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Physik missbraucht Licht - und weitere Märchen genormt
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Vor zwei Tagen hatte ich von einer Großtat berichtet, die ihresgleichen sucht (hier). Das gesamte Wörterbuch der Lichttechnik ist überarbeitet worden. Und wie!

Wie es geschehen sein soll, wollte ich gestern feststellen und fing mit dem Elementarsten an: Licht. Denn ohne Licht gäbe es die danach benannte Technik nicht. Ob es das Universum überhaupt gäbe, kann ich nicht zuverlässig behaupten. Vermutlich würde das Weltall ohne Licht nicht existieren. Wer sagt uns das? Z.B. ein älterer Herr, der die allgemeine und die spezielle Relativitätstheorie aufgestellt hatte, als er ein jüngerer Herr war. Aber auch Koryphäen wie Isaac Newton wußten davon. Deren Weltbild wurde sogar vom Licht geprägt, weil sich dieses durch das Weltall herumtreibt, ohne den seinerzeit bekannten Gesetzen der Physik Beachtung zu schenken. Man erfand eigens für die Erklärung einen Stoff, der das Weltall füllt, aber unsichtbar ist. Die Planeten ungebremst passieren lässt, aber elastischer ist als Stahl. Und vor allem eine solche kleine Masse hat, dass die gesamte Füllung des Universums keine Gravitation ausübt. Dieses Konstrukt stammt nicht aus einem Märchen, sondern aus den Hirnen solcher Koryphäen wie Isaac Newton. Der Stoff heißt Äther - dessen chemischer Bruder wurde einst zum Benebeln von armen Opfern benutzt.

Die Physik, die zu einem erheblichen Teil aus der Lehre um LIcht besteht - man denke nur an Einstein und Max Planck -, muss um ihre Vormachtstellung in der Wissenschaft bangen. Denn sie missbraucht Licht - und dem muss man mit allem entgegen treten, was man auftreiben kann. David würde z.B. mit einem Katapult antreten, die Lichttechnik macht es mit einer Norm. Seit dem 1.1.2021 wird Licht so definiert (ein Screenshot, damit keiner glaubt, das sei eine infame Lüge)

Sehr langsam zum Mitschreiben: Licht ist, anders als in der Physik geglaubt, nur die sichtbare Strahlung. Wenn andere, hier die Physik stellvertretend genannt, das behaupten, ist es ein Missbrauch des Begriffes Licht! Hier wackelt der Schwanz mit dem Hund. Sämtliche Menschen, die einen Beruf mit einem Bezug zu Physik erlernt oder studiert haben, kennen Licht als optische Strahlung. Das sind z.B. Mediziner, die praktisch alle Bereiche der Strahlung für Therapiezwecke benutzen. Oder Chemiker, die Physik studieren müssen, um Chemiker werden zu dürfen. Etwas größer dürfte die Schar der Ingenieure ausfallen, die allesamt mehrere Semester Physik studieren. Sogar der völlig ahnungslose Mensch, der sich in die Sonne legt, um deren Licht zu genießen, weiß dass in dem Licht mehr drin ist als sichtbare Strahlung. Ansonsten hat er einen Hintern wie ein Pavian und denkt nunmehr garantiert anders über Licht. Wenn es nur beim Hintern bliebe!

Seit dem Jahr 1924 tickt die Lichttechnik anders. Seit 1938 hat sie den Begriff Licht für sich eingenommen und sehr eigentümlich definiert. Jetzt hat sie einen Riesenwurf gemacht - und ist beim Alten geblieben: Die Physik liegt falsch. Und mit ihr alle, die sich je damit beschäftigt haben. Mit Ausnahme der Lichttechniker, die das International Wörterbuch der Lichttechnik nicht nur kaufen, sondern auch noch lesen.

