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Setz´ ma´ Zahlen ein

20.05.2016

 
Wie viele Pleiten hätte man wohl vermeiden können, wenn man ein theoretisches Gebilde rechtzeitig nachrechnen würde, so mit echten Zahlen, soweit möglich. Es geht um Tageslicht und um den Spruch im Titel "Setz´ ma´ Zahlen ein". Der Spruch war in meinen Unizeiten ultima ratio, das letzte Argument, wenn wir beim Theoretisieren irgendwie ins Wolkige entfleucht waren. Dann sagte irgend ein Kollege eben diesen Spruch auf. Und alle kamen von der Wolke herunter.

Was das mit Tageslicht zu tun hat? Viel bis alles, was die Technik angeht. Dem Tageslicht selber tun solche Sprüche natürlich nicht weh. Es ist göttlich. Was der Ingenieur macht, ist hingegen bestenfalls profan, zuweilen unterirdisch. Es sei denn, der Ingenieur nimmt die antike Bezeichnung seines Metiers ernst: techne = Kunst, Gewerbe, Geschick, List, sogar Betrug. List und Betrug? Diese waren aber nicht böse gemeint, sondern in dem Sinne, dass der Techniker auch mal das Material oder die Natur listig verändert, so  wie man den Wind dazu benutzt, um gegen ihn zu segeln. Den obigen Spruch hörte ich das erste Mal aus dem Mund meines Doktorvaters, als ein russischer Forscher die Welt in Verzückung versetzt hatte mit der Vorstellung, Licht in Schläuchen in die Erde zu leiten. Die Architekten waren entzückt und träumten von unterirdischen Städten, die man mit Sonnenlicht versorgen würde.
 

Als der Russe auch die Anwesenden in einem Seminar beeindruckt hatte, fragte unser Professor, man möge doch mal rechnen. Das war Anfang der 1970er Jahre. Und der letzte Auftritt des russischen Wissenschaftlers in dieser Sache. Unser Chef sagte, die Solarkonstante bestimme das Maximum an Energie, das man bei günstigsten Bedingungen abernten könne. Und die betrüge 1367 W/m2 im Weltraum.  Tut es übrigens immer noch. Wenn man die Verluste einrechnet, kämen 1025 W/m2 bei Cirrusbewölkung und klarem Wetter heraus. Um eine Stadt zu beleuchten, müsste man einen riesigen Spiegel bauen, der die Energie einfangen täte. Den muss man aber ständig putzen. Als er die etwa erforderliche Größe des Spiegels vorrechnete, hatten viele Anwesende das Gefühl, die unterirdische Stadt wäre besser ohne Dach. Ob man die dann unterirdisch nennen darf? Ich denke, die Idee darf man auf jeden Fall so nennen.

Solarkonstante

Dieser Herr mit seiner Lichtschlauchidee war erst einmal erledigt. Aber die Idee nicht, denn sie ist viel älter als der russische Kollege und stammt aus einer kleinen Stadt aus der Schweiz, in der den Bürgern ein böser Streich gespielt worden sein soll. Solche Aktionen, böse Streiche zu Lasten von Bürgern,  sind zwar auch sonstwo üblich, aber diese Stadt hat es zu einer großen Berühmtheit gebracht. Die Idee hat ein Bürger eines benachbarten Kleinstaates auch mit vielen Alpengipfeln darauf weiterverfolgt. Dieser - der Kleinstaat - war nicht immer klein gewesen, und stand viele Jahre im Witzkrieg mit der Schweiz. Die Idee des Bürgers dieses Kleinstaates war ungewöhnlich groß: Man könne das Tageslicht ins Innere von Gebäuden leiten und so die wenig geliebten Arbeitsplätze im Rauminnern aufwerten. Dazu entwarf er monströse Spiegelkonstruktionen, die das Licht vom Fenster nähmen und ins Rauminnere brächten. (Bitte keinen Kommentar, ob dies als Kunst, Gewerbe, Geschick, List, sogar Betrug gemeint war.)
 

Die Idee passte gut zu der Zeit, weil die EU dabei war, die Energieeffizienz von Gebäuden durch Tageslichtnutzung fördern zu wollen. Damals hat keiner die Realisierungschancen gerechnet. Erst ma´ forschen … Doch einer, ein schnöder Kaufmann einer Versicherung, wollte etwas wissen, was anscheinend nur dumme Kaufleute interessiert: ROI, return on investment bzw. wie lange dauert es, bis ich mein investiertes Geld einspare, wenn ich sparen will? Der Mann war so dumm, dass er nicht merkte, was für ein Glücksfall ihm zu Füßen lag: Die Investition würde sich, kaufmännisch gesehen, in 42 Jahren lohnen. Die Gelächter vom Kaufmann und seiner Kollegen sollen bis Bad Godesberg zu hören gewesen sein, obwohl sich die Geschichte in der Nähe des Bonner Hauptbahnhofs abgespielt hat.

Unweit dieser Stadt, in Düsseldorf, kam der schlaue Bürger des kleinen Landes mit vielen Alpengipfeln darauf nicht bis zum Kaufmann durch. Er wurde durch die Mitarbeiter abgebremst, die gerochen hatten, wie der wundersame Lichttransport funktionieren soll: Man deckt etwa ein Drittel der Fenster zu, sammelt das Licht dort ein, und bringt es ins Rauminnere, wo freilich keiner sitzt. Dafür fehlt vorne ein Drittel des Lichts und der Ausblick ist wörtlich grottenschlecht. Die Mitarbeiter gingen zu ihrem Arbeitsdirektor und der rief bei mir an. Wir würfelten, ob wir einen doofen Kaufmann engagieren sollten oder besser einen Professor für Psychologie. Erledigt hat die Sache der Professor, denn Kaufleute sind so doof, dass sie sich nicht mit so einem Unsinn abgeben wollen. Seine Meinung nach dem Ganzen: Dem Mann, dem Bürger des Kleinstaates in den Alpen, muss das Handwerk gelegt werden. Leicht gesagt. Der Mann ist Ingenieur und techne heißt …Bitte nicht Betrug sagen, List kann ich mir gefallen lassen.
 

Danach soll der Bürger des Kleinstaates mit vielen hohen Alpengipfeln darauf einer Stadt - nicht der mit den Lichtsäcken - angeboten haben, eine echt unterirdische Einkaufspassage mit einem Heliostaten zu beleuchten. Das sind Dinger, die oben einen Spiegel darauf haben, den sie immer nach der Sonne drehen, so sie scheint. Deren natürliches Vorbild ist die Sonnenblume. Was dem Heliostaten fehlt, ist die Speicherwirkung. Die Sonnenblume speichert die Energie als Fett ab. Der Heliostat könnte seinen Strom in einem Akku speichern. Der müsste aber ziemlich groß sein, um ein Einkaufszentrum zu beleuchten. Außerdem müsste genügend Strom da sein. Man setze Zahlen ein: Wie groß muss ein Spiegel sein, der bei rund 1 kW je qm ein Einkaufszentrum mit Licht versorgt? Ich denke, die Rechnerei kann man sich sparen, wenn man sich die Prozessakten anschaut. Es war zappenduster im Einkaufszentrum, und der Ingenieur soll angeboten haben, mit einer Lampe nachzuhelfen. Die soll eine Leistung von 2 kW haben. Dann kann sich jeder vorstellen, wie so ein Einkaufszentrum ausschaut, das man mit 2 kW beleuchtet. Ich denke, es schaut überhaupt nicht aus.

Was bei solchen Spielerien herauskommen kann, lässt sich in Baunetz Wissen oder DEUTSCHES ARCHITEKTENBLATT lesen: "Lichtkamine fangen das Tageslicht ein und transportieren es weiter. Die Systeme werden dort eingesetzt, wo es sonst im Gebäude zu dunkel ist. … •    

  • Röhre bis 1 Meter: Es ist hell bis sehr hell. Das Licht ist ausreichend zum Arbeiten, Lesen und Wohnen.
  • Röhre 1 bis 2 Meter: Es ist hell, aber Lesen und Arbeiten ist nur direkt unter der Streulinse möglich.
  • Röhre 2 bis 4 Meter: Diese Länge macht Sinn bei Räumen völlig ohne Tageslicht, wo es ansonsten stockdunkel ist."

     

Da seinerzeit das Architektenblatt noch nicht im Internet war und Internet den meisten Leuten unbekannt, hat sich eine akademische Institution der Sache angenommen. Die kümmern sich immer um Dinge, für die es Forschungsmittel gibt. Während wir mit einer glorreichen Idee abblitzten, Lichtkuppeln optimieren zu wollen, bekam die akademische Institution Forschungsgelder, um einen Lichtschlauch zu untersuchen. Lichtkuppeln u.ä. gab es schon im Alten Rom, aber Lichtschläuche? Für Dinge, die man seit mehreren tausend Jahren baut, gibt es keine Forschungsgelder. Basta. Dummerweise war ich selbst von der Idee des Lichts im Schlauch begeistert, weil ich die Sache mit dem Russen schon lange vergessen hatte. Auch ein Kollege, der sagte "Setz´ ma´  Zahlen ein" vermochte nicht, mich aufzuwecken.

Erst Jahre später, als die Sache mit den 2 kW mir durch den Kopf ging, wurde ich wach. Also: Man fängt mit einem Spiegel die Sonne  (1 kW oder deren 2) ein und leitet die durch ein ganzes Haus. Wie viel Licht kommt in einem der 50 oder 100 Arbeitsräume an? Wieder duster! Also installieren wir viel mehr Spiegel auf dem Dach. Wie viele muss ich denn installieren? Und wie viele Schläuche muss ich durch das Haus ziehen? Der doofe Kaufmann würde wieder mit seinem ROI kommen. Was nützt mir ein Gebäude, wenn 10% davon mit Schläuchen gefüllt ist? Doch bevor der in die Sache einsteigt, kommt ein noch dooferer Lichtingenieur und rechnet vor, dass man vielleicht so vorgehen möge wie bei der Berechnung des Tageslichtquotienten. Will man 10% des Wertes außen haben, muss mindestens 10% des Tageslichts ungehindert in den Raum kommen. Oder 15% des Dachs muss offen sein. Ein Bisschen mehr, und man wohnt und arbeitet in einem Cabriolet. Und um die Sonne in einem ganzen Gebäude scheinen zu lassen, muss man so umme 50 m2 Spiegel auf dem Dach montieren und eine Menge Lichtschläuche verlegen. Ob da in dem Gebäude noch viel Platz für die Leute bleibt? 
 

Ob die Bevölkerung von Rattenberg immer noch unter Lichtmangel leidet, ist nicht bekannt (s. Statistik der Bevölkerungsentwicklung). Eigentlich war der dumme Schlossberg vermutlich noch vor den Menschen von Rattenberg da gewesen. Warum die ihre Stadt genau dorthin gebaut haben, müsste ein Historiker ergründen. Die Schweizer würden gerne mit einem Ösi-Witz antworten, gäbe es nicht die dumme Geschichte mit dem Licht in Säcken. Die stammt aus der Schweiz. Lassen wir lieber unseren Kaiser die Sache ergründen "Jo, mei …"

Rattenberg-Bevoelkerung

Anm.: Ein Satiriker, den ich gerne lese, hatte die Story von Rattenberg in den Orient verlegt, wo ein Sohn des Dorfes das Leben ohne Sonne nicht aushält und auswandert. Die Jungs des Dorfes beten morgens die Sonne hoch, die leider zu spät kommt. Als er Jahrzehnte später nach Hause kommt, weinen die kleinen Jungs immer noch der Sonne nach. Er, der Heimkehrer, packt die Spitzhacke und reisst das Vaterhaus nieder und baut es auf der anderen Seite des Berges auf. Die Nachbarn tun ihm nach, und das Dorf hat bereits morgens Sonne. Wenn man die Sache so löst, haben allerdings die Ingenieure aus dem kleinen Alpenland keine Butter auf dem Brot. Auch nicht mit List und …

 

 

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Was für ein Lila denn?
 

Schloss-Burg-Rittersaal

Dieses Bild vom letzten Blog hat mir angetan. Denn nicht alles darauf sieht aus wie in Natura. (Was die Gewerbeaufsicht zu dem Fluchtweg sagt, der durch einen bewaffneten Ritter versperrt ist, kann ich leider in gutem Deutsch schlecht schreiben.) Die Farben auf der Ritterrüstung sahen tatsächlich so aus, und die Leuchtflecke sind auch scharf (z.B. am Armgelenk). Hingegen wird niemand verstehen wollen, dass jemand seinen Raum mit Lila-Schmiere schmückt (Wand oberhalb der Täfelung). Tut auch niemand. An der oberen Kante der Täfelung ist unsichtbar eine LED-Kette installiert, die so ziemlich pink leuchtet. Im Bild fängt die beleuchtete Fläche weiß an, in Natura ist die pink. Die Schmiere in lila gibt es überhaupt nicht. Wo kommt die eigentlich her?
 

Die entsteht durch das Zusammenwirken zweier zeitabhängiger Techniken (Kamera und Lichtquelle) in Tateinheit, d.h. man beleuchtet ein Objekt mit einer zeitlich veränderlichen Beleuchtung und das Objekt wird mit einer anderen zeitlich veränderlichen Technik aufgenommen. Ergebnis: Mal lila, mal nicht. Kann jeder Physiker mit Hilfe der Wellentheorie erklären. Ähhhhm! Von wem werden eigentlich neue Leuchtmittel erfunden oder entwickelt? Nicht mehr von Edison - i.d.R. sind es Physiker. Wissen die denn nichts von Flimmern und Welligkeit? (s. hier über die Entstehung einer Beleuchtung, die niemand mag) Natürlich wissen die das. Nur: Physiker machen keine Beleuchtung.

Wer die macht? Das kann man kurzweilig hier lesen oder leidvoll selbst erleben, wenn man in einem Betrieb eine Beleuchtung in Auftrag geben will. Ist man gesetzestreu, guckt man erst in den Vorschriften nach und wird fündig: ASR 3.4 "Beleuchtung". Wenn man die dem Lichtplaner in die Hand drückt, schüttelt er ungläubig den Kopf. Danach kann man nicht planen. Wieso? Das haben die Leute selbst festgestellt, die die "Vorschrift" geschrieben haben. Also? Während man sein Hirn martert, um eine neue Quelle der Weisheit zu erschließen, kommt der Energiesparer daher. Der hat die Oberhand, seit die EU die Energieeffizienz von Gebäuden ganz oben auf der Agenda platziert hat. Ob man nach dessen Vorstellungen planen kann, weiß ich nicht, aber das interessiert hier nicht. Es geht um den lila-Saum, den die LED fabriziert. Auf jeden Fall wird der Energieeffizienzbeauftragte sagen, man müsse eine Regelung vorsehen, die nach Verlauf des Tageslichts die Beleuchtung regelt. Hört sich gut an.

 
So ne Regelung kostet Geld. Wenn sie gut sein soll, richtig Geld. Da Arbeitgeber in der Regel oder häufig Wirtschaftsunternehmen führen, machen sie eine Wirtschaftlichkeitsberechnung auf. Die Hersteller von Leuchten - selber welche - wissen das natürlich und versuchen, wirtschaftliche Leuchten zu bauen. Also: Der Effizienzexperte sagt, LED ist effizient, der Energiesparer sagt, Regeln und Sparen, und der Beschaffer des Unternehmens sagt, preiswert, meint aber billig.

So kommen LED mit Eigenschaften, die Kameras wie Augen irritieren, in Büros aber auch an Autos (s. hier). Wen ich noch nicht hinreichend irritieren konnte, möge hier lesen, z.B. um die neue Geisel - Flimmern - kennenzulernen. Wer es lustiger mag, kann sich auf der Facebookseite des Autors tummeln (Flimmernd statt prickelnd). weniger lustig indes ist das, was die LED mit der Fluchtwegbeschilderung macht. Denn seit Ewigkeiten wird ähnlich wie hier angeführt (aus ASR 3.4) verlangt, dass "Durch Auswahl der Lampen und Leuchten ist sicherzustellen, dass Sicherheits­zeichen und Sicherheitsfarben als solche erkennbar sind".

(Wen die Flimmerei auf dieser Seite stört, möge mir verzeihen. Die Absicht ist, fühlbar zu machen, was Flimmern aus einem macht. Tipp für den, der dennoch lesen will: Nach einer Studie unterzeichnet von zwei Professoren stört das Flimmern von LED bei Tageslicht nicht so stark. Wozu man LED bei Tageslicht benötigt, werden die Herren bei ihrem nächsten Forschungsbericht erklären.

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Gottesdienst und Entleuchtung

 
Gestern besuchte ich eine Erstkommunion in einer wunderbaren Kirche. Sie ist geostet (und nicht verostet) wie früher alle Karten auch (deswegen der Begriff Orientierung). Da es von Christus heißt Oriens orientium universum obtinet und der Sonnenaufgang als Symbol der Auferstehung galt, wurden die Längsachsen der Kirchen danach ausgerichtet. So auch in dieser Kirche in dem Geburtsort des Menschen, dessen Strahlen einem alles auch ohne Licht sichtbar machen, sogar das Verborgene (Wilhelm Conrad Röntgen). Da der normale Mensch zum Sehen Licht braucht, fällt in einer geosteten Kirche beim Morgengebet das Morgenlicht auf den Chor mit dem Alter und alles sieht wunderbar aus.

Der Pfarrer ist wohl auch lichtbesessen. Er erklärte den Kindern so ausführlich, dass sie das Licht der Welt sind, dass ich ständig dachte "powered by Osram". Die Kinder mit ihren Kerzen demonstrierten eindrucksvoll, was Licht aus einer recht grauen Umgebung schafft.

Diese Kirche besitzt wunderbare Fenster, die wahre Kunstwerke sind. Die im Osten sind vorwiegend blau. Ich hatte gelernt, dass dies der große Trick der Kirchenbauer sei. Das blaue Licht macht das Auge kurzsichtiger, und dadurch erscheint die endliche Höhe der Kirche ziemlich unendlich. Wäre da nicht die Entleuchtungsbirne …

Mit Entleuchtungsbirne meine ich nicht den Scherzartikel (hier), die Lampe, die an zu hellen Orten Licht einsammelt, damit der Anblick schön sanft wird. Ich meine die Lampen, die Licht spenden sollen, aber genau dadurch mir die Unendlichkeit nehmen. Wenn mein Auge nach oben geht, um die Architektur des Kirchenschiffs zu bewundern, sehe ich nur Lampen, sonst nichts. Wozu ist das Licht da? Soll die Illusion des Unendlichen etwa zerstört werden, weil sie nicht der Wahrheit entspricht?

Eigentlich ist es mit jedem Licht so. Fällt es auf die zu sehenden Objekte, fördert es das Sehen. Fällt es direkt ins Auge, geschieht das Gegenteil. Die Entleuchtungsbirne in dieser Kirche sind LED, die wohl Glühlampen ersetzt haben, die vermutlich die Öllampen ersetzt haben. Jetzt haben wir Licht auf dem Gebetsbuch, das uns der Pfarrer ohnehin vorliest, dafür ist die Architektur der Kirche mehr oder weniger futsch.

Wer die schlimmsten Entleuchtungsbirnen sehen will, muss nach Rom reisen. Im Petersdom, der höchsten Kuppel des Christentums, sind Scheinwerfer angebracht. Ob ihr fahles Licht weit unten auf dem Boden jemandem nützt, kann ich nicht sagen. Dass sie den wunderbaren Anblick der Kuppel verschleiern, kann hingegen jeder sehen. Muss aber nicht. Man kann Entleuchtungsbirnen auch im Bergischen erleben. Unweit davon im Sauerland sind die Nester derer zu finden, die solche Birnen produzieren, Pardon Leuchten.

Da sage einer, dass man Licht nicht vernichten kann.

