlich, er begrenzt den Strom auf das Maximum der Z-Diode, aber nicht auf das Maximum eines Akkus). Mit Dynamo ist das kein Problem; Akkus vertragen das nicht.

Fazit: Insbesondere Rückleuchten sollte man messen – 5 Volt Spannungsversorgung und Ampèremeter (Multimeter im höchsten Bereich, 5 bis 10 A DC ist ok). Alles, was wesentlich mehr als 'zieht' als rechnerisch für die LED gebraucht wird, ist für Versorgung mit Akku ungeeignet. Mit mehr als 1 A sollte man kleine Akku-Packs oder 'power-banks' nicht belasten.

Bastelstube

Interessehalber habe ich mal einen 3-Watt-LED-Strahler (für Verwendung an 12-V-Halogen-Seilsystemen) ausprobiert. Hier geht mit 5 Volt gar nichts, man braucht einen Umsetzer auf 12 Volt (gibt es, kann man bestellen). Offensichtlich sind die Dioden da in Reihe geschaltet, brauchen also tatsächlich 8 oder 12 V. Ob solche Strahler als Scheinwerfer geeignet sind, ist eine andere Frage. Bei der 'Bastelstube' ging es mir in erster Linie um die elektrische Charakteristik.

Pedelec

Pedelec-Akkus haben höhere Spannungen als die handelsübliche Fahrrad-Beleuchtung verträgt.

Sofern die Akku-Nennspannung 24 V nicht überschreitet, kann man die Elektronik eines Wandlers 12/24 V zu USB (5 V) dazwischenschalten. Die findet man preisgünstig in USB-Lade-Adaptern für Kfz-Steckdosen (Zigarettenanzünder).

Fazit

Die meisten handelsüblichen (StVZO-konformen) LED-Leuchten kann man an Akku-Packs mit 5 oder 6 Volt Nennspannung betreiben. Es gibt allerdings auch ungeeignete Modelle, man muss also vorher den Stromverbrauch testen.

technik/beleuchtung.txt · Zuletzt geändert: 2015-10-14 00:18 UTC von besucher