Ist HCL eine Marketingbegriff oder Technologie?
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Endlich ist es mir gelungen, eine der großen Geheimnisse der Geschichte der Menschheit aufzuklären. Wie kommen die Begriffe zustande, mit denen man in der Lichttechnik so um sich wirft? Z.B. mit dem Kürzel LED. Was bedeutet das? Aus dem Munde, Pardon aus der Feder, eines Experten, der ein großes Werk vollbracht hat, hört sich das so an: "Eines der Probleme, die wir mit dem Begriff LED hatten, ist der Umstand, dass er sich nicht nur auf das physische Bauteil bezieht, sondern auch die Technologie beschreibt, was zu zu diesen Diskussionen führte. Wir mussten auch auf Aspekte der Einheitlichkeit der vielen anderen Begriffen achten, die auf LED basieren, nicht nur auf die Stimmigkeit des Begriffs LED selbst." Gab es da etwa Unstimmigkeiten?

Der Protagonist ist Wei Zhang vom IEC/TC 34 und hat mit Peter Zwick, technischer Leiter der CIE, und Joanna Godwin zusammen ein gewaltiges Werk vollbracht: die "Komplette Überarbeitung der Beleuchtungsterminologie", so bezeichnet auf der Website des DKE NORMEN.MACHEN.ZUKUNFT (hier). Ich will niemandem Angst machen, aber die "Beleuchtungsterminologie" ist nicht von Pappe. Die Version, die ich kenne, ist etwa 4 cm dick. Diese wurde einst einvernehmlich vom IEC ausgegeben und trug die Nummer IEC 60050-845. 845 bezeichnete alle Begriffe, die was mit Sehen und Beleuchtung zu tun hatten. Da IEC viel mehr zu tun hat, als sich nur mit Beleuchtung zu beschäftigen, veröffentlicht sie viele andere Teile. Ich weiß nicht wie viele, aber es sind sehr viele. IEC 60050-845 war zuletzt 1987 gedruckt worden. Man musste 2016, 2019 und 2020 kleinere Korrekturen veröffentlichen. Das reichte anscheinend nicht.

So lese ich "Eine unserer Hauptaufgaben war es, die Begriffe und Definitionen für LED zu vereinheitlichen. Dies betraf nicht nur den Begriff LED an sich, sondern auch andere Begriffe wie LED-Modul, LED-Package usw. Es gab etliche Diskrepanzen zwischen der Praxis der IEC und dem, was die CIE in einem 2015 veröffentlichten Anhang zu ihrem Internationalen Wörterbuch der Lichttechnik festgelegt hatte. Es waren viele Besprechungen erforderlich, um diese Differenzen zwischen uns zu klären." (hier)

Lesen ist eine Sache, denken eine andere. Ich denke mal, dass die IEC und die CIE, einst ein Herz und eine Seele, die Kontrolle über die LED (mal Diode, mal Technologie) verloren haben. Im Jahre 2015 waren Begriffe genormt worden, die wohl so nicht hätten genormt werden dürfen. Und nun das! Schlagzeile "LED als Herausforderung". Ich denke, die Herausforderung besteht seit etwa 25 Jahren.

"Eine weitere Herausforderung bestand außerdem darin, Terminologie zu vermeiden, die in der Öffentlichkeit verwendet wird, jedoch eher Marketingzwecken dient als der Beschreibung der Technologie", so Zwick. „Genau wie bei “Smart Lighting“ ist „Human Centric Lighting“ eher ein Begriff des Marketings als ein technischer Begriff. Wir haben beschlossen, der CIE und ISO/TC 274 zu folgen, und stattdessen den Begriff “Integrative Lightingeinzuführen." Da bin ich aber beruhigt. Weg mit dem Marketingbegriff "Human Centric Lighting" hin zu … Was denn? Haben Sie noch nie gehört, was "integrative Lighting" ist? Da stehen Sie nicht allein, denn von 7,89 Milliarden lebender Menschen kennen einige Hundert diesen Begriff. Der wurde in Januar 2021 veröffentlicht. Ebenso ein Novum wie "Lichtqualität".

