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Gestern sinnierte ich über das Bonus-Malus-System, das für die Beleuchtung eingeführt wurde. Dabei erwähnte ich ein Reizwort für alle Kinder seit über einem Jahrhundert, somit für alle Erwachsenen, den Spinat. Der sieht so schön grün aus, weil er alles Grüne von sich weist. Der Wald und die Felder sehen so grün aus, weil die Pflanzen das Licht anders sehen als Menschen. Für diese, und nur für diese, ist die schöne Kurve gemacht, die man bündelweise aus dem Internet laden kann. Dummerweise richten sich auch die Glasmacher, die unsere Häuserfassaden liefern, auch daran, und …? Schneiden aus dem Sonnenlicht genau diejenigen Teile weg, die das Gesunde vom Licht ausmachen. Rot und Blau werden abgeschnitten, wenn nicht gänzlich beseitigt. Das Weggelassene deckt sich zudem mit dem Licht, das die die Pflanzen im Innenraum brauchen. Das Durchgelassene sieht dann grünstichig aus. Das braucht weder die Beamtenpalme noch der Beamte. Büros, die von außen wie ein Aquarium aussehen, sind energetisch optimiert. Ansonsten nicht.

Oben links sieht man den Unterschied zwischen dem, was Licht für das menschliche Auge ausmacht und was für das Pflanzenwachstum benötigt wird. Präzise gesagt, das Absorptionsspektrum des Chlorophyll. Zum Wachstum der Pflanze allgemein - später. Rechts davon sieht man, was ein Hersteller daraus macht, und zwar mit Hilfe von LED. Dieses Leuchtmittel unterscheidet sich sehr wesentlich von herkömmlichen Lampen. So war z.B. die Glühlampe immer an eine bestimmte physikalische Gesetzmäßigkeit gebunden, an das Plancksche Strahlungsgesetz. Man kann sie zwar manipulieren, dass sie z.B. viel und weißeres Licht ergibt - Potzblitz - dafür sehr schnell stirbt, oder sehr sehr lange lebt - z.B. 120 Jahre (hier) - und dafür schön rot glüht. Auch Entladungslampen, egal wie willig sie sind, benehmen sich ansonsten störrisch und senden Strahlen aus, die sie nicht aussenden dürfen (z.B. UV von HMI-Lampen).

LED sind im Prinzip monochrome Strahler, also ziemlich einfarbig. Will man ein gewünschtes Spektrum erzielen, so kann man verschiedene von Ihnen kombinieren und mit Leuchtstoffen jonglieren. Und das klappt gezielt. Also kann man das Spektrum von dem mittleren Bild, lupenrein an das Chlorophyll angepasst, herstellen und daher auch kaufen. Licht ist das aber nicht. Eine Reihe Hersteller, z.T. sehr spezialisiert, bieten LED-Spektrum genau für Freunde gepflegter Botanik an. Die Marken will ich nicht nennen, aber dass ihr Konzept funktioniert. Hingegen kann eine ansonsten sehr gepflegte Büro- oder Wohnumgebung sehr ungepflegt wirken, weil sowohl das Tageslicht (s. Bemerkung zu Fassaden oben), als auch das elektrische Licht (LED aber normal) dazu führen, dass die früher prägende Gestalt der Beamtenpalme leider nicht mehr so prägend ausschaut. (Anm.: Ich konnte in keinem Büro mehr die Beamtenpalme finden und fotografieren. Sie müssen sich deswegen mit der traurigen Gestalt der Yucca Palme hier zufrieden geben. Diese verdankt ihre Gestalt tatsächlich jahrelanger Bestrahlung mit ungeeigneten Lampen in einem Bürohaus.)

Leider, leider sieht ein für Pflanzen und Gemüse optimal beleuchtetes Ambiente nicht sehr einladend für Menschen aus.

Man muss noch ein letztes Wort zum Bedarf von Pflanzen bezüglich Licht verlieren. Würde sich deren Bedarf ausschließlich am Chlorophyll richten, wäre zu überlegen, warum sich um Gottes Willen die gesamte Botanik so unter der Sonne entwickelt hat. Die Antwort ist, dass zwar das Chlorophyll eine der wichtigsten Grundlagen des Lebens auf Erden bildet, aber nicht die alleinige. So kann man allein durch unterschiedliche Betonung der blauen oder roten Seite, den Pflanzen das Gefühl eine anderen Jahreszeit vermitteln. Dann wachsen sie bei zu viel UV anders (buschig, gedrungen) als bei zu viel rot (elend lang). Also mal schnell hoch, mal kleingedrungen. Da ich bei den Recherchen viele Diskrepanzen in den einzelnen Aussagen festgestellt habe, gebe ich nur den Hinweis, dass man mit dem hier gezeichneten Spektrum allein nicht hantieren soll. Also weiter recherchieren. Man muss nicht unbedingt Vertical Farming oder 3-D-Farming betreiben wollen, um die Sache brennend interessant zu finden. Eine grüne Wand in der Wohnung oder bereits ein einziger Blumentopf, aus dem man eine Pflanze ziehen will, genügt als Anlass.

Übrigens, den schönen Pflanzen, die Sie beim Gärtner kaufen und bei Ihnen trotz bester Pflege schrumpeln, könnte es an passendem Licht mangeln. Der Gärtner zieht die in dem passenden Lichtmilieu hoch. Und lässt sie schön blühen. Wenn Sie etwa wie das Vorstandsmitglied des Fachverbandes Raumbegrünung und Hydrokultur in Berlin denken und immer 500 lx Licht für optimal halten, kommen Sie garantiert auf keinen grünen Zweig. Wirklich garantiert! Denn was in Lux gemessen wird, ist nur das Licht, was man irrtümlicherweise für Menschen definiert hat. (mehr dazu hier). Zudem gibt es neben der Photomorphogenese (oben etwas erklärt) noch den Photoperiodismus. Photoperiodismus bezeichnet das Phänomen, dass Pflanzen auf unterschiedliche Weise auf die Länge der Licht- und Dunkelperioden reagieren. Einige Pflanzen blühen nur, wenn die Dauer der täglichen Belichtung unter einem kritischen Wert liegt (Kurztag-Pflanzen); andere dagegen blühen nur, wenn das tägliche Licht über diesem kritischen Wert liegt (Langtag-Pflanze). Der Prozess des Photoperiodismus wird auch durch die Wellenlänge des Lichts beeinflusst, wie die Photomorphogenese auch. Wie? Das steht im Stammbuch der Pflanze geschrieben - und wird niemandem verraten.

Bitte allen verraten: Wenn ganz große Experten den Lichtbedarf von Pflanzen in Lux messen oder empfehlen, so und so viele Lux für Beleuchtung zu nehmen, sind sie ganz kleine Lichter. Dann lieber jemanden mit dem grünen Daumen fragen.

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In einigen Blogs hatte ich das Thema "Licht" behandelt, das von der CIE als Teil der Sonnenstrahlung definiert ist, der eine Sehempfindung hervorruft. Das ist so seit mindestens 1938, als das Internationale Wörterbuch für Beleuchtung erschien. Diese Definition haben allerdings nur die Lichttechniker akzeptiert. In der Physik, der Medizin und im allgemeinen Gebrauch gilt sie nicht. Licht im Allgemeinen ist "optische" Strahlung, d.h. Alles, was sich mit optischen Instrumenten einfangen oder messen lässt. Dazu gehört UV wie IR. Im Kurzwelligen fängt der Bereich an mit UV-C Strahlung, die allerdings tödlich wäre, würde die Atmosphäre sie durchlassen. Und endet bei den Radiowellen.

Warum man etwas, was jeder kennt, und mit der sich viele Disziplinen von Physik zur Landwirtschaft befassen müssen, anders definiert als alle verstehen, muss einem erklärt werden. Die Pflanzen leben nach der "umgekehrten V(ƛ)-Funktion". Obwohl jeder weiß, dass Pflanzen "Licht" brauchen, ist es bestimmt nicht das so definierte Licht.

Die CIE-Definition macht dann Sinn, wenn man solche Sachverhalte klären, untersuchen oder behandeln will, die mit der Sehempfindung beim Menschen zusammenhängen. So mit dem Erkennen von Formen, Bewegungen etc. Bis vor wenigen Tagen war ich der Meinung, dies gelte auch für Farben. Also, Farben gibt es entweder im abgestrahlten Licht, oder sie entstehen durch Reflexion an Oberflächen. Und wir sehen Farben, die auffallendes Licht auf Gegenständen hervorrufen will oder kann. Soweit wird mir jeder zustimmen - aber vielleicht eine etwas andere Wortwahl bevorzugen.
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Da habe ich mir das Spektrum des Tageslichtäquivalenten D65 angeguckt, das ja dieser Tage häufig angeführt wird, um das Sonnenlicht zu repräsentieren. Also den Teil davon, der dem Sehen dient. Und der wird häufig so dargestellt.

Praktischerweise sind hier noch D75 und D55, andere Standardstrahler, mit eingezeichnet. Sie enden alle, wie befohlen, bei 380 nm. Wo denn sonst? In der Natur gibt es aber solche abrupten Grenzen nie.

Zumindest D65 endet aber nicht bei 380 nm. Wo endet sie? Bei Wikipedia liest man das unter Normlicht: "Normlichtart D65: Strahlungsverteilung mit einer Farbtemperatur von 6504 Kelvin (entspricht etwa einem grau verhangenen Himmel). Die mit „D“ beginnenden Normlichtarten entsprechen Tageslicht (en: daylight) und beinhalten die natürlichen UV-Anteile des Sonnenlichtes, die für den Menschen zwar nicht sichtbar, aber bei der Arbeit mit fluoreszierenden Oberflächen wichtig sind (etwa bei bestimmten Papierarten)."

Dient UV nun zum Sehen oder nicht? Denn nicht nur bei Papier, sondern allgemein bei allen Oberflächen, die Licht nicht nur einfach reflektieren, sondern die Strahlung umwandeln, dient UV dem Sehen. Und zwar seit lange vor der Erfindung künstlicher Beleuchtung. Man wusch schon im 18. Jahrhundert Wäsche mit Rosskastanien, deren Extrakt als optischer Aufheller diente. Seit etwa 1930 benutzt man die Aufheller in Waschmitteln oder Farbanstrichen. Das Fernsehen kommt wohl auch nicht ohne die aus. Deswegen haben die Normlichtarten mit D am Anfang UV im Paket. Ob die Schlagzeile der Münchner TZ auch dasselbe meint, wenn sie sagt "Den edlen Rasen streicheln 540 UV-Strahler mit ihrem Licht, wenn kein Spiel auf dem Programm steht.", weiß ich nicht. Die TZ meint " Dem Rasen gefällt die Lichtorgie … Er ist viel dichter und wächst schneller“ . Hingegen meint Bayern München selber, sie hätten "Zusätzliche UV-Leuchten für das optimale Fernsehbild …"

Man muss sich wundern, welche Klimmzüge erforderlich sind, wenn man etwas Selbstverständliches (Licht = optische Strahlung) einäugig sehen will. Irgendwann fallen einem die weggelassenen Realitäten auf die Füße. Da die Beleuchtung der Allianz Arena (vermutlich) nicht von Amateuren geplant wurde, darf man davon ausgehen, dass selbst stolze Profis Opfer von unsinnigen Definitionen werden können.

Warum mich so etwas so interessiert? Zwei Leute, die ich gut kenne, haben praktisch aus demselben Grunde viel Arbeit verloren. Der erste davon war ich. Ich hatte vor langer Zeit ein Modell des Berliner Olympiastadions gebaut. Für dessen Rasen musste feiner Frottee per Hand gefärbt werden, damit der Rasen so grün ist wie dessen Original. Die Tribünen habe ich der Einfachheit halber grau gelassen. Ich musste Farbe für 36 m² mischen, die Gesamtfläche streichen und dabei die Farbe dem Rasen anpassen. Das hat etwa eine Woche gedauert. Paar Wochen später kam der Scheinwerfer, der das Ganze beleuchten sollte. Tat auch, nur nicht wie geplant. Die Tribünen leuchteten hübsch lila der Entladungslampe dank. Zum Farbenmischen hatte ich auch Entladungslampen benutzt, aber halt andere. Die produzierten weniger lila. Angaben zu der UV-Emission der Lampe waren nirgendwo finden. Da man sie theoretisch nicht sieht, braucht man keine Daten davon. So die Logik der Antwort, die ich vom Hersteller bekam. Gesucht hatte ich die nicht. Wer soll nach Dingen suchen, die es definitionsgemäß nicht gibt?

