Petroleumlaterne

Moderne Straßenbeleuchtung

Historische Straßenbeleuchtung

Straßenlaterne bei Nacht

Die Straßenbeleuchtung zählt zur Straßenausstattung und dient zur künstlichen Beleuchtung von Straßen, Plätzen oder Freiräumen.

Die wesentliche Aufgabe der Straßenbeleuchtung ist die Verbesserung der Verkehrssicherheit aller Verkehrsteilnehmer in der Nacht. Die Art und Intensität der Straßenbeleuchtung soll daher der Komplexität der Sehaufgaben angepasst sein. Die Auslegung der Straßenbeleuchtung ist in Normen festgelegt, die jedoch, mit Ausnahme der Beleuchtung von Fußgängerüberwegen, nicht bindend sind. Einer Kommune obliegt es daher zu entscheiden ob, und wenn ja, auf welche Weise eine Straße zu beleuchten ist. Neben der Verkehrssicherheit werden bei der Entscheidung über die Straßenbeleuchtung zunehmend wirtschaftliche Aspekte und Umweltgesichtspunkte diskutiert.

Außer dem Aspekt der Verkehrssicherung kann die Straßenbeleuchtung auch in ein Konzept zu dekorativen Zwecken (Illumination, Lichtkunst) eingebunden sein. Dabei kann sie einen Teil der Aufgabe der künstlerischen Gestaltungen mittels Licht übernehmen.

Historische Entwicklung

Carl Saltzmann: Erste elektrische Straßenbeleuchtung in Berlin, 1884

Timisoara, erste Stadt Europas mit elektrischer Strassenbeleuchtung

Straßenbeleuchtungen gab es bereits in der Antike. Antiochia am Orontes besaß eine Straßenbeleuchtung (Libanios, Or. 11, 267), die nach Ammianus Marcellinus „mit der strahlenden Helle des Tages wetteiferte“ (14, 1,9). Im Mittelalter verwendete man Kienspäne sowie Lampen, die Öle oder Fette verbrannten. Ende des 17. Jahrhunderts benutzte man in Paris Öllampen zur Beleuchtung wichtiger Straßen. Rüböl und Petroleum fanden im 19. Jahrhundert weitere Verwendung. Das Rüböl, das für die Beleuchtung ganzer Straßenzüge wegen seiner Lichtschwäche nicht geeignet ist, kam nur in so genannten Portativlaternen zum Einsatz, die bei Dunkelheit zur Kennzeichnung aufgegrabener Stellen dienten. Petroleumlaternen waren in Orten ohne Gasanstalt im Einsatz.

Ab dem 19. Jahrhundert begann man die Straßen mit Stadtgas zu beleuchten. So wurde bereits 1824 in London das Unternehmen Imperial-Continental-Gas-Association, mit dem Ziel, alle europäischen Großstädte mit Gas zu beleuchten, gegründet. ^[1] Hierfür wurde das Gas aus Kohle in Gaswerken gewonnen und durch ein Rohrnetz zu den Straßenlaternen (Kandelabern) geleitet. Die Nutzung von elektrischem Licht wurde erst möglich, nachdem Werner von Siemens 1867 mit Hilfe eines Dynamos Strom erzeugen konnte. Obwohl am Ende des 19. Jahrhunderts der elektrische Strom zur Beleuchtung Verwendung fand, wurde die Gasbeleuchtung in manchen europäischen Städten zum Teil bis heute beibehalten. Die erste dauerhafte elektrische Straßenbeleuchtung in Deutschland wurde am 7. Juni 1882 von Sigmund Schuckert in Nürnberg in Betrieb genommen. Die erste dauerhafte elektrische Straßenbeleuchtung in Europa nahm im Frühjahr 1884 in Temeschburg im heutigen Rumänien den Betrieb auf.