Während der Lichtqualität eine an den Maßstäben der CIE gemessen steile Karriere bevorsteht, die für die Definition 105 Jahre gebraucht hat, und zum Ausfüllen noch paar Jährchen brauchen wird, wird "integrative lighting" wohl ewig unverstanden bleiben. Jedenfalls in Deutschland. Hier bedeutet integrative Beleuchtungsplanung die gemeinsame Berücksichtigung von Tageslicht und Kunstlicht, während "integrative lighting" bedeutet, man müsse neben der Helligkeitswirkung zum Sehen auch die Wirkungen auf die Biologie des Menschen betrachten. Also  was man hätte seit 100 Jahren tun müssen. Warum bleibt Tageslicht unberücksichtigt? Weil Menschen 90% ihrer Zeit in Gebäuden verbringen (hier). Für die paar Stunden im Jahr, die sie im Freien verbringen, können sie eine Sonnenbrille aufsetzen oder nachts auf die Straße gehen wie Frauen in Saudi Arabien.

Visuelle, gesundheitliche und ökologische Vorteile von Fenstern in Gebäuden am Tag

Hurra! Jemand will die Fenster endlich aufwerten. Vor drei Tagen hatte ich ein sehr häufig zitiertes Papier kommentiert, in dem stand: "Feldstudien unter Büromitarbeitern besagen, das Menschen ein Fenster haben wollen." (hier). Ob das des Gedanken Vater war, kann ich nicht behaupten. Bemerkenswert ist, dass man 50 Jahre nach der Feststellung, Fenster seien überflüssig, weil man Räume ohne diese besser beleuchten und klimatisieren kann, und noch eine bessere Akustik obendrein bekommt, anfängt die Vorteile von Fenstern wissenschaftlich zu untersuchen.

Allerdings nur am Tage. Denn nachts sind Fenster echt überflüssig. Die saugen förmlich das Licht aus dem Innenraum und mischen es draußen mit der Dunkelheit. So erzeugen sie Zwielicht. Und wenn man sie aus Versehen offen lässt, schneien Einbrecher hinein. Von Fledermäusen ganz zu schweigen. In einem Gruselroman, dem echten Dracula-Buch von Bram Stoker, kriechen die Vampire durch die Fensterritzen als Nebel in die Bude und nehmen da drinnen ihre gruselige Gestalt an. Brrrr!

Die CIE hat sich der Aufgabe angenommen und ein TC gegründet. TC heißt Technical Committee und ist sehr mächtig. Nur noch JTC, also Joint TC, sind mächtiger. So zeichnet sich z.B. ISO/IEC JTC1 verantwortlich für 3278 internationale Standards, die nicht von Pappe sind. Ohne die kann keiner etwas auf dem Computer schreiben, weil sie die Fonts normen. Videos u.ä. wären nur analog möglich, weil sie die MPEG-Standards produziert haben. Smart cities, cloud computing, autonome Fahrzeuge … Da die Fenster immer mehrere Seiten haben, wurde für sie auch ein JTC gegründet. Mit drei guten Experten als Führung. Das war in 2013. Eigentlich hätte man vier TCs gründen müssen. Denn Fenster haben auch Nachteile am Tag. Und Vorteile in der Nacht (zumindest in Bayern, fensterln). Die Nachteile würde ich auch durch ein TC bearbeiten lassen.

Im Jahre 2021 hatte der Berg zwar mächtig gekreist, aber nicht mal ein Mäuschen geboren. Das TC wurde ohne Ergebnis geschlossen. So bleibt vorerst mal der Verantwortliche für den Durchblick der Fensterputzer.

