Aufbau eines photometrischen Labors zur Prüfung und Beurteilung der Leuchtdichte von aktiv leuchtender Warnkleidung

Status:

abgeschlossen 12/2021

Zielsetzung:

Bei herkömmlicher hochsichtbarer Warnkleidung nach der DIN EN ISO 20471 sollen retroreflektierende Bestandteile der Kleidung bei Dunkelheit die 360°-Rundumsichtbarkeit der Person gewährleisten. Diese Warnkleidung entfaltet aber nur dann ihre Wirkung, wenn sie durch eine Fremdlichtquelle angestrahlt wird. Ist dies nicht der Fall, bleibt sie weitgehend wirkungslos. Abhilfe soll hier eine aktiv leuchtende Warnkleidung schaffen. Gerade bei diffusen Lichtverhältnissen sollen aktive Leuchtelemente, wie z. B. Leuchtdioden (LEDs), diese Lücke schließen. Hochsichtbare Warnkleidung findet hauptsächlich im Straßenverkehr, auf Baustellen, im Hafenumschlag oder im innerbetrieblichen Transport und Verkehr Verwendung.

Das IFA wurde von der Berufsgenossenschaft Verkehrswirtschaft Post-Logistik Telekommunikation (BG Verkehr) beauftragt, Grundsatzuntersuchungen zu aktiv leuchtender Warnkleidung und Zubehör (wie z. B. Helme, Signalbänder oder Stirnlichter) durchzuführen. Die bisher gewonnenen Erkenntnisse aus Feldversuchen, Probandenbefragungen und Messungen an verschiedenen Leuchtelementen (LEDs, Lichtwellenleiter, organische Leuchtdioden (OLED-Flächen) wurden durch das IFA in ein Normungsvorhaben (DIN SPEC 91418) eingebracht und aktiv vorangetrieben. Ferner konnte eine Kategorisierung von Leuchtdichte/Leuchtfläche zur sichtbaren Entfernung im Sinne des berufsgenossenschaftlichen Initiators in den Normentwurf integriert werden.

Grundsätzlich fällt hochsichtbare Warnkleidung unter die PSA-Verordnung und ist daher zulassungspflichtig. Bisher gibt es zur Bestimmung der Leuchtdichte, unter Berücksichtigung der Leuchtfläche und Entfernung kein geeignetes und genormtes Mess- und Prüfverfahren.

Um Forschung und Entwicklung an Leuchtflächen und -elementen zu realisieren und nachfolgend Untersuchungen und Prüfungen an aktiv leuchtender Warnkleidung sowie hierfür geeigneten Leuchtelementen durchführen zu können, ist der Aufbau eines geeigneten photometrischen Labors nötig.

Mit dem zu entwickelnden Messverfahren zur Leuchtdichtemessung und dessen Etablierung in der Norm verfügt das IFA vorerst über ein Alleinstellungsmerkmal hinsichtlich der Durchführung solcher Prüfungen.

Aktivitäten/Methoden:

Der Aufbau des Labors lässt sich in drei Abschnitte unterteilen. In einem ersten Abschnitt wurde der Raum mit Blick auf bauliche Aspekte nutzbar gemacht. Dies umfasste die Überarbeitung von Decke und Wänden mit nicht-reflektierender Farbe, die eine extreme Verdunklung ermöglicht, zudem die rutsch- und reflektionsmindernde Verlegung eines Bodenvlieses. Die residuelle Reflektion musste deutlich unter 1 % liegen.

In einem zweiten Schritt wurde der eigentliche Versuchsaufbau installiert. Dies beinhaltete sowohl die rein mechanische Befestigung mit Profilen, die u. a. den oben genannten Anforderungen entsprachen. Das optische Messsystem mit Kamera und passender Montierung muss dabei eine Reihe technischer Voraussetzungen erfüllen. So muss beispielsweise die Kamera über eine ausreichende Bildauflösung von 5 Megapixel (2448 x 2048 Pixel) oder mehr verfügen und in der Lage sein, größere Bildfelder (Höhe x Breite: min. 0,5 m x 0,5 m, max. 2 m x 1,8 m) und einen Abstandsbereich von min. 0,5 m bis max. 5 m) aufnehmen zu können.

Erste Untersuchungen an Leuchtmittel bestückter Warnkleidung zeigten, dass diese durch Hand-, Arm-, Körperbewegungen, umgehängte Taschen oder Tragegurte verdeckt werden, so dass die angestrebte, normative, 360°-Sichtbarkeit nicht gewährleistet ist. Dies kann man zukünftig in diesem Labor zuverlässig quantifizieren. Weitere Laboruntersuchungen werden Erkenntnisse zur Sichtbarkeit von Leuchtmitteln unterschiedlicher Farbe, zur Leuchtdichte, zur Helligkeit, zur Blendung und zu den Abstrahlwinkeln liefern.

Um Messungen im Vollkreis von 360° um die Strahlungs- bzw. Reflexionsquelle durchführen zu können, musste ein Drehtellersystem (Drehteller mit Drehgeber und Antrieb) für die Aufnahme der Prüfobjekte installiert werden, welches per Schnittstelle mit der Kamera verbunden ist. Für einen universellen Einsatz musste dieses Drehtellersystem eine Traglast von mind. 30 kg aufweisen. Dabei erscheint für die Gewährleistung der Rundumsichtbarkeit von aktiver Warnkleidung die Messung in Schritten von 30° sinnvoll. Das komplette Drehtellersystem konnte aus einem zurückliegendem Untersuchungsprojekt übernommen werden.

Im letzten Schritt werden die Komponenten eingestellt und kalibriert. Dabei werden Genauigkeiten von 1 cm für die Längenabstände und 1° für die Drehauflösung angestrebt.

Ergebnisse:

In diesem Projekt wurde ein Labor zur Messung der Leuchtdichte von aktiv leuchtender Warnkleidung und Zubehör geplant und aufgebaut. Es wird nun für entsprechende Messungen und Untersuchungen verwendet. Die Räumlichkeit wurde dabei so gestaltet, dass Fremdlichteinfall und Reflektionen nahezu ausgeschlossen sind. Für die Messung der normativ geforderten 360°-Rundumsichtbarkeit von Warnkleidung können die Prüfmuster auf einem Drehteller positioniert und in 1°-Schritten gedreht werden. Das beschaffte Kamera-Messsystem ist an einem Wandschienensystem befestigt, welches eine Verstellung in der X-, Y- und Z- Achse ermöglicht. In Kombination mit dem Drehteller können so sämtliche gewünschte Messpositionen realisiert werden. Der Messabstand zwischen Prüfmuster und Messsystem kann stufenlos zwischen wenigen Zentimetern und 5 Metern variiert werden. Der neue, erweiterte Zertifizierungsumfang des Akkreditierungsbereiches für Schutzkleidung wurde bereits in der Liste des flexiblen Akkreditierungsbereiches des IFA aufgenommen. Nachfolgend zu diesem Projekt wird ein Prüfgrundsatz zur Prüfung und Bewertung aktiv leuchtender Warnkleidung erstellt, der Gegenstand eines Nachfolgeprojektes sein wird. Hieran schließt sich die Erarbeitung entsprechender Prüf- und Arbeitsanweisungen an. Zudem müssen alle an der Messung beteiligten Parameter einer Messunsicherheitsbetrachtung unterzogen werden.

Stand: