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Wunder der Physik - Von Ingenieuren gebastelt  

Glauben Sie an Wunder - außer zu Weihnachten? Vielleicht? Würden Sie glauben, dass Ingenieure Wunder schaffen? Bestimmt nicht. Man kann aber allenthalben über Wunder stolpern, die Ingenieure schaffen, auch mal ohne es wirklich zu wollen. Dazu gehörte z.B. eine Raumdecke, in der eine Leuchte steckt, die eine Heligkeit in derselben erzeugt. So etwas ist möglich mit abgehänten Decken, aber nie ohne, zumal wenn auch noch der Fußboden dunkel ist. Sowas stand in einer beinah genialen Norm - DIN 5035-7 -, aber nicht nur das. So sollte eine Leuchte, die dazu getrimmt war, bei seitlichem Einblick gar keine Reflexionen auf Bildschirmen zu verursachen, breitstrahlend sein. Wie soll eine Leuchte seitwärts Licht abstrahlen, ohne dass die eine Leuchtdichte in dieser Richtung hat? Leute, die so etwas oder Ähnliches glaubten, sperrte man ansonsten ein, oder man stellte sie dem Papst vor, in der Hoffnung, Galileo Galilei endlich widerlegen zu können. In bestimmten Disziplinen dürfen sie aber auf Kongressen das große Wort führen. Etwa zwei Jahrzehnte, bis die Leute sich erinnern, dass Licht nur geradeaus fliegt. (Eine längere Geschichte hiervon gibt es hier.)

Ich hatte selbst ein ähnliches glorreiches Unterfangen gehabt, Arbeitsräume ohne Blitz zu fotografieren. Kein Problem in Werkhallen, aber nicht in Büros. Die Menschen, nicht ahnend, wie gefährlich die Sonne sein kann, sitzen fast immer so dicht am Fenster, wie sie können. Die meiste Zeit dominiert das Licht vom Fenster. Der dumme Fotograf steht in der Tür. Und merkt nicht, dass es eine Fachbezeichnung für seine Bilder gibt: Gegenlichtaufnahmen. Man kann zwar alles hinterher photoshoppen. Dann kann man aber gleich mit Blitz arbeiten. Mir ging es aber darum, das Erscheinnungsbild von Menschen im Büro einzufangen. Daneben.

Heute ist mir ein Bild über den Weg gelaufen, das eine Leuchte zeigen will. Die soll dem Raum eine tolle Atmosphäre verleihen. Soll doch! Die wirft aber keine Schatten. Kann man Licht erzeugen, ohne jeglichen Schatten?

Der abgebildete Raum kennt keine Schatten! Wie fliegt das Licht eigentlich? Und zu welchem Zweck? Die Vermutung, dass sie beleuchten soll, könnte stimmen. Heute verlangt man von einer Beleuchtung aber eine gesundheitliche Erleuchtung. So einfach Licht auf den Tische werfen, ist nix. Dazu las ich in einer kommenden Norm, dass man zu einer solchen Wirkung ein paar mehr dieser Leuchten über dem Tisch braucht. Vor allem, wenn man mit CAD Flugzeuge konstruiert. Und so ähnlich sieht die Rechnung aus: An Arbeitsplätzen mit Bildschirmen (CAD geht nicht ohne) durfte die Beleuchtungsstärke nie unter 500 lx fallen. Das war der Wartungswert. Bei 499 lx muss der Arbeitgeber die Reparaturkolonne losschicken, die die Leuchte wartet. Oder die Putzkolonne. Jetzt gibt es einen erhöhten Wartungswert, unter den die Beleuchtungsstärke nicht fallen darf, und die beträgt jetzt 1.000 lx. Allerdings beteuern die Protagonisten der Norm, das wäre wirklich nur ein Minilmalwert. Die Reparaturkolonne muss also noch früher ausrücken als früher.