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Ein neues Gütezeichen, das nie einer gebraucht hat! Bis heute

 
Haben Sie schon mal gehört, dass jemand die Rundheit von Autoreifen zertifiziert? Ich denke, nein. Autoreifen sind ziemlich rund, bis sie einen Platten bekommen. Zertifizieren tut man höchstens die Pflaster, die das Loch wieder abdichten, denn nicht alle kleben gut genug. Niemand denkt auch daran, die Löcher im Schweizer Käse zu zertifizieren, obwohl sie immer kleiner werden. Die Löcher waren schon immer da und man findet sie auch ohne Zertifikat. Zertifizieren tut man Dinge, bei denen es nicht immer so rund läuft. So gibt es TCO-Zeichen für Computerbildschirme, TÜV-Zeichen für Bürodrehstühle, Blauen Engel für Drucker, die nicht so viel Krach machen wie andere. Sogar ein NABU-Zeichen für Streuobst kann man erwerben.

Wer zum Teufel braucht ein "Verified Low Optical Flicker Mark" von UL? Ganz langsam zum Mitschreiben: UL oder Underwriters Laboratories ist nach eigenen Angaben "ein führendes, unabhängiges und weltweit tätiges Unternehmen für Produktsicherheit und Zertifizierung, das seit mehr als 120 Jahren die Entwicklung von Normen und innovativen Sicherheitslösungen für den Schutz der Lebens- und Arbeitswelt begleitet." Und das fragliche Zeichen heißt in (ziemlichen gutem) Deutsch "geprüftes geringes optisches Flimmern" Zeichen. Was flimmert denn da?

 
Eigentlich flimmerte in der Beleuchtung nichts. So lernte man schon vor 50 Jahren in der Lichttechnik, es gäbe Menschen, die behaupteten, Leuchtstofflampen würden flimmern. Das wäre aber nicht möglich, weil die Nervenleitungen der Menschen so schnelle Änderungen nicht durchlassen würden. Ja, irgendwie lag das schon an den Nerven, wenn die Beleuchtung nervte. Mit der Einführung von elektronischen Vorschaltgeräten war es Schluss mit der Nerverei. Übrig blieben die Computermonitore, bei denen Ergonomen nervten, dass sich die Benutzer genervt fühlen würden. Auch die sind technisch erledigt. Die Grafikkarten sind so schnell, dass man schlecht ein Flimmern sehen kann. Was zertifiziert denn da die Firma UL?

Irgend jemand hat auf der Light + Building eine Presseerklärung verbreitet, die Aufklärung bietet: "Geringes Lichtflimmern als Produktvorteil
„Das Ziel von UL ist es, Hersteller bei ihren Plänen für Produktinnovationen zu unterstützen“, sagt Roberto Inclinati, Business Development Manager in der Lighting Division von UL. So steht es geschrieben. Geringes Flimmern? Warum denn kein Flimmern? Wir lesen weiter: "„Hersteller, deren Produkte Vorteile wie geringes Lichtflimmern bieten, sollten auch die  Möglichkeit haben, ihre Angebote im Ladenregal hervorzuheben. Auch Planer und Einkäufer profitieren davon – nicht nur, weil sie für ihre Beleuchtungsprojekte jetzt leicht die Produkte mit geringem Lichtflimmern identifizieren können, sondern auch, weil das Verifizierungszeichen von unabhängiger, dritter Stelle ihnen Sicherheit gibt und sie so ihren professionellen Ruf schützen, qualitätsbewusst zu sein.“ Stimmt. Allerdings bescheinigt die unabhängige dritte Stelle nicht, dass die Beleuchtung flimmerfrei wäre. Sie sagt nur, dass das Flimmern gering sei. gering gemessen an was? Seit mindestens 30 Jahren gibt es eine bezahlbare Technik, die flimmerfreies Licht ohne Prüfzeichen schafft. Sollen wir etwa flimmerarmes Licht von Herstellern kaufen, die zertifiziert sind? Was für eine Technik ist denn das?

 
Mir schwant es: "Die Evolution der Leuchtmittel hat heute zu einem neuen Konzept von Lichtqualität geführt, das auch die Auswirkungen auf die Gesundheit und den visuellen Komfort einbeziehen muss. Das Lichtflimmern kann beide Faktoren beeinflussen, und darum investieren wir in die Forschung und die Entwicklung von Produkten, deren Flimmern unterhalb der Risikoschwelle bleibt." Ich gucke auf den Kalender. Es ist 2016 … Dass man Lichtqualität prüfen muss, weiß ich seit langem. Dass Flimmern die Gesundheit beeinträchtigt, wurde so etwa 1985 endgültig nachgewiesen. Vorher redete man in der Lichttechnik von Lichtwelligkeit und deren Problematik. Dass es ein Problem damit gab, wurde nie in Frage gestellt.

