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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.

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.