Minimalwert hin, Wartungwert her. Um den oberen Minimalwert zu halten, müsste man etwa 5 dieser Leuchten über dem Tisch montieren. Um auch den Blendwert einzuhalten, der angegeben wird, muss man alle an derselben Stelle montieren. Dieses Wunder schlägt alle früheren Wunder der Lichttechnik um Längen. Sozusagen, es schlägt dem Fass den Boden aus. Man könnte die Leuchte hängen lassen und dafür die Leuchtdichte verfünffachen, was mit LED lässig gelingt. Dann sitzt keiner mehr hier. Oder konstruiert Flugzeuge, die man besser auf dem Boden lässt.

Was sagen aber die Bewohner dieses Raums, die gemäß HCL (Human Centric Lighting) im Mittelpunkt stehen? Das ist das Konzept, mit dem die zum gesunden Leben erleuchtet werden sollen. Was sagen sie dazu? Ich denke, sie sagen gar nichts und machen das Licht aus. Wenn man sie daran hindert, indem man die Lichtschalter abschafft - smart lighting -, nehmen sie einen Besenstiel und klopfen die Lampen kaputt.Smart user …

Home Office kann man nicht besser fördern. Hier eine Studie des Netzwerks Linkedin:

Wussten Sie schon ...? Bestimmt nicht … Warum LED-Schweinwerfer so blenden?

 

… dass die LED-Scheinwerfer von der Vorschrift ausgenommen sind, die für blendende Objekte an Ihrem Auto maßgeblich sind? Seit Jahrzehnten sind die Beleuchtungseinrichtungen an Fahrzeugen gesetzlichen Regeln unterworfen. Ist auch gut so. Ausgerechnet die, die am schlimmsten blenden, sind aber ausgenommen: LED-Scheinwerfer. So gibt nicht nur Die Zeit dem Gesetzgeber eine Mitverantwortung für die blendend neue Technik auf den Straßen:

Mehr hier

(Anm.: Da ich nicht weiß, welcher Verkehrsminister der CSU dieser Regelung zugestimmt oder gar Pate gestanden hat, gibt es nur dieses Bild als Kommentar.)

Was ist gefährlicher als Blau?

 

Wem die Frage unbekannt vorkommt, ist in guter Nachbarschaft. Mir ist die auch neu, bzw. war neu bis gestern. Jemand hat eine LED kreiiert, die nicht mehr Blau daherkommt, sondern eher zum Violetten hin strahlt. Damit man das Richtige sieht, füge ich die gemeinten Spektren bei. Die Logik hinter der Frage: Wenn man einen Teil des Spektrums in Richtung kurzwelliger schiebt, hat jedes Photon mehr Energie. Daher wäre die neue LED gefährlicher als die altbekannte (d.h. die altbekannte mit einem Peak bei Blau).

Ich will die Diskussion nicht etwa anfeuern, sondern einen Hinweis darauf geben, dass eine neue Baustelle entstanden sein kann. Wenn Blau gefährlich ist, ist kürzerwellige Strahlung nur noch gefährlicher. Wer hat aber gesagt, dass das Blau von LEDs gefährlich ist? Vielleicht sollte man die Diskussion ohne LED fortsetzen, dann hört sie vielleicht auf. So wie bei der Leuchtstofflampe. Die Behauptung, dass sie Krebs auslöse, beschäftigte ganze Generationen. Es hatte zunächst mit behaupteten Sehstörungen angefangen Ich denke, das erste Gutachten dazu hatte der Sehphysiologe Schober im Auftrag der LiTG in 1950 geschrieben (hier*). Er verneinte die behauptete Wirkung. Offenbar reichte es nicht allen, so wurden im Laufe der Jahre weitere gutachterliche Stellungnahmen durch seinen ehemaligen Assistenten Hartmann, den Arbeitsmediziner Müller-Limmroth u.ä. veröffentlicht. (hier**). Meine Meinung dazu hatte ich zur ersten Tagung mit dem Titel "Licht und Gesundheit" veröffentlicht. Bereits der Titel sagt eigentlich das aus, was ich meine: "Licht als Stressor oder Stimulans". Man kann es so oder anders sehen. (hier)

