Die geschichte der automobilbeleuchtung

Vor der Einfuhrung der elektrischen Beleuchtung um 1920 wurden bei der ersten Generation von Automobilen Kerzen, Oellampen und Karbidlampen verwendet. Von der Kerze zur LED Lampe, ein Spaziergang durch die Geschichte der Automobilbeleuchtung.

Die Kerze und die Oellampe

Kerzen und Oellampen wurden bereits Anfang des 19. Jahrhunderts im Haus verwendet, aber auch an der Pferdekutsche und am Fahrrad. Es lag nahe, dass diese Lichtquellen ab etwa 1890 auch an den ersten Automobilen eingesetzt wurden. Sowohl die Kerzenlampe als auch die Oellampe, bei denen das Licht an der Vorderseite, der Rueckseite und den Seiten der Lampe sichtbar war, dienten in erster Linie dazu, von anderen gesehen zu werden. Der Scheinwerfer, der fuer eine bessere Sicht auf die Strasse sorgte, kam ab 1900 auf, als die Karbidlampe eingefuehrt wurde und die Geschwindigkeiten zunahmen. Nun war es moeglich, abends auf unbeleuchteten Strassen zu fahren. Das untenstehende Foto zeigt eine Kerzenlampe an dem Panhard Levassor Phaeton von 1895, der im Louwman Museum zu besichtigen ist.

Die Kerze befindet sich in einem rohrenformigen Halter unter der Lampe. Eine Schraubenfeder unter der Kerze halt die Kerze wahrend des Brennens an ihrem Platz in der Lampe, bis sie vollstandig heruntergebrannt ist. Auch Oellampen wurden in jener Zeit haufig verwendet, sie sind weniger anfallig fur Wind und geben etwas mehr Licht als Kerzen. Das erste Ford Model T von 1908 war mit Oellampen als Rucklicht und mit Karbidlampen als Scheinwerfer ausgestattet. Das Modell erhielt erst ab 1915 eine elektrische Beleuchtung. Das untenstehende Foto zeigt den De Dion-Bouton Vis a Vis 3HP von 1899, ausgestattet mit kupfernen Oellampen an den Seiten und einer einzelnen, kunstvoll gearbeiteten kupfernen Karbidlampe als Frontscheinwerfer an der Vorderseite.

Die Karbidlampe

Die Karbidlampe, 1892 von Thomas Leopold Willson erfunden, wurde zuerst unter anderem fur die Beleuchtung in Innenraumen verwendet (wo es noch keinen Strom gab), in Leuchtturmen als Seezeichen, in Kohlebergwerken und am Fahrrad. Der Einsatz am Automobil begann ab 1900. Karbidlampen erzeugen ihr helles weisses Licht durch das Verbrennen von Acetylengas, das durch eine chemische Reaktion von Calciumcarbid mit Wasser entsteht. Im Karbidvergaser befindet sich eine Unterkammer, in der das kornerformige Calciumcarbid liegt und mit Hilfe eines Deckels und einer Feder an seinem Platz gehalten wird (siehe Zeichnung).

Im Oberteil befindet sich ein Wasserbehaelter. Mit Hilfe eines Regelventils wird das Tropfen des Wassers auf das Calciumcarbid gesteuert. Die Einstellung der Menge der Wassertropfen bestimmt die Erzeugung des Acetylengases und damit auch die Groesse der Flamme und die Lichtmenge in der Lampe. Das Acetylengas gelangt ueber eine Gasleitung zum Brenner in der Lampeneinheit. Die Lampe wird mit einem Streichholz oder einem Feuersteinanzuender entzuendet. Der Vergaser und die Lampe sind oft zwei separate Einheiten, es gibt jedoch auch Karbidlampen, bei denen Vergaser und Lampe in einer einzigen Einheit untergebracht sind, wie beim Spyker 60-HP von 1903, der im Louwman Museum zu besichtigen ist (siehe Foto).

Carbidlampen erzeugen ein besonders helles weisses Licht und eignen sich daher gut als Scheinwerfer. Sie sind zudem unempfindlich gegen Wind und Regen. Die Lampen sind jedoch teuer und erfordern auch regelmassige Wartung, etwa das Entfernen der Asche nach dem Brennen, das regelmassige Nachfullen mit Wasser und das Hinzufugen von Calciumcarbid.

Die elektrische Beleuchtung

Die ersten elektrischen Lampen, die 1879 von Thomas Edison erfunden wurden, hatten einige Nachteile. Die Lampe bestand aus einem Kohlefaden, der in einer evakuierten Glasbulb platziert war. Der Kohlefaden hatte nur eine Lebensdauer von 40 Stunden und der Wirkungsgrad, also die Lichtausbeute, war sehr begrenzt. Ab 1920 wurde der Kohlefaden durch einen Wolfram (Tungsten) Gluhfaden ersetzt, wodurch die Lampe eine Lebensdauer von 1500 Stunden erhielt und die Lichtausbeute um etwa 10% verbessert wurde.

