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Lichtterror oder Tech-Wunder: Segmentiertes LED-Licht für Autos

 

Im Sommer 2019 wurde auf der der LASER* World of PHOTONICS (hier) eine Entwicklung vom Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik für Autoscheinwerfer präsentiert. Sie basiert auf einem Projektor mit LED, wobei das Leuchtmittel nicht eine einzige (große) Lampe ist, sondern eine Vielzahl von LEDs, die man wie bei einem Beamer an und abschalten kann. 200.000 Mikrooptiken bündeln das Licht in Fahrtrichtung und lassen sich so steuern, dass nicht nur eine Blendung des Gegenverkehrs vermieden werden soll, sondern auch einzelner Fußgänger. Mehr aus dem Elektror (bitte auch die Kommentare lesen. Ich kommentiere den Artikel nicht, weil schon viele andere Kommentare da sind. Und sie sind ausführlich. Nur ein Zitat darf es sein: "Beste Grüße von einem leidvoll geplagten Radler, der ständig von beschleunigenden Autos mit LEDs ohne Lageregelung geblendet wird." (Matthias Krause, 7. Juni 2019). Die besten Grüße sollten an Andy Scheuer gehen. An den LED-Scheinwerfern ohne Reichweitenregelung sind die Gesetzgeber schuld. (Mehr vom IOF hier da und dort)

 

*Die Armen haben wohl nicht gemerkt, dass sich die Industrie die Bezeichnung Laser für LED verbittet. Die wurden schon längst zu Lampe umgetauft. Da sie nicht immer wie Lampe aussehen, soll man jetzt Leuchtmittel sagen.

Darf die LED mehr flimmern, weil sie modern ist?

 

Ein längst vergessenes Problem ist wieder da, das Flimmern. Und die einstige Konfrontation. "Kann nicht sein" hie (der Hersteller), "Darf nicht sein" da (der Verbraucher). Dumm nur, dass der Verbraucher nicht wie einst Lieschen Müller ist, der man erzählen kann, dass ihre Kopfschmerzen nicht von der Beleuchtung herrühren, sondern von ihrer Biologie, die an manchen Tagen des Monats verrückt spielt. Der wird diesmal von einem Fachmann repräsentiert, der nicht nur viel Ahnung hat. Ich hatte ihn mehrfach zitiert oder präsentiert (hier und da). Sehr dumm - für die Hersteller.

Wo liegt das Problem? Das Flimmern war in der Lichttechnik ein Problem, das bereits in der Norm von 1935, DIN 5035 damals ohne weitere Blätter, als "Ruhe der Beleuchtung" behandelt wurde. Das erste umfangreiche "Handbuch der Lichttechnik" thematisierte es bereits in 1938 (hier).

Das Flimmern entsteht i.d.R. dadurch, dass Lampen mit Wechselstrom betrieben werden. Bei Gleichstrom gibt es das Problem nicht. (Vielleicht wollte Edison deswegen bis zu seinem Tode Gleichstrom verkaufen?). Es betrifft auch nicht alle Lampen gleichermaßen. Z.B. sind Glühlampen so träge, dass ihr Wechsellicht nur bei sehr schnellen Fotoaufnahmen merklich wird. Das menschliche Auge merkt nichts. Bei Entladungslampen übrigens merkten bei den Olympischen Spielen von München, dass manche Aufnahmen trotz 4.000 lx schlicht schwarz waren (hier). Die am stärksten betroffenen Leuchtmittel sind LED, weil sie die geringste Trägheit besitzen. Sie sind nämlich ultraschnelle Schalter, mit denen man Lichtleiter mit Nachrichten füllt. Sie arbeiten praktisch trägheitslos.