Jetzt wird die Sache auch nicht in Frage gestellt. Aber wieso gibt es eine neue Norm zur Bewertung von Flimmern? (IEEE 1789: siehe da http://grouper.ieee.org/groups/1789/ : "Recommending practices for modulating current in High Brightness LEDs for mitigating health risks to viewers" ). Vielleicht kann es einer ergründen, nachdem er $$ 134 bezahlt und die Norm kauft. Wer einfach download rückt, zahlt nur $ 89 und findet auch Erleuchtung: "At light&building 2016 it was clear that already many manufacturers have a basic awareness of the problem of flicker in lighting." Für Leute, die des Denglischen nicht mächtig sind: Bei Light & Building hat man gelernt, dass bereits mehrere Hersteller ein Mindestverständnis aufbringen, dass Flimmern von Beleuchtung ein Problem darstellt. Ääää? War da nicht etwas? (Originalbestimmung von DIN 5035 in 1935)

Ruhe-der-Beleuchtung

Was mag wohl die Evolution der Leuchtmittel sein? Hiermit schreiben wir einen Wettbewerb aus. Der Einsender der ersten richtigen Antwort bekommt eine LED-Birne von Osram, den zweiten Preis stiftet Philips, die weiteren kommen aus Südostasien.

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Wie sicher ist LED-Licht im Straßenverkehr?

 
Dieser Beitrag handelt nicht von LED - Tagfahrlichtern, die bereits bei Sonnenschein blenden. Es geht eher um etwas Tiefergreifendes. Darf man eine Lichtquelle, die dauernd an- und ausgeht, an Autos bauen, die unbegrenzt schnell fahren dürfen? Derzeit tut man es.

Die Sache mit dem An- und Ausgehen ist natürlich bildhaft gemeint. LED sind sehr schnelle Bauelemente, die man für Signalübertagung in Glasfasernetzen benutzt. Dort müssen sie sogar an- und ausgehen, und das viele Milliarden Mal in jeder Sekunde. Dumm nur, wenn dies in etwa den Frequenzen erfolgt, bei denen das menschliche Auge Leuchtdichteänderungen deutlich oder weniger deutlich wahrnimmt. Betreibt man eine Lichtquelle mit einer höheren Frequenz, als diejenige, bei der eine Wahrnehmung des Auges möglich ist, sagt man, die sei flimmerfrei. Jedenfalls nimmt man die Flackerei nicht mehr bewusst wahr. Man redet auch nicht mehr von Flackerei, sondern von Flimmerfreiheit.

So weit, so gut. In den Zeiten, als die LED noch ihr Dasein als Anzeigelämpchen fristete, fühlten sich viele vom Flimmern von Leuchtstofflampen gestört. Und Techniker sagten, das sei nicht möglich, weil die Lampen mit 100 Hz betrieben würden und die FVF, so nennt man die Frequenz, ab der das menschliche Auges kein Flimmern mehr empfindet, Flimmerverschmelzungfrequenz, läge so bei 47 Hz. Einem gewissen Wissenschaftler (Wilkins) ist es doch mit einer geschickten Untersuchungsstrategie gelungen, die Techniker zu überführen. Nach seiner Studie aus den 1980er Jahren kann man etwa die Hälfte der Kopfschmerzen, die die Menschen beider Arbeit erleiden, mit einer höheren Frequenz der Lampen beseitigen. Oder mit gar keiner Frequenz - die Lampen werden mit Gleichstrom betrieben. Von 47 Hz redet heute keiner mehr, eher von einem Mehrfachen davon. Monitore mit 47 Hz wären der Tod der Game-Industrie.

