Die Beleuchtungsanlage von Kraftfahrzeugen. Von Dr. F. Born. BORN, Die Beleuchtungsanlage von Kraftfahrzeugen. Ein interessantes Anwendungsgebiet der Elektrotechnik ist die Lichtanlage eines modernen Kraftwagens. Im folgenden sollen in großen Zügen die elektrischen Eigenschaften und die lichttechnische Wirkungsweise solcher Anlagen besprochen werden. 1. Stromquellen. Als Stromquelle dienen eine vom Motor angetriebene Lichtmaschine und ein parallel dazu geschalteter Akkumulator. Die Lichtmaschine liefert den Strom bei laufendem Motor, der Akkumulator bei Stillstand. Wird der von der Lichtmaschine gelieferte Strom nicht von den Lampen verbraucht. z.B. während der Fahrt bei Tage, so wird der Akkumulator aufgeladen. Da die von der Lichtmaschine abgegebene Spannung mit der Tourenzahl des Motors sich ändert – je höher die Tourenzahl, desto höher die Spannung –, die Lampen aber unter allen Umständen vor starken Spannungsschwanklingen geschützt werden müssen, sind in den Stromkreis Regler eingebaut. Diese Regulierungseinrichtungen sind entweder – und zwar in den meisten Fällen – als Spannungsregler oder – seltener – als Stromregler ausgebildet. Erstere wirken durch automatische Einschaltung eines Widerstandes in die Felderregung derart, daß die Ueberschreitung einer bestimmten Höchstspannung unmöglich wird; letztere begrenzen infolge der Wirkung einer dritten Stromabnahmebürste den abzugebenden Strom. Durch Verstellung dieser Bürste läßt sich die Stärke des Höchststromes verändern. Sinkt die Umdrehungszahl der Maschine unter einen bestimmten Wert, so wird bei beiden Lichtmaschinentypen ein automatischer Ausschalter betätigt, der den Akkumulator von der Lichtmaschine trennt. Auf diese Weise wird es verhindert, daß sich der Akkumulator bei stehender Lichtmaschine über die Ankerwicklung der Maschine entladet. Die allgemein üblichen Spannungen sind 6 und 12 Volt. Die Stärke der Lichtmaschine richtet sich nach der Größe der Fahrzeuge. Beispielsweise werden Personenwagen von 6 St. P.S. im allgemeinen mit Lichtmaschinen in der Stärke von etwa 60–75 Watt, solche von 10 St.P.S. mit Maschinen von 80–100 W ausgerüstet. – Es versteht sich von selbst, daß die Maschine nicht überlastet werden darf, und daß die Pflege des Akkumulators besondere Sorgfalt erfordert. Textabbildung Bd. 344, S. 136 Bild 1. Schaltskizze der Lichtanlage eines Kraftwagens. Textabbildung Bd. 344, S. 136 Bild 2. Automobilscheinwerfer. 2. Schaltung. Der erzeugte Strom wird zunächst an den Schaltkasten geführt und von dort gemäß Abb. 1 auf die einzelnen Lampen und sonstigen Verbraucher (Starter, Zigarrenanzünder, Heizkissen usw.) verteilt. Die wichtigsten Leitungen, insbesondere diejenigen zu den Scheinwerfern, sind einzeln gesichert, die anderen zu mehreren zusammengefaßt. Bei Spannungsregulierenden Anlagen befindet sich am Schaltkasten eine Kontrollampe. Diese Lampe leuchtet auf, solange der Akkumulator den von den Lampen verbrauchten Strom liefert, und erlischt, sobald sich die Lichtmaschine eingeschaltet und die Stromlieferung übernommen hat. Aus der Schaltskizze geht hervor, daß alle Leitungen nur einpolig verlegt sind. Als zweite Leitung dient in allen Fällen der metallene Rahmen des Fahrzeuges. 