Um die Jahrhundertwende gab es im Wesentlichen zwei verschiedene Arten von Straßenbeleuchtungen: Gaslicht und elektrisches Licht. Aufgrund der leichteren Verfügbarkeit und der bis dahin gesammelten Erfahrungen gaben viele Städte und Gemeinden dem Gaslicht den Vorzug. Diese Situation änderte sich auch nach dem Zweiten Weltkrieg nur langsam. Die Abkehr vom Gaslicht entwickelte sich erst mit der Verbesserung der elektrischen Beleuchtung sowie der Erforschung neuer Leuchtmittel. Zunächst kamen Leuchtstofflampen zum Einsatz, später dann Quecksilberdampf- und Natriumdampf-Hochdrucklampen.

Die Entwicklung und Forschung im Bereich der Straßenbeleuchtung konzentriert sich momentan auf die LED-Technik. Weiterhin werden bestehende Leuchtmittel und Beleuchtungsysteme in ihrer Effizienz gesteigert, um die Wartungs- und Energiekosten zu senken.

Briefmarken 1979: Historische Strassenlaternen in Berlin

Modell-Leuchte

Elektrische Kohlebogenleuchte

Gas-Hängeleuchte

Fünfarmiger Kandelaber

Technik

Beispiel einer Überspannungsanlage

Aufbau einer Straßenbeleuchtung

Eine Straßenbeleuchtungsanlage besteht aus folgenden Teilen:

• Elektrische Versorgung (Schaltkasten und Kabel)
• Trägersystem (Lichtmast)
• Leuchte (Laterne)

Elektrische Versorgung

Der Anschluss der Straßenbeleuchtung an das elektrische Versorgungsnetz kann auf verschiedene Arten ausgeführt sein. Am weitesten verbreitet ist der Anschluss über ein separat verlegtes Beleuchtungskabel, das über einen Schaltkasten mit der allgemeinen Stromversorgung verbunden ist. Ein Schaltkasten versorgt und schaltet meist mehrere Straßenzüge. Die Länge der abgehenden Kabel wird durch den einzuhaltenden Kurzschlussstrom begrenzt. Straßenleuchten können über Erdkabel, Luftkabel oder über Freileitung gespeist werden. Letztere Form der Speisung verschwindet zunehmend in Deutschland, ist aber vielerorts noch anzutreffen. Auch eine akkugepufferte Versorgung mit Solarenergie bietet sich aus Umweltgründen (bspw. CO₂-Ausstoß) an und kann bei bestimmten Anwendungsfällen wirtschaftlich sein.

Trägersystem

Die Leuchte wird meist an der Spitze eines Holz-, Stahl-, Aluminium- oder Betonmastes montiert, der ggf. auch architektonisch gestaltet sein kann. In manchen Fällen werden Straßenleuchten auch an Seilen hängend über der Straße montiert (Überspannungsanlage) oder mittels Wandauslegern an Hauswänden angebracht.

Leuchte

Eine Straßenleuchte besteht meist aus folgenden Komponenten:

• Gehäuse
• Lichtdurchlässige Abschlusswanne
• Betriebsgeräte (Vorschaltgeräte, Zündgeräte)
• Optisches System (Spiegel)
• Leuchtmittel

Aufbau und Bauformen technischer Strassenleuchten

Gehäuse 1. Verschluss 2. Dichtung 3. Mastansatz mit Neigemöglichkeit 4. Fassungsträger Lichttechnik 5. Lichttechnische Einstellung 6. 3d Spiegel 7. Abschlusswanne Elektrische Bauteile 8. Vorschaltgerät (hier elektromagnetisch) 9. Zündgerät 10. Kondensator 11. Netztrenner Weitere Bauformen 12. Langfeldleuchte mit 2d Spiegel 13. Prismenoptik einer Kofferleuchte 14. Sekundärsystem 15. Zylinderaufsatzleuchte mit rotationssymmetrischer Entblendung 16. LED Leuchte mit Linsenoptik

Gehäuse

Das Gehäuse schützt das elektrische und optische System vor Umwelteinflüssen. Meistverwendete Materialien sind Aluminiumguss und glasfaserverstärkter Kunststoff. Bei der Anbringung der Leuchte an den Mast unterscheidet man folgende Arten:

• Aufsatzleuchte: Werden von oben auf dem Mast aufgesteckt und ggf. fixiert.
• Ansatzleuchte: können an Wänden oder seitlich an Masten befestigt werden.
• Hängeleuchte: Mit Hilfe eines horizontalen Balkens oder eines abgespannten Seils wird die Beleuchtung über die gewünschte Stelle positioniert.