Das erste elektrische Rucklicht kam 1915 auf den Markt, und ab 1919 wurden elektrische Scheinwerfer als Ersatz fur die Karbidlampe verfugbar. Ab 1920 wurden Dynamos fur elektrisches Licht an Automobilen mit Benzinmotor allgemein ublich. Die elektrischen Scheinwerfer und Rucklichtornamente waren anfangs als separate Einheiten an der Karosserie angebracht, so wie es auch bei den Karbidscheinwerfern und den Olampen der Fall war (siehe Foto).

Ab den 30er Jahren wurden Scheinwerfer, Rucklichter und Blinker von Karosseriedesignern in die Karosserieform integriert. Manchmal gab es aussergewohnliche Entwurfe, etwa fur die seitlichen Blinker des Volkswagen Kaefer (siehe Foto) und des Ford Anglia von 1953.

Beim Einschalten des Blinkers kam ein pfeilformiger Arm mit elektrischem Licht aus der Mittelstutze hervor, um anzuzeigen, dass man in diese Richtung abbiegen wollte. Ein uberdeutlicher Hinweis sowohl fur den Gegenverkehr als auch fur nachfolgenden Verkehr. Spater wurde diese Konstruktion jedoch verboten, da der herausragende Arm mogliche Verletzungen bei Personen verursachen konnte, und es wurden kleine seitliche Blinkleuchten in den vorderen Kotflugeln angebracht. In der Praxis erwies sich dies jedoch nicht als ideale Position, denn ab 2010 wanderten die Seitenblinker bei Neuwagen massenhaft von den vorderen Kotflugeln in den linken und rechten Aussenspiegel. Dies war moglich, weil gesetzlich vorgeschrieben war, dass der Aussenspiegel beim Einklappen nachgibt, um Verletzungen zu vermeiden. Letztendlich also eine Ruckkehr zu einem Design, bei dem der Blinker wieder aus der Karosserie herausragt, wie beim Volkswagen Kaefer und anderen Modellen aus den 50er Jahren!

Wie bei Karbidlampen hatten auch die ersten elektrischen Scheinwerfer den Nachteil, entgegenkommende Fahrer zu blenden. Dies wurde teilweise durch den Einsatz eines parabolischen Reflektors und einer Linse ausgeglichen. 1924 wurde dies durch die Erfindung der Bilux- oder Duplo-Lampe mit zwei Gluhdrahten verbessert, einem fur das Abblendlicht und dem anderen fur das Fernlicht. Der Gluhdraht fur das Abblendlicht ist halb abgeschirmt und sorgt fur einen Lichtkegel, der auf die Fahrbahn in einer Entfernung von etwa 80 Metern gerichtet ist. Der Gegenverkehr wird dadurch nicht geblendet. Der Gluhdraht fur das Fernlicht beleuchtet die gesamte Fahrbahn und die Umgebung in einer Entfernung von etwa 150 Metern vor dem Auto, allerdings wird dabei der Gegenverkehr durch Blendung beeintrachtigt. Daher ist es nicht erlaubt, Fernlicht zu verwenden, wenn sich Gegenverkehr nahert. Strassenbeleuchtung auf den Strassen macht es moglich, nur mit Abblendlicht zu fahren. Auf unbeleuchteten Strassen ist Fernlicht jedoch oft unentbehrlich, und das manuelle Umschalten auf Abblendlicht bei Gegenverkehr ist immer noch ein Vorgang, der haufig vergessen wird. Das automatische Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht und umgekehrt ist zwar bereits entwickelt, wird in der Serienproduktion jedoch kaum eingesetzt. Dagegen ist der automatisch abblendende Innenspiegel bereits weit verbreitet.

Von Sealed Beam zu Halogen

Im Jahr 1940 wurde der runde sealed beam Scheinwerfer in Amerika eingefuhrt, um einen einheitlichen Scheinwerfer fur alle Personenkraftwagen zu schaffen. Die Lampe mit Linse, Reflektor und Gluhdraht war in einer einzigen geschlossenen Einheit untergebracht und hatte eine Standardgrosse. In Amerika wurde diese standardisierte Scheinwerfereinheit gesetzlich vorgeschrieben.

Ab 1960 wurde diese standardisierte Scheinwerfereinheit von fast allen Autoherstellern in Europa und Japan ubernommen. Mit der Einfuhrung der auswechselbaren Halogenlampe in Europa in den siebziger Jahren veranderte sich dies jedoch schnell. Die Duplo austauschbare H4 Halogenlampe mit zwei Gluhdrahten fur Abblend- und Fernlicht war in Europa aufgrund ihrer langere Lebensdauer und der hoheren Lichtausbeute im Vergleich zur traditionellen Gluhlampe sehr gefragt (siehe Foto H4 Halogenlampe).