Das war die einzige Lehre, die ich aus den genannten Gutachten gezogen hatte: Die Wirkung wird nicht durch die Lampe bestimmt, sondern durch ihre Anwendung. So löste sich das Rätsel nach Jahrzehnten auf: Licht kann vermutlich krebsauslösend wirken (WHO 1987= Weltgesundheitsorganisation). Wenn die Vermutung stimmt, entsteht die Wirkung über die Verhinderung der Melatoninausschüttung bei Licht in der Nacht. In der Frage wird übrigens seit den 1980er Jahren geforscht. (Anm.: Ich will niemanden verunsichern, aber die angehängte Studie fiel mir auch gestern in die Hände. Es handelt sich um Praktiken, die Wissenschaft zu instrumentalisieren. Ein echter Krimi - nicht mit einem Toten, sondern Millionen. Bitte)

Ob Violet nu gefährlicher ist als Blau? Man warte seriöse Forschung ab. Deren Mühlen mahlen zwar langsam, sie produziert aber weniger von spektakulären Ergebnissen, die man zurückrufen muss. (Artikel kurz arc-magazine) Man könnte natürlich ein UV-Filter vorschalten, und das ganze Problem vergessen. Wär aber zu einfach.

*Schober, H.: Die angeblichen Sehstörungen bei Beleuchtung durch Entladungslampen. Lichttechnik (1950) 2, 8.103 und Lichttechnik (1954) 6, S. 215-218.
Schober, H.: Asthenopische Beschwerden durch Leuchtstofflampen. Klin. Mbl. f. Augenheilk. (1953) 123.
Schober, H.: Gutachtliche Denkschrift über die gesundheitliche Verträglichkeit des Leuchtstofflampenlichtes. Herausgegeben vom Technisch Wissenschaftlichen Ausschuß der LiTG e. V., Karlsruhe, 2. Aufl, 1971
**Stellungnahme zur Frage der Verträglichkeit des Leuchtstofflampenlichtes, Technisch-Wissenschaftlicher Ausschuss der LiTG, bearbeitet von E. Hartmann und W. Müller-Limmroth, Juli 1981

Farbqualität von LED-Beleuchtungssystemen

 

Farbe ist, was die meisten Menschen nicht verstehen. Qualität ist, was praktisch alle verstehen, aber die meisten falsch. Warum - erkläre ich weiter unten. Aber zur Meldung: Die LiTG veröffentlichte im März 2019 eine Broschüre mit dem obigen Titel, geschrieben von Tran Quoc Khanh, Peter Bodrogi, Trinh Quang Vinhn (ISBN 978-3-927787-62-9, 1. Auflage März 2019) von der TU Darmstadt. Die Autoren beschäftigen sich schon länger mit Farbe und Farbqualität und hatten bereits früher eine LiTG-Broschüre zum Thema Farbqualität allgemein geschrieben (Farbqualität: Definition und Anwendungen).

Für beide Broschüren gibt es eine Zusammenfassung, die kostenlos von der LiTG- Website heruntergeladen werden kann (hier und da). Wie immer bei komplexeren Abhandlungen kein Kommentar hier. Man muss die Broschüren selbst lesen. Auch wenn es schwer fällt. Denn, wie gesagt, Farbe ist, was Menschen kaum verstehen, obwohl fast alle Farbe sehen. Die männliche Hälfte korrekt leider zu ca. 92 %. Bei Frauen handelt es sich eher um ein Einzeldefekt, wenn ihr Farbsehsinn nicht korrekt funktioniert. Es wurde wissenschaftlich nachgewiesen, dass sie Farben auch anders sehen (hier).

Was ist denn Farbe, wenn sie von Frauen anders gesehen wird als von Männern. Ich kann doch Farben kaufen? Ja, man kann sie kaufen. Das ist aber nicht das, was man unter Farbe in der Farbenlehre versteht. Die Farbe, die man kauft, z.B. RAL 7000 für Rumpf und Aufbauten und RAL 7012 für Decks der Bundesmarine, und alles in seidenmatt, hat die Farbe, die man sieht, unter bestimmten Beleuchtungsbedingungen. Sonst nicht. Ein normaler Mensch wird diese beiden Farben nicht einmal so ansehen, weil sie eher benutzt werden, um nicht gesehen zu werden. Beides sind Tarnfarben! Und heißen Grau (RAL 7000 Fehgrau, RAL 7012 Basaltgrau). Die sind so gemacht, dass der Feind von unten oder oben möglichst wenig Schiff sieht.