Lichtdurchlässige Abschlusswanne

Abschlusswannen haben die Aufgabe, das optische System zu unterstützen und das Gehäuse abzudichten.

Betriebsgeräte

Die bei der Straßenbeleuchtung eingesetzten Entladungsleuchtmittel benötigen zum Betrieb Vorschaltgeräte, die das Leuchtmittel starten und im Betrieb den Strom begrenzen. In Ausnahmefällen sind in die Leuchte auch Schaltgeräte wie Dämmerungsschalter, Rundsteuerempfänger oder Netzbussysteme integriert.

Optisches System

Das optische System formt das vom Leuchtmittel ausgehende Licht. Es besteht meistens aus einem speziell geformten Blech aus Reinstaluminium. Je nach Verformung unterscheidet man zwischen 2D und 3D Spiegeln. Weitere Systeme arbeiten durch Abschlusswannen, in denen eingearbeitete Prismen die Lichtrichtung beeinflussen. Bei Verwendung von LEDs als Leuchtmittel kommen meistens Linsen zum Einsatz. Diese Linsen können bei einer speziellen Formgebung das Licht besonders effektiv übertragen. Ein Sonderfall sind Systeme, bei denen ein Teil des optischen Systems außerhalb des Leuchtenkörpers liegt. Solche Konstruktionen werden Sekundärsysteme genannt.

Das Ziel des optischen Systems in der Straßenbeleuchtung ist, entlang der Straße eine maximale Breitstrahlung bei vertretbarer Blendung zu erzeugen. Je besser die Breitstrahlung, desto größer können die Lichtpunktabstände sein. Außerdem soll das System verhindern, dass die Anlieger oder der Nachthimmel durch das emittierte Licht gestört werden.

Leuchtmittel

Als Leuchtmittel oder auch Lampen werden in Straßenleuchten meist Quecksilberdampflampen, Leuchtstofflampen, Natriumdampflampen als Nieder- und Hochdruckvarianten genutzt; zusätzlich ist die heutige LED-Technik ebenso zu berücksichtigen. Glühlampen werden wegen ihrer geringen Lebenserwartung und ihres hohen Energieverbrauchs nicht mehr verwendet. Dies gilt auch für die früher üblichen Kohlefaserlampen. Natriumdampf-Niederdrucklampen haben die höchste Lichtausbeute, leuchten aber in einem unangenehm gelben Licht, was jedoch wegen der kontrastverstärkenden Wahrnehmung an Kreuzungen häufig erwünscht ist. Am wirtschaftlichsten (bei einer Versorgung aus dem Stromnetz) scheint aus heutiger Sicht die Natriumdampf-Hochdrucklampe zu sein, die zwar geringere Lichtausbeuten erzielt als die Natrium-Niederdrucklampe, aber durch ihre kompakte Bauweise eine Lichtlenkung ermöglicht und die auf einem Kilometer installierte Leistung auf ein Minimum reduziert. In die Wirtschaflichkeitsanalyse ebenso zu berücksichtigen sind verfügbare Kombinationen aus solarzellengespeister LED-Beleuchtung.

Schaltung

Die Einschaltung der Straßenbeleuchtung (SB) kann über mehrere Arten erfolgen:

• Dämmerungsschalter zentral: Ein lichtempfindlicher Widerstand, der zentral über Steuerleitungen oder Fortschalteeinrichtungen die SB einschaltet. Der Vorteil hierbei liegt bei der witterungsabhängigen gleichzeitigen Einschaltung größerer Gebiete.
• Dämmerungsschalter dezentral: Ein lichtempfindlicher Widerstand, der dezentral über einen Steuerschrank die SB einer oder mehrerer Straßen steuert. Der Vorteil hierbei liegt bei der witterungsabhängigen Einschaltung. Außerdem werden keine Steuerleitungen oder zusätzliche Technik wie eine Rundsteueranlage benötigt. Als Nachteil ist der erhöhte Pflegeaufwand für die Dämmerungsschalter und die nicht gleichzeitige Schaltung innerhalb eines Ortes zu sehen.
• Tonfrequenz- oder Funkrundsteuertechnik: Die SB wird über einen zentral angeordneten Dämmerungsschalter, der sein Steuersignal über die Rundsteueranlage in einem größeren Netzgebiet verteilen kann, geschaltet. Der Vorteil dieser Variante ist, dass die SB gleichzeitig in den Gemeinde- bzw. Stadtteilen geschaltet wird und auch manueller Eingriff möglich ist.
• Schaltuhr: Die SB wird mit einer Zeitschaltuhr mit hinterlegtem astronomischen Brennkalender gesteuert.
• Anruf: per Anruf/SMS werden Straßenzüge eingeschaltet