3. Scheinwerfer. Als Beispiel für den Bau eines Scheinwerfers diene die Abb. 2. Der wirksame Teil des Scheinwerfers ist ein flacher oder tiefer Parabolspiegel aus Glas oder Metall, der zum Schutz gegen Witterungseinflüsse in ein Gehäuse aus Metall eingebaut ist. Die optische Wirkungsweise eines solchen Scheinwerfers wird erläutert durch Abb. 3, 4 und 5. Die Bilder lehren, daß die volle Wirkung des Scheinwerfers nur erzielt werden kann, wenn sich der Leuchtkörper genau im Brennpunkt des Spiegels befindet. Die führende deutsche Glühlampenindustrie stellt deshalb die Autolampen mit derart geringen Toleranzen her, daß jede besondere Einregulierung sich erübrigt. Als Abschlußscheibe des Scheinwerfers dient entweder eine klare Glasscheibe oder in neuerer Zeit vielfach eine Riffelscheibe, die von den herstellenden Firmen in den verschiedensten Formen ausgeführt wird. Die im allgemeinen senkrecht verlaufenden Riffeln bewirken eine seitliche Streuung des Lichtes und somit eine Erhöhung der Beleuchtungsstärke der seitlichen Straßenbegrenzungen (vorteilhaft beim Durchfahren von Kurven!), allerdings auf Kosten der Fernwirkung. Die Abb. 8 u. 10 zeigen die Beleuchtung der Fahrstraße bei Benutzung von Scheinwerfern mit klarer Scheibe und mit Riffelscheibe. Textabbildung Bd. 344, S. 136 Bild 3–5.Strahlengang- bei verschiedenen Leuchtkörperstellungen. Gewöhnlich sind die Scheinwerfer in einer Höhe von etwa 1 m über dem Boden auf besonderen Stutzen oder auf den Kotflügeln fest montiert. Im Gegensatz dazu sind die sogenannten Sucherscheinwerfer in der Nähe des Führersitzes nach allen Richtungen schwenkbar angebracht, um Wegweiser, Straßenschilder, Warnungstafeln usw. leicht anleuchten zu können. 4. Lampen. Bei der Auswahl der Lampen muß man sich die Anforderungen vergegenwärtigen, die an die Beleuchtung der Kraftfahrzeuge gestellt werden. Einerseits soll der Kraftwagen in der Dunkelheit jedem anderen Straßenbenutzer erkennbar sein, andererseits muß dem Fahrer die notwendige Beleuchtung der Fahrstraße gesichert werden. Die erste Forderung muß aus verkehrstechnischen Gründen erfüllt werden, weil sonst ein sicherer Verkehr in der Dunkelheit undenkbar wäre. Für die zweite Forderung, die Beleuchtung der Fahrstraße, sind zwei Gesichtspunkte maßgebend: die Stärke der öffentlichen Straßenbeleuchtung und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Der Fahrer kann eine gewisse Uebersicht über die vor ihm liegende Straße nicht entbehren, der Weg muß daher so erleuchtet sein, daß Fahrthindernisse irgendwelcher Art, Wegkrümrnungen, Steigungen, Abhänge usw. rechtzeitig erkennbar sind. In Ortschaften, besonders in größeren Städten, ist die Beleuchtung der Straßen häufig ausreichend, so daß sich eine weitere Beleuchtung des Weges durch den fahrenden Wagen in vielen Fällen erübrigt. Außerhalb der Ortschaften ist jedoch stets ein mehr oder minder kräftiges Fahrlicht notwendig. Es ist leicht einzusehen, daß die Reichweite des Scheinwerferlichtes um so größer sein muß, je höher die Fahrgeschwindigkeit des Wagens ist, weil die zum Bremsen erforderliche Strecke mit zunehmender Geschwindigkeit erheblich wächst. Aus Sicherheitsgründen wählt man die Stärke des Scheinwerferlichtes derart, daß mindestens die vierfache Länge des Bremsweges bei Höchstgeschwindigkeit gut ausgeleuchtet wird. Die allgemeine Verkehrssicherheit verlangt nun aber, daß das benutzte Scheinwerferlicht Entgegenkommende nicht blenden darf, und diese Forderung, die weitaus wichtigste, die an die Beleuchtungsanlage eines Kraftfahrzeuges gestellt werden muß, steht offenbar im Widerspruch mit derjenigen nach einem weitreichenden, hellen Licht. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Scheinwerfer bei Begegnungen abzublenden. Die Verpflichtung des Fahrers, abzublenden, unterliegt behördlichen Bestimmungen, auf die im einzelnen nicht eingegangen werden kann. Als höchstzulässige Lampenstärke ist in Deutschland 35 Watt festgesetzt. Für die Abblendung geben die polizeilichen Vorschriften gewisse Richtlinien in der Weise, daß für jede Lampenstärke und jede Scheinwerferneigung eine bestimmte Lichtverminderung festgesetzt ist. Unter dem Einfluß dieser Bestimmungen haben sich die älteren Abblendeinrichtungen entwickelt, von denen die wichtigsten im folgenden besprochen werden sollen. Textabbildung Bd. 344, S. 137 Bild 6. Strahlengang des Fernlichtes.Bild 7. Strahlengang des abgeblendeten Lichtes.Bild 6 und 7. Wirkungsweise der Biluxlampe. Textabbildung Bd. 344, S. 137 Bild 8.Beleuchtung der Fahrstraße mit dem Fernlicht der Biluxlampe 12–16 V35/20 W in deutschen Tiefparabolscheinwerfern mit klaren Scheiben. Neigbare Scheinwerfer. Ein in Deutschland sehr wenig gebräuchliches Abblendverfahren besteht darin, die Scheinwerfer so weit zu neigen, daß das Licht schräg vor den Wagen fällt und den Entgegenkommenden keine direkt blendenden Strahlen treffen. Eine solche Einrichtung ist mechanisch recht umständlich, häufig Störungen unterworfen und unbequem zu bedienen. Das erzielte abgeblendete Licht hat nur eine äußerst geringe Reichweite. Dunkelschaltung. Eine weitere Methode der Abblendung besteht darin, die Lichtstärke so weit zu vermindern, daß keine blendenden Strahlen ausgesandt werden. In den Stromkreis wird ein Widerstand eingeschaltet, der die Stromstärke und somit auch die Lichtstärke der Lampen um das erforderliche Maß vermindert. Die erforderliche Lichtschwächung kann auch auf dem Wege erzielt werden, daß mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung ein lichtabsorbierender, meist gelb gefärbter Zylinder über die Glühlampe gestülpt wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß mit einem derartig geschwächten Licht – die Vorschrift verlangt Herabsetzung bis auf 1/9 der vollen Stärke – keine große Reichweite erzielt werden kann. Abblendumschaltung. Das Verfahren der „Abblendumschaltung“ verlangt das Vorhandensein von 2 Scheinwerferpaaren. Das eine Scheinwerferpaar ist mit Klarglasscheiben versehen und für das Fernlicht bestimmt. Das andere, kleinere Paar ist entweder darunter oder daneben angebracht. Es ist abwärts geneigt und liefert daher ein blendungsfreies Licht. Gleichzeitig sind die kleinen Scheinwerfer zur Seite gerichtet und mit Riffelscheiben versehen, damit Straßenränder und Kurven gut ausgeleuchtet werden können. Abblendung mit Zweifadenlampen. Textabbildung Bd. 344, S. 137 Bild 9.Beleuchtung der Fahrstraße mit dem abgeblendeten Licht der Biluxlampe 12–16 V 35/20 W in deutschen Tiefparabolscheinwerfern mit klaren Scheiben. Die Anwendung der bisher beschriebenen