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Alternative Größen in der Lichttechnik
Die Lichttechnik ist etwas, was zwischen sehr speziellem Fachgebiet und Allgemeinwissen liegt. Was sie genau ist, habe ich bislang nicht begriffen, obwohl meine Doktorarbeit auf dem Gebiet fast 50 Jahre alt wird. Das mag an meiner Dummheit liegen oder aber an der Sache selbst. Denn zum Begreifen von Etwas muss Etwas existieren. Beispielsweise können Menschen Computer nicht begreifen, weil der so nicht existiert. Früher gab es ihn wirklich als große Kiste im Schaufenster, damit die Betreiber zeigen konnten, dass sie modern arbeiten. Heute kann jeder Autoschlüssel den Computer von anno tobak um Längen schlagen. Ähnlich geht es mit der Lichttechnik.
Der oberste "Feldherr" aller Lichttechniker, die CIE, nimmt für sich in Anspruch, alles was Licht, Sehen, Anzeigen u.ä. angeht, exklusiv betrachten zu dürfen: "an international forum for the discussion of all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting …" Das schließt so alles ein, was Licht, Strahlung Sehen usw. angeht: "note that in these objectives light and lighting embraces such fundamental subjects as vision, photometry and colorimetry, involving natural and man-made radiations over the UV, the visible and IR regions of the spectrum, and application subjects covering all usage of light, indoors and out, including environmental and aesthetic effects …" Während mir beim Aufzählen die Puste ausging, erzählt die CIE weiter "From 1999 onwards also the optical, visual and metrological aspects of the communication, processing and reproduction of images, using all types of analogous and digital imaging devices, storage media and imaging media are covered by CIE."
Geht es eine Nummer kleiner? Müsste eigentlich. Z.B. auf dem Gebiet der nichtvisuellen Wirkungen des Lichts. Die heißen abgekürzt NIF (non-image-forming) und wurden von der CIE etwas zu spät entdeckt. Zuerst waren die Mediziner dran. Eigentlich hat es die CIE gewusst, aber nicht gemerkt. Denn ein gewisser Rikard Küller (hier) hatte schon in den 1980er Jahren jede Menge Literatur dazu gesammelt und geschrieben. Dass viel von der Weisheit vor mindestens 50 Jahren veröffentlicht worden war, habe ich gestern kommentiert (hier). Nun hat die CIE schnell die Definition von Beleuchtung geändert. Allerdings niemanden darüber informiert. Warum denn informieren, wenn man alles selber macht? Sie produziert mit ISO zusammen auch einen internationalen Standard dazu. Warum nicht?
Darum: Im Heft Licht 2/2020 diskutieren Lichttechniker aus der TU Berlin das:
Was sagt uns dass? Dass ausnahmslos alle vorhandenen Studien potenziell mit einem mehr oder weniger großen Fehler behaftet sind, weil man die Lichtbedingungen nicht korrekt hat messen können. Nun sind theoretisch alle Messungen mit einem Fehler behaftet, es kommt daher darauf an, wie groß der Fehler ist. Hier die Meinung der Autoren: " …Dennoch werden die Lichtverhältnisse oft nur mit der vertikalen Beleuchtungsstärke am Auge und … beschrieben. Beide Werte sind integrale Größen und somit nicht geeignet, …"
Wenn es nur das wäre! Ich hatte vor einiger Zeit dargestellt, dass es die Vertikalbeleuchtungsstärke in künstlich beleuchteten Umgebungen gar nicht gibt: Vertikalbeleuchtungsstärke - Ein modernes Märchen zu gesundem Licht (hier). Das Licht kommt fast immer von oben. Jede Beleuchtungsstärke wird nach einer räumlichen Verteilung gemessen, die für das Aufwärmen von Milch in einem Topf angemessen wäre. Bei jedem Objekt, das nicht flach ist, gilt die Beleuchtungsstärke bedingt oder gar nicht. Bei den nichtvisuellen Wirkungen weiß man nicht, wie sich die räumliche Verteilung von Lichtquellen sie beeinflusst. Darum forschen die Kollegen aus Berlin (hier die Version veröffentlicht in LEUKOS The Journal of the Illuminating Engineering Society, Vol. 15, 2019, die Version in Licht hier bestellbar).