Planung

Ein gleichmäßiges Lichtband deutet den Verlauf der Straße an.

Die Planung der Straßenbeleuchtung erfolgt auf Grundlage der entsprechenden Normen und Richtlinien. Dabei spielt unter Anderem die Anordnung der Beleuchtung eine wichtige Rolle. Grundsätzlich ist zu untersuchen, ob auf der Straße mit Fußgängerverkehr am Fahrbahnrand zu rechnen ist oder dieser ausgeschlossen ist. Findet keinerlei Fußgängerverkehr statt, so ist derjenige Fahrstreifen ausreichend zu beleuchten, der am schnellsten befahren wird. Bei normalen, einbahnigen Straßen mit zwei Fahrstreifen, befindet sich der Lichtpunkt der Beleuchtung in der Fahrbahnmitte. Dies kann entweder mit Hängeleuchten oder Ansatzleuchten an einem Peitschenmast geschehen. Sind mehrere Fahrstreifen und ein Mittelstreifen vorhanden, so kann die Beleuchtung auch in der Mitte angeordnet werden. In diesem Fall sind dann beidseitige Leuchten vorzusehen.

Um eine Irritation der Verkehrsteilnehmer zu verhindern, sind die Beleuchtungen blendfrei auszubilden und einheitliche Farben zu verwenden. Durch falsch angeordnete Beleuchtungseinrichtungen können so genannte Tarnzonen im Straßenraum entstehen. Dabei handelt es sich um Bereiche, in der der Helligkeitskontrast zwischen einem Objekt (Fußgänger, parkendes Fahrzeug) und der Fahrbahn subjektiv nicht wahrnehmbar ist. Durch den Einsatz von Spiegelleuchten kann eine gewünschte Lichstärkenverteilung erzielt werden (Leuchtenabschirmung).

Sparmaßnahmen

Pflanzenbewuchs kann die Leuchtkraft einer Straßenlaterne erhelblich beeinflussen

Steigende Energiekosten und die Ziele zur Reduktion der Treibhausgase haben die für die Straßenbeleuchtung in der Regel zuständigen Gemeinden und andere Behörden dazu bewogen, Sparmaßnahmen zu ergreifen.

Energiebedarf

In Deutschland sind 2009 ca. neun Millionen Leuchten im Einsatz, die jährlich ca. vier Terawattstunden elektrische Energie aufnehmen, was etwa acht Prozent des gesamten Energiebedarfs in Deutschland entspricht.^[2]

Umweltbelastung durch Straßenbeleuchtung

Neben den mit dem Energieverbrauch verbundenen umweltschädigenden Wirkungen gibt es weitere Belastungen der Umwelt. Überflüssige, falsch montierte oder schlecht abgeschirmte Straßenlaternen verursachen Lichtverschmutzung, die sich nicht nur negativ auf die Fauna auswirkt,^[3] sondern auch die Menschen schädigen kann, etwa wenn Schlafzimmer nicht mehr ausreichend verdunkelt werden können oder durch Reizüberflutung.^[4] Daneben wird astronomische Forschung durch das im besiedelten Gebiet überall vorhandene diffuse Licht behindert und muss auf abgelegene Gebiete ausweichen.

Von Seiten des Umweltschutzes wird daher eingewendet, dass eine absolute Beleuchtung der Straße nicht die ganze Nacht notwendig sei. So reiche es aus, wenn zu den Hauptverkehrszeiten die Straßenbeleuchtung maximal sei.