Beschwerden über Flimmern bei Leuchtstofflampen waren häufig. Die Industrie trat diesen entgegen mit der Feststellung, dass das Licht mit 100 Hz moduliert wäre und dass das menschliche Auge diese Frequenz nicht auflösen könne. Dass dies eine dumme Ausrede war, konnte man auf zweierlei Art entlarven. 1) die Lichttechnik bot Mittel dagegen (3-Phasenschaltung, Duoschaltung) und 2) jeder Schüler erfährt im Physikunterricht, dass Glimmlampen, die bei unbewegtem Auge still stehen, bei bewegtem Kopf eine schöne Sinuskurve abbilden. Dass die Hälfte der Kopfschmerzen bei Büromenschen durch die Lichtmodulation der Leuchtstofflampen verursacht wurden, wies man bereits in den 1980ern nach (hier). Dass die alternativen "Mittel", die angeboten wurden, nicht funktionieren konnten, habe ich hier dargestellt. Man nahm sie also nicht ernst.

Die Haltung der Industrie änderte sich erst, als die teureren elektronischen Vorschaltgeräte ausgereift waren. Jetzt war das (ehemalige) Problem plötzlich "wahr". Bis dato musste jeder mit seinen Kopfschmerzen selber fertig werden. Heute haben wir ein fast identisches Problem: Die LED verursachen durch ihre Lichtmodulation diverse Probleme wie einst, aber noch eines mehr - Perlschnureffekt - (mehr dazu hier wunderbar dargestellt an einem Aquarium, und hier als Vorahnung der Gefahr für den Verkehr). Die Lösung ist schlicht und einfach - aber mit Kosten verbunden. Deswegen plädiert der Lobbyverband für die Zulassung von mehr Flimmern und droht mit Liebesentzug: viele Produkte müssten zurückgezogen werden (zu lesen hier). Die Gegenseite kontert so: "LightingEurope mit Bezug auf NEMA (also wirtschaftlich orientierte Industriekonsortien) begründet seine Stellungnahme gegen einen niedrigen SVM-Wert damit, dass ein Ausschleichen von ganzen Leuchtmittelproduktfamilien die Folge wäre, und dass der Endverbraucher ohne Beleuchtung dastünde. Dies ist, wie belegt wurde, nicht nachvollziehbar. Ein SVM von 1,6 ist so hoch, dass schädliches Stroboskoplicht zugelassen werden würde, und das ist keinesfalls akzeptabel und ganz sicher nicht Absicht der Ökodesignrichtlinie." Die gesamte Stellungnahme ist hier zu lesen.

Langsam zum Mitschreiben: Uns wurde eine wirklich miserable Technologie ("Energiesparlampe" alias Kompaktleuchtstofflampe aufgeschwatzt, von der nach wenigen Jahren keiner mehr spricht. Danach kam das leuchtende Zukunfstbild "LED" mit vielen Rissen. Einer davon ist Lichtmodulation alias flicker alias Kopfschmerzen. Auch die Gefährdung des öffentlichen Verkehrs wird diskutiert. Und nicht nur von enttäuschten Bürgern. Die Lösung ist einfach und kostet Geld. Warum zum Teufel müssen wir die ganze Welt mit Lampen behängen, die längst vergessene Probleme zum Alptraum machen können? Zwar nicht für alle, sondern für eine "Verhandlungsmasse", das sind die empfindlichen Menschen. Je nach "akzeptablen" Grenzen können das 10% oder 20 % sein.

Wer keine persönliche Begegnung mit Flimmern hatte, möge zu einer belebten Straße in einer deutschen Stadt gehen oder zu einem Bahnhof. Dort flimmern die Fahrradlichter, wenn einer langsam fährt oder schiebt. Gestern kamen mir bei Sonnenschein Dutzende Fahrräder einer Öko-Gruppe an einem Berg entgegen. Die Lahmen flimmerten, die Schnellen machten eine Weiterfahrt unmöglich. Sie blenden schlimmer als die viel beschimpften SUVs. Langsam wir mir klar, warum die "Fachleute" der EU, die die neue Richtlinie bearbeiten, nicht vom Fach sind, mindestens einer aus der Walachei.