Licht muss in mehrerer Hinsicht anders gemessen werden, um die nichtvisuellen Wirkungen studieren zu können. Ein Vorschlag als Beispiel ist die Lichteinfallsstärke zu messen. Bei der steht der Mensch im Mittelpunkt und nicht die Lichtquelle. Mal andersherum denken. Doch damit ist nicht Schluss. Ein gewisser Mark S. Rea, seines Zeichens der Editor des größten lichttechnischen Handbuchs der Welt, hatte vor mehr als 15 Jahren gezeigt, dass die Lichttechnik neu erfunden werden muss, um mit NIF umzugehen. Das beginnt bei der V(λ)-Kurve von 1924. Die Arbeit der Berliner Forscher, veröffentlicht 2020, zeigt, dass noch nicht viel geschehen ist.
Kann Licht frisch sein?
Kann Licht frisch sein? Keine Ahnung. Es steht aber in einem deutschen Standard. Muss also richtig sein. Denn nichts, was in einer Deutschen Norm steht darf falsch sein. Hier sieht man es. Das gesamte Bild zeige ich lieber nicht, gehört nicht zur Sache. Die Frage ist, kann Licht frisch sein?
Wie bei allen Fragen, bei denen man die Antwort nicht kennt, arbeite ich mich voran nach der Ausschlussmethode. Hatte ich neulich gelernt bei „Wer weiß denn sowas?“, wo man Dinge lernt, die niemand braucht. Z.B. dass ein gewisser Abdul Latif Jandali die Welt der Kommunikation revolutioniert hätte. Abkömmling eines Syrers. Weder seine Eltern noch die Eltern der Mutter des Kindes, eine Deutsch-Schweizerin, wollten dass die beiden heiraten. So wuchs Klein Abdul bei einer Familie Jobs auf und hieß deswegen Steve.
Die Methode geht so: man schließt die Optionen aus, die nicht sein können. Also fangen wir an: Kann Licht abgestanden sein? Wäre wahr, wenn Licht nicht frisch sein kann. Kann aber nicht sein, weil Licht so flink ist, dass es keine Zeit hat, abgestanden herumzustehen. Nicht einmal auf schönsten Gesichtern und Körpern darf es weilen und muss ständig fort. Nur Malern und Fotografen gelingt es, das Licht einzufrieren. Dieses Verbrechen gelang am feinsten einer Vater-Sohn-Gang. Vater Lyonel schaffte es mit dem Pinsel. Dem Sohn Andreas Bernhard Lyonel Feininger war dies zu langsam. Er knipste lieber. Von ihm stammen viele Fotos, die das Magazin LIFE zu einer Institution machten. Seine Bilder sind Klassiker, seine Fachbücher auch.
Zurück zur Realität? Was ist frisch am Licht? Weiß ich immer noch nicht. Aber wenn ich mir gut gelungene LED-Beleuchtungen angucke, denke ich immer wieder an das Bild: frisches Licht. Dagegen sehen Beleuchtungen mit Leuchtstofflampen echt von Gestern aus. Mufflig …
Auch die Blendung, über die ich mich häufig aufrege, ist von anderer Qualität. Ich sah neulich Werbung für eine neue Leuchte einer bekannten Firma, die man sofort verbieten müsste, weil die garantiert die „Vorschriften“ zur Begrenzung der Blendung verletzt. An einem Arbeitsplatz mit Bildschirm dürfte sie nie eingesetzt werden. Sie leuchtet mit 3.000 cd/m2 in der Richtung, wo Leuchten nur 200 cd/m2 abgeben dürfen, damit man auf den Bildschirmen Daten und nicht Leuchten leuchten sieht. Und? Ich schätze mal, die Leute werden sie mögen.