Halbnachtschaltung

Verkehrszeichen 394 – Laternenschild, Laterne leuchtet nicht die ganze Nacht

Die Straßenleuchtennetze werden mit einphasigem Wechselstrom oder dreiphasigem Drehstrom gespeist. Schon seit langer Zeit wurde in Städten und Gemeinden die Möglichkeit geschaffen, durch Drehstromleitungen jeweils jede zweite oder dritte Straßenlampe abschalten zu können. Heute sind häufig in einer Leuchte zwei Leuchtmittel vorhanden, die unabhängig voneinander eingeschaltet werden können. In modernen Anlagen sind auch Steuergeräte, die die Spannung und damit die Helligkeit regeln, in den Lampenkörpern integriert und können so eine große Energieeinsparung ermöglichen.

Diese Maßnahmen zur Reduzierung der Straßenbeleuchtung auf die Hälfte für einen Teil der Nacht werden Halbnachtschaltung genannt.

Beleuchtungskörper, die nicht die ganze Nacht durchgehend leuchten, werden üblicherweise mit dem abgebildeten Hinweisschild (Verkehrszeichen 394) am Mastschaft in Augenhöhe gekennzeichnet.

Gefahren durch Sparmaßnahmen

Von Verkehrssicherheitsexperten gibt es jedoch auch Einwände gegen die Sparmaßnahmen durch Halbnachtschaltungen. Da in den meisten Laternen nicht jede Lampe ihren eigenen Reflektor hat, wird durch die verbliebene keine günstige Ausleuchtung erreicht. Wenn die Laternen für zwei Lampen konzipiert worden sind, so sollten sie auch mit beiden betrieben werden. Bei der Methode, durch Abschaltung jeder zweiten Laterne eine Einsparung zu erreichen, können „Dunkelzonen“ entstehen, in denen die Straße absolut schwarz ist und Objekte, Personen, offene Schachtdeckel oder andere Hindernisse von einem Kraftfahrer nicht mehr rechtzeitig erkennbar sind. Das Argument, dass jedes Auto über eine eigene Beleuchtung verfügt und man deswegen die Straßenbeleuchtung folgenlos reduzieren könnte, greift hier nicht, da das Abblendlicht nur für die Beleuchtung einer Distanz bis zu 40 m ausgelegt ist.^[5]

Beschwerden gegen die Sparmaßnahmen bei der Straßenbeleuchtung gibt es vielfach auch von der Bevölkerung und den Tourismusverbänden. Das Sicherheitsgefühl leidet, düstere Straßen oder Ecken wirken nicht einladend auf Gäste, die auf Reisen das Nachtleben genießen wollen. In immer mehr Städten lassen sich die Laternen deshalb per kostenpflichtiger SMS für eine Viertelstunde einschalten.^[6]

Normung

Bedarf nach Vereinheitlichung auf europäischer Ebene

In Deutschland ist die Norm für die Auslegung der Beleuchtung im öffentlichen Verkehrsraum die DIN 5044-1, die seit 1981 gilt und sich für die Straßenbeleuchtung als Stand der Technik etabliert hat.

Im Rahmen der europaweiten Harmonisierung aller technischen Vorschriften wurde die europäische Normungsorganisation CEN damit beauftragt, die technischen Anforderungen für die Straßenbeleuchtung auf ein gemeinsames europäisches Niveau zu bringen und zu vereinheitlichen. Es bestand Einigkeit darüber, eine gesamteuropäische Norm zur Straßenbeleuchtung zu erarbeiten. Basis der Norm sollten einerseits die einschlägigen Publikationen der Internationalen Beleuchtungskommission CIE und die Vielzahl nationaler Normen sein, andererseits bestand von vornherein das Ziel, auch neueste Erkenntnisse der Wissenschaft und Technik in das Normenwerk einfließen zu lassen.