Lichtqualität tut not - Was uns die Vergangenheit lehrt
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Soeben fand ich auf Google Scholar ein monumentales Dokument zu Lichtqualität. Es wurde immerhin in 276 wissenschaftlichen Artikeln zitiert. Und die Autorin kämpft heute sogar um noch mehr Ehren. Sie ist in den USA und in Kanada ziemlich hoch dekoriert. Der Artikel heißt "Determinants of lighting quality II : research and recommendations", und die Autoren Veitch, J.A. und Newsham, G.R. Er stellt das Wissen über die Lichtqualität gegen Ende des Millenniums dar (Jahrgang 1996).

Mir fiel zunächst auf, dass unter den 170 Artikeln kein einziger deutscher war. Kann es sein, dass wir in ca 50 Jahren Gemeinschaftstagung "deutsprachiger" Länder (Deutschland, Österreich, Schweiz, Niederlande) nichts zur Lichtqualität haben verlauten lassen, das zitierfähig wäre? Kann sein. Dafür hat die Autorin 11 Papiere aufgelistet, auf denen sie als erste Autorin steht. Bei weiteren 5 ist sie Mitautorin. 28 Artikel stammen aus Lighting Research and Technology. Dessen Chefredakteur Peter Boyce wird 29 Mal zitiert, die Autorin selbst steht - naturgemäß erst einmal als Autorin - und weitere 49 Mal in dem Werk. Ach, ja, Rea steht auch 30 Mal in dem Papier. Also wird die Lichtqualität wohl wesentlich durch die genannten bestimmt. Oder?

Zunächst eine gerade in diesen Tagen diskutierte Erkenntnis: Biologische Wirkungen erfordern hohe Beleuchtungsstärken. Wenn man von einer minimalen Dosis für gesundes Licht ausgeht, wäre das Tageslicht der effizienteste Lieferant. Außer in Winter an manchen Orten. Exakt 25 Jahre nach diesem Bericht verlangten führende Chronobiologen just eine Minimaldosis am Tage (hier). 1:0 für die Autorin.

Eine dem deutschen Leser etwas komisch vorkommende Feststellung: Feldstudien unter Büromitarbeitern besagen, das Menschen ein Fenster haben wollen. (Dazu 1 Literaturstelle) In Deutschland hat seit 1975 jeder Arbeitnehmer laut Arbeitsstättenverordnung ein Recht auf eine Sichtverbindung über eine klar verglaste vertikale Fensteröffnung. Wurde in den 1960ern von meinem Kollegen Georg Roessler ermittelt. Und von unserem Chef Prof. Krochmann an den Mann gebracht, sprich in die Politik. Damals sprach sich die gesamte Lichtforschung dagegen aus. 1:1 - die nicht berücksichtigte deutsche Literatur war wohl früher und gründlicher. Unsere Arbeit "Licht und Gesundheit" mit 4.500 untersuchten Arbeitsplätzen hatte sogar 1990 den Grund dafür nachgewiesen: Je weiter ein Arbeitsplatz vom nächsten Fenster entfernt ist, desto häufiger gibt es gesundheitliche Beschwerden. An der Sprache kann es nicht gelegen haben, denn die Studie gibt es seit 1991 auch in Englisch.

Diese Erkenntnis wird einem bekannt vorkommen: Der Zugang zu einem Fenster scheint wichtiger zu sein als Information über die Zeit als die Versorgung mit einer Beleuchtungsstärke. Dazu gibt es viele Gerichtsurteile in Deutschland zu dem Thema Sichtverbindung. 1:2 Wir brauchen keine neue Literatur. Die Sache war 1975 erledigt.

Das hier kommt nicht nur Lichttechnikern bekannt vor: Die erforderliche Fenstergröße hängt von einem akzeptablen Minimalwert für die Tagesbeleuchtung ab sowie von der Größe und Form des Raums.  (2 Literaturstellen). In jeder deutschen Landesbauordnung steht nicht nur diese Erkenntnis, sondern auch die Werte dazu, die der Architekt berücksichtigen muss. Ich denke, damit haben die deutschen Behörden vor dem Krieg schon angefangen. Nicht vor dem II. Weltkrieg, sondern etwa 1910. Kein Wunder, dass die Expertin keine deutsche Literatur dazu gefunden hat. 1:3 Wenn man was wissen will, können wir die Erkenntnisse aus dem Museum holen.