Was so alles zum Sonnenschutz gehört …

 

Beim Sinnieren über den Sinn eines permanenten Sonnenschutzes fand ich eine Website, die so Alles um den Bau herum kurz und bündig erklärt. Ich weiß nicht genau, warum sie das tut. Aber sie tut es seit langem, was man am Design der Seiten erkennt. Es gibt hier echt viel zu sehen.

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Wunderbare Energieeffizienz - Ihre Augen werden es danken

 

Unsere Gebäude werden von Tag zu Tag energieeffizienter. Eine Verordnung jagt die andere. Demnächst werden wir zumindest auf dem Gebiet der Vorschriften eine Bereinigung haben, GEG löst EnEV, EnEG und EEWärmeG ab! Was all diese Kürzel bedeuten, kann man sich im Internet angucken. Wer aber wissen will, was EnEV für sich allein bedeutet, muss zu der - frei verfügbaren - Verordnung noch DIN V 18599 - 10-teilig - kaufen. Teil 1 EUR 153.40, Teil 2 EUR 89.00 … Teil 5 EUR 334.30 usw. (Sie lesen nicht falsch, die Zahlungsziele werden von DIN jetzt mit Punkt als Dezimaltrenner angegeben.) Dann muss man das Epos noch lesen. Wer dann immer noch dumm aus der Wäsche guckt, darf sich weiterbilden. Die Seminare kosten "DIN V 18599 komplett" mit 40 LE EUR 649,-- zzgl. MwSt. online. Andere bieten 40 LE für Wohngebäude und 80 LE für Nichtwohngebäude live für einen Schnäppchenpreis. Also kein Wunder, dass die meisten nicht wissen, was das alles bedeutet. Müssen auch nicht.

Diese Pflanze weiß es definitiv. Sie steht - d.h. sie stand - in einem energieeffizient sanierten Bürohaus. Ihr fehlt schlicht und einfach an Strahlung - IR nennt sich diese. Sie kommt nicht mehr ins Gebäude, weil die ach so energieeffizientem Gläser diese einfach abschneiden. Früher, ganz ganz früher, hätte sie ihr IR aus der Beleuchtung bezogen. Aber bereits die Leuchtstofflampen - sehr energieeffizient - produzierten nur wenig davon. Jetzt strahlen die LED-Lampen garantiert keine mehr ab. Die sind nämlich sehr, sehr effizient.

Der armen Pflanze könnte geholfen werden, wenn man eine pflanzengerechte Beleuchtung gemäß VDI 6011 Blatt 3 "Optimierung von Tageslichtnutzung und künstlicher Beleuchtung - Anforderungen der Innenraumbegrünung" installierte. Leider ist VDI 6011 nur noch in Antiquariat erhältlich. Irgend jemand hat wohl gemerkt, dass es Unfug ist, das Tageslicht zu beschneiden, um Energie zu sparen zu versuchen, und eine gemüsegerechte Beleuchtung als Kompensation zu installieren. Die Abschaffung der Innenraumbegrünung wäre eine tolle Alternative. Man wäre damit auch die Pollenbelastung los. Es gibt wunderbare künstliche Blumen - auch solche mit Lotuseffekt. Sie sammeln keine Staub ein.

Mir geht es allerdings nicht um die Gesundheit der Beamtenpalme. Unser Auge benötigt zur Regeneration der Netzhaut IR. Fehlt dieses, sammeln sich die Abfallstoffe in der Netzhaut. Während sich viele, auch renommierte Augenmediziner, Sorgen darum machen, weil die LED-Beleuchtung kein IR produziert (hier), scheint das Fehlen von IR kaum jemanden zu stören, das durch die angeblich energiesparenden Fensterscheiben verursacht wird. Diese schneiden genau diejenigen Teile vom Spektrum ab, die die Pflanzen zum Leben benötigen. Während man für diese sogar eine VDI-Norm erstellt hat, gibt es für Menschen nichts dergleichen. Es wird auch nichts geben, solange man Licht so definiert, dass nur das Sichtbare eine Bedeutung besitzt.
Bild verändert aus Rattner, A. & Nathans, J. 2006. Macular degeneration: recent advances and therapeutic opportunities. Nat Rev Neurosci, 7, 860-72.

