Technik kurz erklärt Die Entwicklung der Fahrradbeleuchtung

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In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir regelmäßig Meisterwerke der Konstruktion und besondere Entwicklungen vor. Heute: die Fahrradbeleuchtung.

In Deutschland beginnt die Geschichte der Fahrradbeleuchtung im 19. Jahrhundert mit Kerzen und Öllampen am Fahrrad – Lösungen, die zwar leuchten, aber in der Dunkelheit nur begrenzt Orientierung bieten. Anfang des 20. Jahrhunderts setzen sich Karbidlampen durch.

Karbidlampe erhöht Leuchtkraft

Die Karbidlampe nutzt Acetylen, das bei der Reaktion von Kalziumkarbid (CaC2) mit Wasser entsteht. Ihr Aufbau umfasst zwei gasdicht verbundene Gefäße: Im unteren befindet sich das Karbid, im oberen das Wasser. Eine fein regelbare Tropfvorrichtung dosiert das Wasser in das Karbidgefäß und setzt die exotherme Umwandlung zu Acetylen in Gang. Das Gas strömt zum Brenner, tritt durch eine möglichst kleine Düse mit hoher Geschwindigkeit aus und verbrennt mit heller, etwa 1960 °C heißer Flamme weitgehend rückstandsfrei. Pro Achtstundeneinsatz werden etwa 250 g Karbid verbraucht; als Rückstand fällt Kalziumhydroxid an. Die Brenndüse besteht üblicherweise aus hitzebeständigem Speckstein, eingefasst in eine Messinghülse. Ein aufsteckbarer Reflektor aus vernickeltem oder verchromtem Blech, Aluminium oder Messing lenkt und streut das Licht.

Gegenüber Öllampen bietet die Karbidlampe eine rund zehnfache Leuchtkraft und reagiert wenig empfindlich auf Zugluft. Daher wurde sie auch im Bergbau genutzt.

Dynamo elektrifiziert Fahrradleuchten

Der entscheidende Schritt zur verlässlichen Beleuchtung ist jedoch die Elektrifizierung. Der Dynamo markiert diesen Umbruch. Seitenläuferdynamos werden an Gabel oder Rahmen montiert und laufen auf der Reifenflanke mit. Die Reibung am Reifen setzt das kleine Aggregat in Rotation und erzeugt Strom für Scheinwerfer und Rücklicht.

Das Prinzip ist robust und unabhängig vom Akku – in der Praxis aber mit Schwächen: Bei Nässe rutscht die Rolle schon mal durch, der Verschleiß ist hoch, und die Montage kann fehleranfällig sein. Mit Glühfadenlampen bleibt die Lichtausbeute zudem bescheiden.

• Erste Dynamo-Scheinwerfer lieferten ungefähr vier Lux,

• spätere LED-Varianten auf dieser Basis kamen auf bis zu 17 Lux

Aus heutiger Sicht beinahe dunkel. Auch Halogenlampen verbessern zwar das Gesehenwerden, sorgen aber noch nicht für souveräne Nachtsicht. Heute werden Seitenläufer kaum noch verbaut und selbst an günstigen Rädern vom Nabendynamo abgelöst wurden.

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Die Entwicklung der Dynamomaschine

Neue Lichtquellen entstehen

Parallel reifen neue Lichtquellen. Ein Meilenstein ist die Gasentladungstechnik: 2006 kommt ein Scheinwerfer mit 130 Lux auf die Straße, offiziell für den Verkehr zugelassen. Eine Gasentladungslampe ist ein Leuchtmittel, das Licht durch eine elektrische Entladung in einem gasgefüllten Glaskolben erzeugt. Zwischen zwei Elektroden beschleunigt ein angelegtes elektrisches Feld freie Elektronen, die mit Gasatomen kollidieren, sie ionisieren und bei der Rückkehr in niedrigere Energiezustände Strahlung emittieren. Je nach Gasfüllung und verwendeten Materialien entstehen charakteristische Wellenlängen im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich:

• Leuchtstofflampen nutzen Quecksilberdampf und einen Leuchtstoff zur Erzeugung weißen Lichts und gelten als effizient.

• Natriumdampflampen arbeiten als Niederdruckvariante mit orangefarbenem Licht oder als Hochdruckversion mit breiterem Spektrum und dienen häufig der Straßenbeleuchtung.

• Halogen-Metalldampflampen liefern helles, farbtreues Licht für Bühnen und Stadien.

• Xenonlampen erzeugen tageslichtähnliches, helles Licht und werden vor allem in Fahrzeugscheinwerfern eingesetzt.