Abblendverfahren geht ständig zurück zu Gunsten der neuzeitlichen Abblendung mit Zweifadenlampen mit Abblendkappe. Diese Lampen enthalten ihrem Namen gemäß zwei Leuchtkörper, von denen der eine sich wie gewöhnlich im Brennpunkt des Scheinwerferspiegels befindet. Das von ihm ausgehende Licht wird, wie in Abb. 6 angedeutet, vom Scheinwerferspiegel parallel gerichtet und hat daher eine große Fernwirkung. Der zweite Leuchtkörper steht vor dem Brennpunkt und etwas oberhalb der Achse und ist nach unten durch einen kleinen Metallschirm, die Abblendkappe, abgeschirmt. Das Licht dieses abgeblendeten Leuchtkörpers kann also nur in die obere Hälfte des Scheinwerferspiegels gelangen und Wird von dort schräg nach unten vor den Wagen reflektiert. Abb. 7 veranschaulicht diesen Strahlengang. Da keine nach oben gerichteten Strahlen den Scheinwerfer verlassen, ist jegliche Blendung Entgegenkommender mit Sicherheit vermieden. Dabei bleibt die Fahrstraße auf verhältnismäßig große Entfernung gut und gleichmäßig beleuchtet. Da der Leuchtkörper sich außerhalb des Brennpunktes befindet, weist das Licht auch eine gute Seitenstreuung auf, was im kurvenreichen Gelände dem Fahrer besonders zustatten kommt. Die Stärke der beiden Leuchtfäden ist so bemessen, daß beim Fern- und abgeblendeten Licht die Beleuchtungsstärke auf der Straße die gleiche bleibt. Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise dieser Lampen – Osram-Bilux-Lampen – mögen die Abb. 8 bis 11 dienen. Sie zeigen die Lichtverteilung auf der Fahrstraße, dargestellt durch Kurven gleicher Beleuchtungsstärke. Folgende Tabelle gibt eine Uebersicht über die Reichweiten der gebräuchlichsten Bilux-Lampentypen. Textabbildung Bd. 344, S. 138 Bild 10.Beleuchtung der Fahrstraße mit dem Fernlicht der Biluxlampe 12-16 V 85/0 W W in deutschen Tiefparabolscheinwerfern mit Riffelscheiben. Tabelle der Reichweiten. Lampentype ScheinwerferFernlicht m.KiarglasscheibeAbgebl. Licht ScheinwerferFernlicht m.RiffelscheibeAbgebl. Licht 6-8 V 290 m 55 m 243 m 50 m 25/20 W 6-8 V 330 m 55 m 276 m 50 m 35/20 W 12-16 V 255 m 75 m 225 m 60 m 25/20 W 12-16 V 345 m 75 m 290 m 60 m 35/20 W Die Betrachtung der Tabelle zeigt, daß die Zweifadenlampen mit Abblendkappe eine sehr befriedigende Lösung des Abblendproblems darstellen. Lampen für Sucher. Eine wertvolle Ergänzung des Scheinwerferlichtes bedeutet das Licht der Sucherscheinwerfer. Hierfür finden in neuerer Zeit mit Vorteil besondere Sucherlampen Anwendung. Diese sind mit sehr eng gebautem Leuchtkörper ausgerüstet und liefern daher ein scharf konzentriertes Lichtbündel von großer Lichtstärke, das die angeleuchteten Gegenstände um etwa 50 % stärker beleuchtet als es mit gewöhnlichen Scheinwerferlampen möglich ist. Standlampen. Bei stehendem Wagen werden im allgemeinen die Scheinwerferlampen ausgeschaltet. Da die polizeilichen Vorschriften auch dann eine Kennzeichnung des Wagens fordern, muß Standlicht („Parklicht“) eingeschaltet werden, das zugleich die seitlichen Begrenzungen des Wagens anzeigt. Hierfür sind nur Lampen bis zu 10 Watt gestattet. Sie sind entweder in den Fernscheinwerfern oder in besonderen kleinen Seitenarmaturen untergebracht. Nummernlichtbeleuchtung. Solange das Scheinwerferlicht oder das Standlicht eingeschaltet