Zu Lichtqualität lautet das Ergebnis wie folgt: Bislang (also bis 1996) konnten wir nur herausfinden, dass bestenfalls allgemeine Aussagen zu Lichtqualität möglich sind. 2018 schrieb sie in ihrem Bio, dass sie dafür sorgen werde, dass die CIE die Lichtqualität in ihrem Wörterbuch definiert. Sie, die CIE, hat im Januar 2021 (hier und da). Ein Jahrhundert und paar Zerquetschte nach ihrer Gründung. Wie sieht es bei uns aus? Es gibt eine umfangreiche LiTG Broschüre dazu (hier). DIe ist älter als die CIE-Definition. Zudem besteht die CIE-Definition aus einer bloßen Kopie des Qualitätsbegriffs aus der Qualitätswissenschaft und ISO 9000. Das Wichtigste ist aber dies: DIN 5035 hat den Qualitätsbegriff in die Lichtdomäne schon 1935 eingeführt (hier). Sie hießen allerdings Gütemerkmale. Und die Qualitätsziele hießen: Schönheit, Gesundheit bei akzeptabler Wirtschaftlichkeit. Ich würde sagen, 1:4 mindestens.

Dies hier würde die Expertin nie mehr schreiben: Es wird allgemein geglaubt, dass das Lichtspektrum für die Leistung, Wohlbefinden und Gesundheit wichtig sei. Die Literatur unterstützt den Glauben nicht. Sie hatte einige Jahre davor eine Studie geschrieben, dass die positive Wirkung von Vollspektrum mehr oder weniger Einbildung sei. Jetzt sitzt sie in einem Expertengremium, das die Abhängigkeit der melanopischen Beleuchtungsstärke vom Spektrum genormt hat (hier). Dann lag halt die gesamte LIteratur halt daneben. Reicht 1:5?

Dies würde ihr heute gewaltig um die Ohren gehauen werden: Bestimmte wichtig scheinende Aspekte werden in der Praxis kaum erwähnt. So gibt es eine einzige Quelle (NUTEK, 1994), die elektronische Vorschaltgeräte empfiehlt, um die Störungen durch Flimmern zu beseitigen. Dabei hat sie in diesem Bericht den Autor Wilkins, der den Effekt eindrucksvoll nachgewiesen hat, sieben Mal zitiert. Dummerweise nicht die relevante Publikation. Wilkins hatte in einem Hochhaus festgestellt, dass in höheren Etagen (= größerer Tageslichtanteil) Menschen weniger Kopfschmerzen erlebten als in unteren. Die Differenz verschwand, als die Vorschaltgeräte durch elektronische ersetzt wurden. 1:6

Die folgende Aussage würde in einem üblichen Büro vom Fluchen bis Flaschenwürfen diverse Reaktionen hervorrufen. Allerdings keine positiven: Individuelle Regelung der Beleuchtung wurde als eine generelle Verbesserung empfohlen. Die wissenschaftliche Literatur zeigt, dass eine persönliche Kontrolle nicht immer vorteilhaft ist. Man besuche nur Arbeitsräume, deren Beleuchtung vom Computer gesteuert wird und erzähle, dass fände man toll. Falls man da heil rauskommt, kann man sich weiteren Abenteuern widmen. Als Experte ist man aber verbrannt. 1:7

Last not least: Die Lichtqualität wurde unter Beleuchtungsexpeerten seit mehr als zwei Jahrzehnten oder mehr diskutiert, allerdings ohne Erfolg. Nur wenn die Empfehlungen für eine gute Beleuchtungspraxis nicht nur auf Energiesparen beruhen, sondern eine gute Qualität i.S. menschlicher Bedürfnisse bedeuten, kann man von einem Erfolg sprechen. (Amen). Das war 1996. Im Jahre 2021 veröffentlichte die CIE den folgenden Begriff: 17-29-029: degree of excellence to which the totality of lighting characteristics fulfils user needs and expectations or other applicable requirements. 2:7