LED markiert Quantensprung

Den eigentlichen Quantensprung markiert jedoch die LED. 2004 erhält in Deutschland der erste LED-Scheinwerfer die Zulassung. Seither steigt die Performance rasant, während Effizienz und Regelbarkeit zulegen. Moderne LED-Scheinwerfer erreichen heute teilweise bis zu 300 Lux. Wichtig ist dabei die Unterscheidung der Messgrößen:

• Lumen beschreibt den Lichtstrom, also wie viel Licht eine Quelle nach allen Seiten abstrahlt.

• Lux hingegen gibt die Beleuchtungsstärke auf einer definierten Fläche an. Ein Lux entspricht einem Lumen pro Quadratmeter in zehn Meter Entfernung gemessen.

Für den Alltag relevant: Die StVZO verlangt, dass Fahrradscheinwerfer mindestens zehn Lux erzeugen.

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Die Entwicklung der LED-Leuchte

Wie LED funktioniert

Eine LED ist eine lichtemittierende Diode, die in einem dotierten Halbleiterkristall bei angelegter Vorwärtsspannung Licht durch Elektrolumineszenz erzeugt. Elektronen werden beschleunigt, rekombinieren mit Löchern und senden Photonen aus. Der LED‑Chip sitzt auf der Kathode, ist über einen Bonddraht kontaktiert, in einer Reflektorwanne platziert und von einer Kunststofflinse geschützt, die das Licht verteilt und den Wirkungsgrad erhöht. Die Lichtfarbe wird durch Dotierung und Energielevel der Halbleiterschichten bestimmt.

Multicolor‑LEDs mischen Rot, Grün und Blau. Weißes Licht entsteht oft durch blaue Chips mit gelblicher Phosphorschicht. Optische Elemente wie Streulinsen und Diffusionsscheiben legen Abstrahlwinkel und Lichtverteilung fest. LEDs erreichen typischerweise 20.000 bis 30.000 Betriebsstunden.

Leuchten mit unterschiedlichen Funktionen

Mit der LED ziehen zudem Funktionen ein, die zuvor aus der Automobilwelt bekannt waren. Schon 2010 kommt Tagfahrlicht ans Fahrrad. Zuvor hatte sich die Technik Schritt für Schritt weiterentwickelt:

• 1989 wird erstmals ein Rücklicht für die Gepäckträgermontage zugelassen;

• 1992 folgt ein Rücklicht mit Standlicht,

• 1999 ein Scheinwerfer mit Sensortechnik für die automatische Lichtschaltung.

In den 2010er-Jahren wird das Funktionsspektrum dann richtig breit:

• 2011 kommt ein Rücklicht mit Bremslichtfunktion,

• 2018 Fernlicht,

• 2022 Kurvenlicht – und

• seit Juni 2024 sind Blinker für Fahrräder und E‑Bikes zugelassen.

Nicht jede Innovation ist sofort alltagstauglich verfügbar, denn Regulierung gibt das Tempo mit vor: Akku- und batteriebetriebene Scheinwerfer und Rücklichter sind beispielsweise erst seit 2013 in voller Breite erlaubt (zuvor nur für Räder unter elf Kilo).

Zulassung des Kraftfahrt-Bundesamtes nötig

Dass diese Technik auf deutsche Straßen darf, ist kein Selbstläufer. Scheinwerfer für Fahrräder und E‑Bikes benötigen die Zulassung des Kraftfahrt-Bundesamts. Erkennbar ist das an der K‑Nummer: einer Wellenlinie, einem großen K und einer Ziffernfolge. Selbst die Anbauhöhen sind festgelegt: Scheinwerfer müssen zwischen 40 und 120 Zentimetern montiert sein, Rücklichter zwischen 25 und 120 Zentimetern. Solche Normen sorgen dafür, dass Licht dort ankommt, wo es hingehört – auf die Straße vor dem Rad und in das Sichtfeld anderer Verkehrsteilnehmer.

So erzählt die Fahrradbeleuchtung eine klare technische Entwicklung: vom offenen Feuer zur elektro-mechanischen Stromquelle, von Gasentladung zur LED – immer mit dem Ziel, nachts weiter zu sehen und besser gesehen zu werden. Was als Ölfunzel begann, ist heute ein präzise geregeltes System, das Licht effizient formt, Funktionen intelligent steuert und unter klaren Regeln für Sicherheit im Straßenverkehr sorgt.

Quellen:

www.pd-f.de

www.museum-weilburg.de

www.elektriker.org

www.vattenfall.de

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