Irgendwas ist falsch. Ich denke, am Konzept der Blendung. Als die LiTG 100 wurde, proklamierte ein Professor für Lichttechnik, man müsse Blendung neu überdenken. Das war 2012. Ich selbst hatte vor dem Kongress der CIE dargelegt, was denn falsch sei (*). Das war 1975. Da die Weisheit paar Jahre zuvor erarbeitet worden war, sind es 40 Jahre nichts tun bei einem Grundkonzept – gewesen. Auch heute wüsste ich gerne, wie man Blendung bewerten soll. Die gültigen Vorstellungen sind ca. 80 Jahre alt, das Ziel, künstliche Beleuchtung darf nicht blenden, hatte gar ein Großer proklamiert, bevor er das elektrische Licht erfand. Der große Meister, der als Erfinder gilt, war in Wirklichkeit ein Entwickler, der allerdings seine Ideen auch selber entwickelte. Er hatte sich vorgenommen, ein Licht zu entwickeln, das so billig sein würde, dass sich nur Reiche Kerzenlicht leisten konnten. Das ist erreicht. Und es sollte nicht blenden. Ob das erreicht ist, wissen wir erst, wenn wir wissen, wie man Blendung beurteilt.
Mit der LED ist der Zeitpunkt schon längst da, an dem man wissen müsste, was Blendung eigentlich ist. Vielleicht wissen das manche – und erzählen nicht weiter.
*Çakir, A., (1975). Die Anwendung der Faktorenanalyse auf das Problem der psychologischen Blendung. Proceedings of the CIE Session in London (Session P-75-66) 1975.
Konstanz hin und her, wie kommt es, dass man einen Topf Farbe kaufen kann, dessen Inhalt immer dasselbe ist? Also, den Topf nehmen, Hauswand streichen. Und immer das gleiche sehen? Leider nicht. Wenn Sie vier Seiten eines Hauses mit dem gleichen Topf Farbe beglücken, haben Sie mindestens vier unterschiedlich aussehende Wände. Gleich ist nur das Material im Topf. Was muss man tun, um die "wahre" Farbe zu sehen?
Man fragt einen, der es wissen muss. Am besten jemanden, der andere Leute berät, die sehr, sehr "farbempfindlich " sind, also mit Farbe professionell umgehen müssen. Das ist zweifellos der Handel (und auch die Lieferanten des Handels, z.B. Wohnmöbelhersteller). Für den gibt es eine wunderbare Broschüre, in der die Wahrheit steckt.
Was sagt die Nu zum Problem der Erkennung der wahren Farbe:
"Der Farbwiedergabeindex Ra bewertet, inwieweit die Farben eines Objekts bei künstlicher Beleuchtung richtig wiedergegeben werden. Ein Wert von Ra = 100 bedeutet eine identische Wahrnehmung." Das lernt den Shop-Besitzer oder deren Berater unter "Licht-Spezial: Lichttechnische Grundbegriffe". Aber nicht nur das. Z.B. Reflexionsgrad heißt dort "Der Reflexionsgrad ρ, der von Farbe und Oberflächenbeschaffenheit abhängt, gibt Auskunft darüber, welcher Anteil des auf eine Fläche treffenden Lichtstroms reflektiert wird." Falsch ist das nicht. Aber der Händler kann damit nichts anfangen. Er will wissen, ob sein Fleisch wie Fleisch ausschaut uns nicht wie Käse. Ergo: Man nehme das Beste. And the winner is … "Halogenlampen sind mit Ra = 100 absolute Spitzenreiter.
Nix wie hin? Der absolute Spitzenreiter wird doch alle Farben so frisch darstellen, dass der Kunde in die Vitrine beißt - aus Versehen natürlich … Der wird es nicht tun. Ra = 100 ist erstens nicht eindeutig. Die (verbotene) Glühlampe und das "Tageslicht" weisen den gleichen Index auf, Ra = 100. Und diese Zahl bedeutet, dass das Licht der Lampe 14 Proben mit Pastellfarben gut wiedergibt. Darunter ist keine einzige "frische", also gesättigte Farben. Aber altrosa ist auch nicht schlecht? Oder?
"Die „passenden“ Lichtfarben sorgen ebenso wie ein hoher Farbwiedergabeindex der eingesetzten Leuchtmittel dafür, dass die Farben nicht verfälscht, sondern naturgetreu wiedergegeben werden." heißt es in der schönen Broschüre. Schade um die viele Farbe, die für den Druck der Broschüre ausgegeben wurde. Warum Fachleute (die Autoren waren alle Fachleute für den Handel bzw. Shopgestaltung) so einfach in die Falle tappen? Hoffentlich ist der Rest der Info besser der Wahrheit angepasst.