Ausserdem bevorzugten Auto- und Lampenhersteller in Europa aus Designgruenden eine Lampenkonstruktion mit aerodynamischer Form, die in die Karosserie des Fahrzeugs integriert war. Dieses Konzept wurde in Amerika hauptsaechlich wegen der Komplexitaet bei der Zulassung vieler unterschiedlicher Scheinwerferdesigns verboten. Dies fuehrte zu unterschiedlichen Frontgestaltungen der Fahrzeuge in Amerika und Europa, etwa durch den Einsatz von Klappscheinwerfern bei Autos fuer den amerikanischen Markt. Schliesslich stellte Amerika ab 1983 ebenfalls vollstaendig von der Sealed-Beam-Lampe auf die europaeische aerodynamische Scheinwerfereinheit mit auswechselbarer Halogenlampe um.

Die LED Beleuchtung

Die Technik der LED (Light Emitting Diode) Lampe wurde Anfang der 60er Jahre erfunden. Die ersten LED Lampen in der Automobilproduktion wurden ab 1993 eingesetzt, anfanglich nur fur die Ruckleuchten und die dritte Bremsleuchte. Ab 2004 wurde LED dann auch als Scheinwerfer und Tagfahrlicht (Daytime Running Lamp) eingefuhrt.

Die modernen LED Lampen garantieren eine langere Lebensdauer (> 50.000 Stunden) und eine bessere Lichtausbeute (> 300 Lumen pro Watt) im Vergleich zu traditionellen Gluhlampen und Halogenlampen. Ausserdem sind sie unempfindlich gegen Erschutterungen und die Kosten sind relativ niedrig. Die LED Beleuchtung hat zudem den besonderen Vorteil, nahezu keine Aufgluhzeit zu haben. Dies bringt einen erheblichen Sicherheitsvorteil. Die traditionelle Gluhlamp braucht 0,3 Sekunden, um aufzugluhen, bei LED Beleuchtung geschieht dies in weniger als einer Mikrosekunde. Bei einer Notbremsung auf der Autobahn bei 100 km/h sieht man das vorausfahrende Fahrzeug mit LED Bremslichtern also 0,3 Sekunden fruher, was einen Gewinn von etwa 10 Metern Bremsweg bedeutet! Aus diesem Grund wurde LED Beleuchtung auch fur das (dritte) Bremslicht vorgeschrieben.

Beleuchtung fur die Sicherheit

Nach und nach entstanden auch immer mehr Vorschriften fur Beleuchtung und Signalisierung, mit dem Ziel, die Sicherheit zu erhohen. Dabei geht es sowohl darum, besser zu sehen als auch besser gesehen zu werden. Die Lichtintensitat, die Lichtfarbe, die Grosse und die Position der verschiedenen Leuchtelemente am Fahrzeug wurden gesetzlich festgelegt, um Einheitlichkeit zu schaffen. Auch von Seiten der Automobilhersteller und der Beleuchtungsindustrie kamen zahlreiche Vorschlage fur Verbesserungen, etwa das automatische Abschalten der Blinker beim Zuruckdrehen des Lenkrads und das Mitlenken der Scheinwerfer beim Durchfahren von Kurven.

Auch wurde die Scheinwerferniveauregelung eingefuhrt und spater zur Pflicht gemacht. Beim Beladen des Autos mit Gepack und zusatzlichen Passagieren geraet das Fahrzeug in eine nach hinten geneigte Position und der Gegenverkehr wird durch das Abblendlicht geblendet. Das erste Auto mit einer selbsttatig arbeitenden Scheinwerferniveauregelung war der Panhard Dyna Z aus dem Jahr 1954. In den siebziger Jahren wurde eine manuelle Bedienung am Armaturenbrett fur den Fahrer entwickelt, mit der das Scheinwerferniveau je nach Beladung elektrisch eingestellt werden kann. Schliesslich kamen auch Systeme mit vollautomatischer Scheinwerferniveauregelung auf.

Forscher arbeiten kontinuierlich daran, die Fahrzeugbeleuchtung zu verbessern. In diesem Artikel werden nicht alle in Autos verwendeten Lichtquellen behandelt, wie zum Beispiel Xenon und Laserbeleuchtung sowie intelligente Systeme, die das Licht an Fahr- und Witterungsbedingungen anpassen. Sicher ist, dass stets nach Lichtquellen gesucht wird, die uns ein besseres, energieeffizienteres und sichereres Licht in der Dunkelheit bieten.