HCL - Eine Zwischenbilanz: Beinah so ätzend wie der Name

 

HCL - Ein Marketingprodukt, das seinen Weg in die Realität sucht. Irgendwie hatte ich so etwas für Licht bezweckt, als ich den Namen "Licht und Gesundheit" für einen Forschungsbericht von 1990 aussuchte. Licht, für das Leben des Menschen wichtiger als Luft und Wasser (gem. Arnold Rikli), ohne die man bekanntlich bereits nach Minuten tot ist, braucht es Marketing? Ich sagte ja, weil Menschen dachten - bzw. denken "Da musst Du nur den Schalter drücken, und schon ist Licht." Licht wurde weit unter Preis verkauft.

Ein Ausfluss dessen ist, dass kaum ein Bauprojekt mit einem echten Lichtplaner aufwarten kann. Ich ärgerte mich immer, wenn eine Tafel an einer Baustelle den Akustikplaner aufführte und unsereins nicht mal erwähnt wurde. Das liegt zwar an den Vertriebskanälen der Industrie, die Licht als Bauprodukt verkauft, aber es versäumt hat, Lichtplanung teuer zu verkaufen. (mehr hier) Ob sie es geschafft hätte, steht auf einem anderen Blatt. Den Büromöblern gelingt es auch nicht, die Planung teurer zu verkaufen als die Möbel. Für beide, Büroplanung wie Lichtplanung, gibt es zwar spezialisierte Berater, die nicht einmal schlecht leben. Zum Standard gehört aber eine detaillierte Planung in beiden Fällen nicht. Symptomatisch ist wohl die Antwort meines Bruders auf die Frage, was sein Bruder an der Uni machte. Er sagte, mein Bruder macht die Lichter an und aus.

In Licht 4/2019 fand ich einen Artikel von Markus Canazei und Kollegen, in dem eine Bilanz über das bisherige gezogen wird. Fazit: Forschung und Technologieentwicklung bedarf einer Neuorientierung. Will sagen: … Ich trau mich nicht zu sagen was. Denn die Autoren gehen weiter als die KAN, die mehr Forschung, und sogar Grundleganforschung, verlangt (hier).

Den Artikel will ich nicht komplett kommentieren, denn dazu müsste ich mehr kopieren als zulässig. Aber etwas kopieren darf ich bestimmt, die Liste ihrer "peer-reviewed" Artikel in wissenschaftlichen Zeitschriften. Solche Artikel haben die üblichen Mühlen der Begutachtung durchlaufen, die für die Qualitätssicherung der Wissenschaft unerlässlich sind. Das will zwar nicht sagen, die Artikel verkündeten die Wahrheit. Mehr kann sie aber nicht. Und auch so ist die Wissenschaft der Technik unterlegen, die forsch bestimmte Dinge behauptet, während sich der Forscher um Anerkennung von Gutachtern müht. Dafür macht es der Technik nichts aus, dass auch ihre größten Gebilde (siehe AEG, DEC, Nixdorf) morgen Schrott wert sein können. Selbst der Weltmarkführer von Computern in fast allen 200 Ländern, dessen Gewinn höher lag als der Umsatz des Zweiten, war Mitte der 1990er nur 48 Stunden von der Pleite entfernt.

Warum ich diese Artikel herausstelle? Zum Nachahmen. Denn die Autoren beanstanden, dass es einen "Veröffentlichungsbias" gäbe. Das ist fein gesagt, was ich jüngst kommentiert hatte (Licht und Science Faction). Man "forscht", um positive Ergebnisse zu finden. Alle anderen bleiben unerwähnt. In der Wissenschaft haben aber Pleiten genau denselben Stellenwert wie Triumphe. Vielleicht einen höheren, denn von einem Triumph kann man blind werden, während Fehler eine unschätzbare Erkenntnisquelle sein können. Beim Thema HCL wissen die Beteiligten, wie schwer es ist, eine Wirkung von Licht schlüssig zu belegen. Eigentlich zum Verzweifeln: Man hat in den letzten 100 Jahren nicht einmal das belegen können, was offensichtlich scheint, höhere Beleuchtungsstärke gibt bessere Sehleistung. Das einzige, was sicher ist: Mit Licht sieht man mehr als ohne. Beim Bemühen, die Wirkung der Beleuchtung auf die Leistung nachzuweisen, entstand die größte Katastrophe der Wissenschaft, der Hawthorne Effekt (mehr hier  Warum kann man nicht nachweisen, dass besseres Licht gleich bessere Leistung bedeutet?). Ursache war nicht die Unwirksamkeit von Licht, sondern die Unzulänglichkeit wissenschaftlicher Methoden.