(Anm.: Das Datum der Ausgabe konnte ich leider nicht ermitteln. Im Impressum steht 01/11/20/06II. Heruntergeladen wurde die Broschüre heute am 6. Februar 2020.)
LED Talk - Was halten User von der Lebensdauer
Schaut man sich die Werte auf der Verpackung an, erfreuen LED-Lampen mit einer phänomenalen Lebensdauer von 10, 20 oder 25 Jahren, ach was, 50.000 Stunden oder gar deren 100.000. Was für ein Fortschritt, wenn man gewohnt war, seine Glühlampen im Dutzend zu kaufen, da sie gefühlt alle vier Wochen durchbrannten. Aber halten LEDs wirklich ewig? Oder sind die Angaben zur Lebensdauer ein Blendmanöver? Wer es genau wissen will, wie die Lebensdauer einer LED ausschaut, muss sich das eventuell was kosten lassen, wie ich schon vor sechs Jahren kommentiert hatte (hier oder da). So einfach ist die Sache nämlich nicht. Was ist denn überhaupt die Lebensdauer?
Als junger Student hatte ich naturgemäß keine Ahnung davon, dass die Lebensdauer keine Zahl ist. Der Laie denkt, die Lampe muss 1.000 Stunden brennen. Ich meine, der dachte das. Also hat eine Lampe eine Lebensdauer von 1.000 Stunden. Dann brennt sie durch. Oder? So einfach ist es nun auch nicht. Irgendwie klingt 1.000 h nach einer runden Sache. Das war sie - nur für ein Kartell, über dessen Existenz heute noch diskutiert wird. Die Sache war aber großen Verbrauchern wie die Post und Bahn in Deutschland nicht so geheuer. Sie unterhielten eigene Labore, um die Lebensdauer von Glühlampen zu messen.
1.000 h sind doch 1.000 Stunden? Njet. Wie man die misst, ist an den Lichtstrom gebunden, denn die geht mit der vierten Potenz des Stroms der Lampe hoch - oder runter. D.h., was man als Lebensdauer in Stunden misst, hängt davon ab, wie man die Lampe speist. Ein Problem? Nein, bis hierher ist es Physik. Auch noch Physik - bzw. etwa Physik - ist der Skalierungsfaktor Km= 683 lm/W, mit dem man aus Watt Lumen macht. Dessen Grundlage ist die V(λ)-Funktion, die nicht mehr Physik ist. Aber immerhin schon 1924 standardisiert, damit der Handel mit Lichtprodukten weltweit funktioniert. Sie soll die Empfindlichkeit des menschlichen Auges darstellen. Zweifel sind erlaubt - allerdings hier unerheblich. Erheblich ist, was mein Professor eines Tages entdeckte. Die geltende Zahl - immerhin Basis des weltweiten Handels und Handelns - konnte nicht stimmen. Er fragte den zuständigen Ausschuss, wer die Berechnung vorgenommen hätte. Herr Sowieso. Wer hat die Berechnung geprüft? Wieso, Herr Sowieso rechnet doch richtig. Ich bekam den Auftrag, als Diplomarbeit die Größe nachzuprüfen. Sie lag um 10% (!) falsch.
Wenn der Lichtstrom der Lampe, der für die Lebensdauermessung benutzt wird, um 10% falsch angesetzt wird, und dieser sich mit der vierten Potenz des Stroms ändert, wie zuverlässig ist die Angabe der Lebensdauer einer Lampe? Nehmen Sie doch irgend eine Zahl, addieren Sie ihre Kragenweite hinzu und ziehen die Schuhgröße ab. Hauptsache, es kommt eine Zahl raus.