ist, muß vorschriftsmäßig auch das hintere Kennzeichen des Wagens beleuchtet sein. Hierfür werden röhrenförmige oder soffittenförmige Lampen von 3–10 Watt Stärke verwandt. Neuerdings werden auch eigens konstruierte Schlußlampen von 10 Watt Stärke benutzt, die für diesen Zweck besonders geeignet sind. Winkerlampen. Im modernen Großstadtverkehr ist die Ausrüstung des Wagens mit Fahrtrichtungsanzeigern, sogenannten Winkern, allgemein üblich geworden!. Zur Vermeidung der Verwechslung mit Verkehrssignalen ist für die Winker nur gelbes oder gelbrotes Licht zugelassen. An Lampentypen sind in Gebrauch kugelförmige oder soffittenförmige Lampen von 5-10 Watt Stärke. Stopplicht. Auch die Benutzung von Stopplampen findet immer weitere Verbreitung. Bei Betätigung der Fußbremse wird selbsttätig ein Schalter geschlossen und dadurch eine neben dem hinteren Kennzeichen angebrachte Lampe von 5–15 W Stärke zum Aufleuchten gebracht, die mit einem entsprechenden Warnungsschild bedeckt ist. Armaturenbrettbeleuchtung. Die Beleuchtung des Tachometers, des Kilometerzählers, der Uhr, des Benzinstandanzeigers, des Oeldruckmessers usw. erfolgt durch stark gedämpftes Licht, um jeden hellen Lichteindruck vom Auge des Fahrers fernzuhalten. Zur Verwendung; kommen soffittenförmige oder kleine kugelförmige Lampen von 2-5 W Stärke, die durch lichtabsorbierende, meist gefärbte Ueberfanggläser verdeckt sind. Textabbildung Bd. 344, S. 138 Bild 11.Beleuchtung der Fahrstraße mit dem abgeblendeten Licht der Biluxlampe 12–16 V 35/20 W in deutschen Tietparabolscheinwerfern mit Riffelscheiben. Innenbeleuchtung. Für die Innenbeleuchtung von Limousinen sind meist Armaturen mit lichtstreuenden Gläsern vorgesehen, die mit röhren- oder kugelförmigen Lampen von 3–10 Watt Stärke ausgerüstet sind. Es muß vermieden werden, daß Reflexe auf der Windschutzscheibe entstehen, welche das Sehvermögen des Führers beeinträchtigen können. Trittbrettbeleuchtung. Der Bequemlichkeit beim Ein- und Aussteigen dient eine Beleuchtung des Trittbrettes durch eine geeignete Armatur, die meist mit soffittenförmigen oder röhrenförmigen Lampen von 2-5 Watt Stärke versehen ist. Handlampe. Die zur vollständigen Ausrüstung eines Fahrzeuges gehörende Handlampe besteht aus einer Lampe von 10–15 Watt Stärke, die in eine Armatur mit Schutzgitter eingebaut ist. Sie wird bei Bedarf in eine Buchse gestöpselt, die am Schaltkasten dafür vorgesehen ist. Auswahl der Lampentypen. Bei der Auswahl der für eine Lichtanlage geeigneten Lampen ist darauf zu achten, daß. die Summe der Wattzahlen aller dauernd eingeschalteten Lempen die Leistung der Lichtmaschine nicht übersteigt. Handelt es sich z.B. um eine Limousine, die mit einer Lichtmaschine von 90 W Leistung ausgerüstet ist, so kann man folgende Lampenauswahl treffen: 2 Scheinwerferlampen:       2 Biluxlampen 35/20 W 2 × 35 W = 70 W Nummernschildbeleuchtung:      Röhrenformlampe 5 W 5 W Armaturenbrettbeleuchtung:     2 Soffittenlampen 3W 2 ×   3 W =   6 W Innenbeleuchtung:         3 Kugelformlampen 3 W 3 ×   3 W =   9 W ––––––––––––––                                       Gesamtwattverbrauch 90 W Die nur vorübergehend eingeschalteten Lampen wie Sucher, Winker, Handlampe usw. brauchen nicht mit in die Berechnung aufgenommen zu werden.