Wenn es nicht traurig wäre, könnte man sich kaputt lachen über eine Überschrift in dem Artikel: "Das vergessene Element: Der Endnutzer und seine aktuellen Bedürfnisse". Was ist da so lustig? Der Name des Projekts. HCL heißt nämlich Human Centric Lighting. Wenn die Analyse des Ist-Zustandes ergibt, die Be-Nutzer des Lichts seien vergessen worden, ist die Sache allzu lustig nicht. Und weniger lustig, was die Autoren weiterhin auch noch festgestellt haben: "Wissenschaftliche Wirksamkeitsnachweise sind unzureichend für eine Verallgemeinerung und damit derzeit nicht übersetzbar in Planungsvorgaben für wirkungsvolle HCL-Lichtkonzepte. Technologische Umsetzungen beschränen sich auf Kunstlichtinterventionen mit starren Farbtemperatur- und Intensitätswechseln und vergessen den Einsatz von Tageslicht." Als Marketingsidee geboren, zur Marketingsmasche verkommen.

Das Fazit der Autoren fürs Erste lautet:

  • benutze während des Tages möglichst viel Tageslicht für die Innenraumbeleuchtung
  • ergänze bei zu geringem Tageslicht während des Tages mit kaltweißem Kunstlicht und hohen Vertikalanteilen und
  • reduziere für die Beleuchtung am Abend und in der Nacht die Vertikalbeleuchtungsstärken (d.h. beleuchte konzentriert die Sehaufgabe …) und die kurzwelligen Strahlungsanteile.

So ähnlich machte es ein Freund, der Assistent am Nachbarinstitut war. Er hatte eine gemütliche Tischlampe und machte sich nachts an seinem Arbeitsplatz gemütlich. Er hasste unsere Allgemeinbeleuchtung, auf die unser Professor schwor. Das ist 50 Jahre her. Mein Doktorvater und ein Kollege bastelten damals an einem Konzept, das Tageslichtergänzungsbeleuchtung hieß. Während der Freund nach Punkt 3 der Liste arbeitete, haben die beiden anderen Punkt 1 und 2 herausgearbeitet.

Preisfrage: Was wäre wenn Licht eine begutachtete Zeitschrift wäre, und alle drei ihre Vorstellungen dort als Artikel eingereicht hätten? Kann ich leicht ausmalen: ein Artikel von mir zum Thema Arbeitsplatzleuchte wurde damals abgelehnt. Grund: Ich hätte nur Produkte einer Firma bewerrtet. Was tun, wenn andere Firmen keine anbieten? Das Projekt, an dem der Professor und der Kollege arbeiteten, wurde auf Geheiß der Industrie eingestellt. Und die LiTG (Licht ist Organ der LiTG) veranstaltete eine Sondertagung Auge-Licht-Arbeit (1971), bei der es um fensterlose Arbeitsräume ging. Die waren von Arbeitsmedizinern zuvor als gesund abgesegnet worden (Kongress der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin im Jahre 1965 zum Thema “Der fensterlose Arbeitsraum”). Und der spätere Vorsitzende des Fachnormenausschusses Lichttechnik behauptete, die Beleuchtung durch seitliche Fenster könnten höheren Anforderungen an die Lichtqualität nicht genügen.

Die Wahrheit findet den Weg ans Licht, auch wenn man sie in fensterlose Räume steckt.