Der Laie mag fragen, was denn andere anzuwendende Anforderungen seien. Kaufen Sie einfach die Norm DIN EN 12464-1, wenn der Preis feststeht (dürfte so um 140 € werden). Dort werden Sie in über 50 Tabellen Tausende Anforderungen finden bis zur Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke an den Decken von Ankunftshallen (hier). Danach kommen Ihre Bedürfnisse. Pardon, danach kommen erst einmal die Überlegungen zu melanopischen Beleuchtung. Aber dann kommen wirklich Ihre Bedürfnisse.

Licht verstehen - Können vor Lachen

Was macht man eigentlich, wenn man etwas verstehen will, was man praktisch seit seiner Geburt kennt? Eigentlich nichts, weil man davon ausgeht, man verstehe Dinge, die man so lange kennt. Deswegen gibt es keine Schulung für Leute, die eine Familie gründen wollen. Auch keine für die Liebe. So gesehen, muss man Licht nicht verstehen lernen. Wenn man sich aber etwas Mühe gibt, merkt man, dass es viel zu verstehen gibt, was man weder so einfach lernt noch außerhalb des Gebietes Licht antrifft. Es gibt Wissen, das auf diesem Gebiet endemisch ist - also woanders nicht vorkommt.

Ich weiß nicht, was alles unter diese Rubrik fällt. Ein Begriff gehört auf jeden Fall dazu. Und es gibt garantiert keinen entsprechenden Begriff auf einem anderen Gebiet. Das ist die Leuchtdichte, und sie ist zugleich das Wichtigste. Denn zum Sehen gehört die Leuchtdichte wie die Luft zum Atmen. Und jeder sieht seit seiner Geburt Leuchtdichten. Sie müsste eigentlich die "SI"-Einheit sein, die die Lichttechnik repräsentiert. Dummerweise ist es die Lichtstärke. Das ist aber eine andere Story. Was ist die Leuchtdichte?

Wer wissen will, was die Leuchtdichte ist, wird auf der Seite von CIE bedient. Und ob! Was die sagt, sieht man unten. Früher gab es etwa dasselbe auch in Deutsch. Seitdem sich die CIE von den Elektrikern abgespalten hat, deren Vokabular in mehreren Sprachen einheitlich definiert wird, gibt es die Leuchtdichte nur noch in Englisch. Und mit einem großen Unterschied zu früher: bei jeder Größe, die Sie unten sehen, steht ein Index "v" dahinter. Den finden Sie in der gesamten Literatur nicht, die vor der Erkenntnis veröffentlicht wurde, dass Licht nicht nur dem Sehen dient. Der Index "v" bedeutet "visuell". (Man  muss vielleicht die alte Literatur komplett einstampfen und neu drucken, weil dort "v" für "vertikal" benutzt wurde.)

Wenn Sie das begriffen haben, fehlt Ihnen kaum noch was, um den Begriff Leuchtdichte zu verstehen. Sie müssen sich nur noch erklären lassen, warum eine Definition 10 Anmerkungen braucht. Wenn Sie davon nur eine einzige verstehen, wissen Sie mehr als die meisten Lichttechniker, so z.B. Note 1. Am besten versuchen Sie sich an Note 5. (Wetten, dass Sie nicht wissen, was basic luminance, also Grundleuchtdichte ist?)

Hier ist die wunderbare Definition der (visuellen) Leuchtdichte. Wenn Sie diese heil überstanden haben, kann Ihnen Ihr Psychotherapeut erklären, wie die melanopische Leuchtdichte geschrieben wird. Ob davon auch eine als melanopische Grundleuchtdichte gibt, kann ich Ihnen leider nicht sagen.