Farben entstehen im Gehirn des Betrachters und dummerweise stets unter Zuhilfenahme der Umgebung. Wenn ein Flieger ein Schiff der Bundesmarine auf dem roten Teppich sieht, sieht es schlecht aus mit der Tarnfarbe. Wie sieht aber dennoch ein Mensch sein eigenes Auto immer in der gleichen Farbe, auch in der Nacht, wo bekanntlich alle Katzen grau sind? Das nennt sich Konstanz. Das Auge als Kamera sieht zwar fast grau, das Gehirn des stolzen Besitzers erinnert sich aber, was er gekauft hatte.

Als wenn das nicht schlimm genug wäre, gibt es auch noch das Problem mit der Helligkeit. Die ist - anders als häufig Glauben gemacht - keine physikalische Erscheinung, sie existiert vielmehr auch im Gehirn und wird ebenso von der Umgebung mitbestimmt.

Wenn man sich ein Bild von einem Objekt machen will, genügen Farbe und Helligkeit nicht. Als visuelle Größe kommt noch der Glanz dazu (s. oben: seidenmatt). Wenn sich einer gar ein Bild von einem Auto machen will, mischt auch die Form mit. Kurz zum Mitschreiben: Will ich einen Gegenstand richtig erkennen, wird mein Seheindruck von vier Eigenschaften bestimmt. Leider, leider, ist damit mein Seheindruck noch nicht komplett vorbestimmt, es kommt noch die Kultur und meine Erinnerung dazu.

Entsprechend komplex - für viele Leute eher kompliziert - hören allein die Begriffe für Größen an, mit denen man die Farbbeschaffenheit beschreibt oder beschreiben will.

Noch ein Wort zur Qualität, einfach und missverständlich für alle! Sie ist eine der wichtigsten Grundbegriffe für unser Dasein und existiert als philosophischer Begriff schon mindestens 2500 Jahre. Schon bei ihrer Geburt stand die Missverständlichkeit Pate: es gibt zwei Qualitäten. Im allgemeinen Sprachgebrauch heißt Qualität eine "hohe" Qualität, besondere Güte oder hochwertige Beschaffenheit. Kauft man sich einen tollen Sportwagen, erwartet man für sein Geld sowas. Man wird allerdings kurz nach Abholen des Nobelhobels beim Händler feststellen, dass man keinen Bierkasten hinein bekommt. Man kann mit dem Ding auch bei Frauen mächtig Eindruck schinden. Hat man aber damit Erfolg und noch etwas mehr, passt der Kinderwagen genausowenig in die Nobelkarosse wie der Bierkasten. Wo bleibt die Qualität?

Das ist die zweite - und genormte - Bedeutung von Qualität. Qualität ist Eignung für den vorgesehenen Zweck. Oder anders gesagt: Ohne Zweck gibt es keine Qualität. In der Lichttechnik ist dies übrigens nicht neu, sondern Norm seit 1935. Damals wurde in DIN 5035 das Ziel der Beleuchtung festgelegt und sog. "Gütekriterien" wie "D. Ruhe der Beleuchtung" (nach 85 jahren wieder interessant, LED flimmern jetzt ungefragt) definiert. Der Planer sollte diese dem Ziel des beleuchteten Raums entsprechend auslegen. Ein entsprechender Passus fand sich in allen Ausgaben von DIN 5035 bis zuletzt DIN 5035-1, die bis September 2002 galt.

Was jetzt veröffentlicht wurde, ist recht heißes Eisen. Die Ingredenzien der Disziplinen, die man verstehen muss, um das Ganze zu verstehen, waren und sind allein auf dem Gebiet des Sehens, über Sachgebiete verteilt, die von verschiedenen Fachleuten wahrgenommen werden. Die Qualitätslehre kommt dazu. Von der Designlehre ganz zu schweigen.

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.