Schlimmer erging es unserem Farbprofessor. Der dirigierte die Dekoration des Labors als Faschingsraum. Das Labor war ideal dafür, weil alles schwarz war. Darauf würden die Objekte hübsch leuchten. So etwa 200 m² Fläche gestrichen und mit schönen Bildern gestaltet. Der Fasching lief aber sehr traurig ab. Wir hatten die falschen Farben gemixt und mit dem Weißmacher gegeizt. Wenn solche Dinge Leuten passieren, die peinlichst genau auf Farben und deren Wiedergabe achten, wie mag es anderen ergehen? Ich schätze mal, dass auch in der Allianz Arena hat man erst später gemerkt, dass für das "optimale" Fernsehbild UV-Leuchten gebraucht wurden. Allerdings leuchten die theoretisch nicht. Praktisch schon.

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Das Dümmste, was die Lichttechniker gemacht haben, war es, die Leuchten an die Decke zu hängen. So kommt das Licht immer von oben. Das entspricht zwar einem himmlischen Vorbild. Man darf aber trotzdem erwarten, dass man kreativ agiert, wenn man eine neue Technologie schafft. Auch wenn herkömmliche, sprich altertümliche, Leuchten auch früher oben hingen, so z.B. in der Burg Eltz. Und auch wenn der liebe Gott mit gutem Beispiel voran gegangen war, indem er seine Himmelslaterne nach oben hing.

Allerdings scheint er mit dem Ergebnis nicht so glücklich geworden zu sein. Denn er probiert den ganzen lieben Tag die Position. Morgens ist die Sonne im Osten, d.h. etwa. Abends findet man sie im Westen, auch etwa. Dazwischen wird dauernd eine neue Position ausprobiert. Das Ergebnis ist enttäuschend. Morgens sieht das Licht schön rot aus, bleibt aber nicht so. Mittags hat man zwar viel Licht, aber keine Schattigkeit. Abends sieht es wie morgens aus, nur aus der umgekehrten Richtung.

Genervt bricht der Herr den Versuch ab. Ruht sich eine Weile und fängt wieder mit einem etwas veränderten Startpunkt an. So geht es seit meiner Geburt. Vermutlich war es schon früher so. Ich konnte allerdings keinen Reim darauf machen, weil nicht vorhanden. Die Lichttechnik verbesserte die Lage derart grundlegend, dass die Lichter immer dort hängen, wo man sie einmal angebracht hat. Sie gehen auf Kommando an, um zu leuchten. Und hören erst damit auf, wenn die Arbeit zu Ende geht. An manchen Orten brennen sie daher ewig.

Ganz wichtige Menschen, die Chronobiologen, sehen darin eine Störung des circadianen Rhythmus. so genannt nach dem Rhythmus, den Gott, Pardon die Sonne vorgibt. Der heißt circa... , weil es mit der Genauigkeit hapert, wie oben dargestellt. Was für eine Lösung könnte nun besser sein als das, was die Natur, zugegebenermaßen nicht perfekt, vorgibt?

Die besten ihrer Profession haben sich nun zusammen getan und sagen, der Mensch brauche melanopische Lux. Und das viel mehr als heute üblich. Also muss man dafür sorgen, dass die Lux ins Auge gehen. Kein Problem, wenn die Menschen bei der Arbeit sich hinlegen würden wie z.B. auf Malle am Strand. Dann kommt das Licht vom Himmel, Pardon von der Decke, direkt ins Auge. Ergo würden die Leuchten mal den Aktenordner des Beamten beleuchten und mal den Beamten selbst, wenn er brav seinen täglichen Dreikampf, Lochen, Bumsen, Abheften, absolviert.

Dummerweise ist das physikalisch nicht möglich, weil sich der Beamte für den Dreikampf aufrichten und sitzen muss. Da gucken seine Augen so um 35º nach unten. Das ist wissenschaftlich gesehen circa waagrecht. Also schreiben wir die melanopischen Lux waagrecht vor. Die heißt Vertikalbeleuchtungsstärke. Zwar schreiben nicht wenige vertikale Beleuchtungsstärke. Das lehnt der Fachmann entschieden ab, weil die horizontal einfällt. In welcher Position auch immer sich der Beamte befindet, sein Blick fällt optimal senkrecht auf die Akte. Dann kann eine Leuchte aber nie Auge und Akte zusammen beleuchten. Das Licht fliegt geradeaus, bis es etwas trifft. Notfalls bis zum Ende des Universums.

So weit so gut! Wie kriegen wir aber die Leuchten dazu, ihr Licht waagrecht abzustrahlen? Man könnte sie z.B. an die Wand hängen. Oder dort Spiegel anbringen. Egal, Wissenschaftler geben sich nicht mit lästigen technischen Details ab. Gott hat's auch nicht soo mit der Genauigkeit … Und der Praktiker macht die Industrieleuchten seit etwa einem Jahrhundert so, dass sie die Arbeitsebene beleuchten und nicht die Augen der Arbeitenden. Seit 1970 gibt es in Deutschland Blendungsbegrenzungskurven, die verhindern, dass das Licht einem ins Auge fällt, sprich blendet.

Auftrag: Man muss es also irgendwie schaffen, dass das Licht von der Decke nunmehr direkt ins Auge fällt, ohne dass sich sein Spektrum ändert. Denn für die melanopischen Lux ist nicht nur die Menge des Lichts entscheidend, sondern auch die Qualität, nämlich das Spektrum. Wenn die Decken melanopisch strahlen, wird das Licht weniger melanopisch, wenn es auf Wände, Tische oder Bildschirme fällt.

Richtig gelöst ist nur die Sache mit dem dritten Aspekt, Zeit. Melanopisch soll das Licht von 06:00 Uhr bis 19:00 Uhr brennen. Danach ist Schluss. Die Nacht gehört zu dem Ruhe suchenden Menschen.

Wem das Ganze Spanisch vorkommt, möge das ganze in Englisch lesen (hier). Wer nicht ewig auf die Realisierung des melanopisch wirksamen Lichts warten will, kann zu einem altmodischen Mittel greifen. Fenster. Nicht seit immer, sondern etwa seit 8.000 Jahren kommt dessen Licht waagrecht eingefallen. Und scheint auch allen zu gefallen.

Leider funktioniert das Ding nur wenn die Sonne scheint. Wenn die aber nicht mehr scheint, muss sich der Mensch zwischen 19:00 und 22:00 auf den Schlaf vorbereiten. Danach ist endlich Schluss. Da reichen Kerzen oder Taschenlampen. Aber bitte nicht melanopisch. Wo bleiben da die Körperrhythmen, wenn das melanopische Licht den ganzen Tag blau bleibt? Das erzähle ich ein andermal.

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Kennt einer noch Columbus? Der fuhr 1492 in bis dato unbekannte Gewässer und entdeckte …? Indien! Am entdeckten Ort lebten damals nach neuesten archäologischen Erkenntnissen ca. 100 Mio Menschen, etwa so viele wie in Europa. Macht nix. Columbus gilt als der Entdecker Amerikas alias Indien. Gutes Marketing, wenn man sich verfährt und trotzdem feiern lässt. So ähnlich kommt es mir vor, wenn Wissenschaftler im 21. Jahrhundert das Tageslicht entdecken.

Im dritten Kapitel einer Publikation haben eine Reihe von bedeutenden Wissenschaftlern eine bemerkenswerte Aussage getroffen. Die sieht man unten und muss sich über die Zunge zergehen lassen:

Für den Fall, dass jemand seinen Englischkenntnissen nicht vertrauen will ob der Verblüffung, hier die Übersetzung: "Es scheint gefühlsmäßig zu stimmen, dass Tageslicht wo immer möglich der künstlichen Licht vorgezogen werden sollte, wir haben nur wenige Daten, die diese Forderung unterstützen". Zu der Einsicht müsste man den Wissenschaftlern gratulieren, wenn man die Kinnladen wieder hoch kriegt.

Spaß beiseite, die 2017 erschiene Publikation (hier) ist lesenswert auch wenn gesponsort.

Changing perspectives on daylight (PDF, 10MB)