Europäische Normung

Auf dieser Basis entstand die neue EN 13201 mit den Teilen 1 bis 4. Im April 2004 erschienen für Deutschland die Teile 2, 3 und 4 als Übernahme der Europäischen Normen mit der Bezeichnung DIN EN 13201-2 bis 13201-4. Auch die anderen Länder mussten eine neue nationale Norm erarbeiten, eine sogenannte Anwendungsnorm oder Restnorm, in der festgelegt wird, an welchen Stellen des Straßennetzes und unter welchen Randbedingungen die in EN 13201-2 definierten Gütekriterien anzuwenden sind. Damit werden sich die nationalen Anwendungsnormen weiterhin voneinander unterscheiden und in den einzelnen Ländern für die gleiche Anforderung verschiedene Beleuchtungsniveaus bedeuten. In Deutschland wird es nach Einführung der DIN EN 13201 keine Umrüstpflicht für Altanlagen geben. Die DIN EN 13201 ist jedoch bei der Planung von Neuanlagen und bei Sanierungen anzuwenden. Eine Restnorm der DIN 5044 (DIN 5044-1) wird alle Teile behandeln, die nicht in der neuen EN 13201 aufgenommen wurden. Seither ist die neue Norm anzuwenden.

In Österreich wurde durch die ÖNORM EN 13201 bis 13204 die alte ÖNORM 1050 abgelöst. Verbessert wird ich die bereits gültige ÖNORM O 1051 für so genannte Konfliktzonen, wie etwa Kreisverkehre oder Fußgängerübergänge.

Normen und Standards

Europa

• EN 13201 - Straßenbeleuchtung
  • Teil 1 Auswahl der Beleuchtungsklassen
  • Teil 2 Gütemerkmale
  • Teil 3 Berechnung der Gütemerkmale
  • Teil 4 Methoden zur Messung der Gütemerkmale von Straßenbeleuchtungsanlagen

Deutschland

• DIN 5044-1 - Ortsfeste Verkehrsbeleuchtung - Beleuchtung von Straßen für den Kraftfahrzeugverkehr, Allgemeine Gütemerkmale und Richtwerte
• DIN 13201-1 - Straßenbeleuchtung - Auswahl der Beleuchtungsklassen
• DIN 67523 - Beleuchtung von Fußgängerüberwegen (Zeichen 293 StVO) mit Zusatzbeleuchtung
• DIN 67524 - Beleuchtung von Straßentunnel und Unterführungen
• DIN 67528 - Beleuchtung von Parkplätzen und Parkbauten
• Richtlinien für die Beleuchtung der Verkehrsanlagen an Bundesautobahnen
• Richtlinien für die Beleuchtung in Anlagen für Fußgängerverkehr

Österreich

• RVS 09.02.41 Beleuchtung

Siehe auch

• Laterne

Literatur

• Herbert Liman: Mehr Licht. Geschichte der Berliner Straßenbeleuchtung. Haude und Spener, Berlin 2000, ISBN 3-7759-0429-8
• Alexander J. Schmidt, Martin Töllner: StadtLicht. Lichtkonzepte für die Stadtgestaltung. Grundlagen, Methoden, Instrumente, Beispiele. Fraunhofer IRB, Stuttgart 2006, ISBN 3-8167-6992-6
• Wolfgang Schivelbusch: Lichtblicke. Zur Geschichte der künstlichen Helligkeit im 19. Jahrhundert. Fischer Taschenbuch, Frankfurt 2004, ISBN 3-596-16180-0 (zur Kulturgeschichte der Beleuchtung des öffentlichen Raums)

Weblinks

• Portal zur Straßenbeleuchtung
• Informationen zur Straßenbeleuchtung mit LED-Technik

Einzelnachweise

1. ↑ Der Ausbau der Gasbeleuchtung in Wien abgerufen am 31. Oktober 2008
2. ↑ Handelsblatt, 30.04.2009, Seite A1
3. ↑ BUND: Insektenfreundliche Beleuchtung
4. ↑ Die Wiener Stadtpsychologin Cornelia Ehmayer in einem Interview mit der Wiener Zeitung zum Thema Straßenbeleuchtung: „In Großstädten herrscht Reizüberflutung, ich plädiere für Reizreduktion.“ (Wiener Zeitung, Ausgabe vom 7. April 2007, Seite 13)
5. ↑ Gefahren der Abschaltung jeder zweiten Leuchte (mit Abbildungen) [1]
6. ↑ wdr.de – Straßenbeleuchtung per SMS