Wenn das in der simplen Welt der 1.000 h-Glühlampe der Alltag war, wie sieht es mit der LED aus? 50.000? Was? Mal Sekunden mal Stunden. Warum nicht? Aber wieso? Ich will hier keine Werbung für teure Produkte machen. Aber der vermutlich wichtigste Faktor ist der Preis. Da niemand schlechte Lampen riechen oder schmecken kann, wird allerhand in den Markt geschoben. Das trifft nicht nur arme Familienväter, die ihre Küche verschönern wollen (s. Kasten an der Seite), sondern auch große Ketten im Einzelhandel. Wir kennen auch große Firmen, bei denen sicherheitsrelevante LED nach paar Wochen durchgebrannt waren, weil ihr Lieferant keine Ahnung hatte, dass LED nicht so einfach vor sich leuchten, egal wie sie betrieben werden. Die Videobeispiele sind in Dezember 2019 aufgenommen worden. Das erste zeigt ein Museum, das zweite eine Dekoration aus einem Juwelierladen. Beide Beleuchtungen sind keine 2 Jahre alt. Und sind von ordentlichen Planern erstellt worden.
Nicht nur die Kunden dieser Planer hatten mit Zitronen gehandelt, sondern auch mein Lieblingsdiscounter (hatte bereits mal angeführt). Für den gibt es gratis Rat. Er muss manche Dinge anders machen, damit seine LED etwas länger halten als jetzt. Der Einzelhandel bekommt seit 2013 Rat von EHI Retail Institute, allerdings besser als das gemeine Volk. Dem Letzteren wird z.B. als Lebensdauer die Zeit angezeigt, nach der die Hälfte der Module ausgefallen sind (womit man wirklich nichts anfangen kann) oder die Zeit nach der der Lichtstrom auf 70 % abgefallen ist (wie einst bei den Leuchtstofflampen). Der Händler kann damit nur etwas anfangen. Was die Nutzlebensdauer ist, entscheidet der Verlust an Farbwiedergabe (2 MacAdam Ellipsen).
Ach, ja. Da war noch Blendung. Das EHI rät dazu, Blendung zu vermeiden: "Vermeiden Sie Blendungen. Gerade bei der LED ist die Blendung besonders zu beachten, da die LED auf ihrer kleinen Oberfläche eine hohe Lichtintensität erzeugen kann. Testen Sie visuell die direkte Blendung und die Reflexion auf der Oberfläche der Waren." Wenn man den Rat ernst nimmt, sieht es mit den meisten LED-Anwendungen allerdings sehr mau aus. Glanz ist wunderbar, wo der hin gehört. Mit LED kommt der überall hin. Und das ist geschäftsschädigend.
Das leise Ende eines lauten Schwachsinns
Anno tobak, genauer gesagt seit 2012 wurde eine Energiekennzeichnung für Leuchten eingeführt. Damit setzte die EU die unglückliche Umsetzung eines sonst erfolgreichen Konzepts in der Beleuchtung fort. Die EU-Verordnung Nr. 874/2012 sah seit dem 01.03.2014 eine neue Energieverbrauchskennzeichnung für Leuchten vor. Die wurde also schon zwei Jahre nach der ersten Fassung geändert. Jetzt ist die ganz aus der Fassung geraten. Seit dem 25. Dezember 2019 muss eine Leuchte nicht mehr "energiegekennzeichnet" werden. Jetzt diskutieren Juristen, ob den vorhandenen Leuchten das Energielabel abgekratzt werden muss. Manche sagen nein, andere warnen hingegen vor Abmahnungen. Die, die Abmahnungen, gab es nämlich schon einmal wegen des Wegfalls einer entsprechenden Kennzeichnung von Staubsaugern. Die zuständige Verordnung war auf Staubsauger ohne Staubbeutel nicht anwendbar. Vielleicht war die gar nicht zuständig. 🙂
Schade eigentlich. Uns bleiben solche Puzzle jetzt erspart. Auch Überlegungen über die Energieeffizienz von fest eingebauten LED-Modulen. Wenn so ein Modul sein Leben aushaucht, kommt die ganze Leuchte auf die Halde. Wann? Nach Marketingaussagen nach 50.000 h. Manchmal schon nach 50, wenn Leuchtmittel und Leuchte nicht recht zusammen passen. Damit beschäftigt sich eine andere Abteilung der EU. Die schreibt gerade an der Elektroschrottverordnung.