 
Dumm nur, dass die höhere Frequenz Geld kostet. Daher hat sich die Erkenntnis nur langsam durchgesetzt. Das ist bei LED nicht anders. Muss man was tun? Oder sind die LED jenseits von Gut und Böse auf der sicheren Seite? Damit beschäftigt sich die Autoindustrie, von der u.a. folgende Studie kommt: "Physiologische Effekte bei PWM-gesteuerter LED-Beleuchtung im Automobil" (ausgeführt von Forschungsstelle: Technische Universität Darmstadt Fachgebiet Lichttechnik). Die Studie wird hier nicht kommentiert, weil sie aus vielen Literaturkommentaren und drei Experimenten besteht, sodass eine kurze Kommentierung irreführend sein kann. Unten ist das Inhaltsverzeichnis wieder gegeben. Der Volltext ist hier zu finden.

Die Studien befassen sich hauptsächlich mit dem sog. Perlschnureffekt, der den meisten neu sein dürfte. Im Internet ziehen aber viele seit etwa 10 Jahren dagegen zu Felde. Diesen Effekt beschreibt das Institut für Elektromechanische Konstruktionen so: "Als Perlschnureffekt bezeichnet man eine optische Täuschung verursacht durch eine rasche Augenbewegungen auf eine gepulst betriebene Lichtquelle hin bzw. von dieser weg. Aufgrund der Trägheit der Rezeptoren im Auge führt es zum mehrfachen Erscheinen der Lichtquelle, zum Beispiel PWM-gedimmte LED-Verkehrstafel oder LED-Autorückleuchten. Je nach Pulsfrequenz kann dieser Effekt auch dann auftreten, wenn beim direkten Betrachten kein Flimmern wahrnehmbar ist, was zu Irritationen führen kann."

 
Das Entscheidende hier ist die Bezeichnung "optische Täuschung", womit man fast immer Dinge bezeichnet, die jeder so und nicht anders sieht. Wieso denn Täuschung? In Wirklichkeit geht es um eine Störung der Wahrnehmung. Wie man damit umgeht, weiß man nicht wirklich, was man daran erkennen kann, dass fast alle Menschen glauben, beim Kinofilm würde man Bewegungen sehen, wenn Einzelbilder so schnell dargeboten werden, dass das Auge dem nicht folgen kann. Ehe man ein Bild sieht, ist schon das nächste da. Das ist eine plausible Erklärung, die stimmen könnte, wenn die Physiologie alles wäre. Ein Zauberer hingegen wird einen eines Besseren belehren. Es geht eher um Psychologie. Sieht man ein Objekt zuerst hier, und dann einige Zentimeter weiter, denkt man automatisch, es hätte sich bewegt. So machen es die Zauberer und alle Menschen sehen, was sie nicht sehen. Nur mit Kleinkindern funktioniert es nicht, weil sie noch nicht gelernt haben. (Anm.: Während die Kinoindustrie länger als ein Jahrhundert prächtig mit dem Irrtum gelebt und verdient hat, ist den 3D-Fernsehmachern kein Erfolg beschieden. Die irren sich nämlich so, dass jeder den Fehler spürt.)

Was hinsichtlich des Perlschnureffekts als optische Täuschung bezeichnet wird, ist eine Störung eines Teils der Mechanismen, mit denen das Gehirn eine "Konstanz" herstellt. So kann es z.B. Fernsehbilder aufrichten, wenn man liegend fernsieht. Bei kleinen Bewegungen in der Umgebung wird die Wahrnehmung auch auf "Konstanz" geschaltet. Kaum jemand sieht z.B. im Zug, dass alles um ihn herum vibriert. Bei dem Lokführer sieht es hingegen anders aus, wenn die Vibrationen stärker werden. Er kann seine Instrumente nicht mehr einwandfrei lesen. Man kann nachweisen, bei welchen Frequenzen und Amplituden ein Instrument nicht mehr fehlerfrei wahrgenommen wird.

Die Konstanzmechanismen funktionieren gut und zuverlässig mit Sehobjekten, die physikalisch existieren, und die mit konstantem Licht, z.B. von Glühlampen beleuchtet sind. Physikalisch existierende Instrumente in Fahrzeugen, die vom Tageslicht beleuchtet sind, wird kaum jemand als schlecht ablesbar empfunden haben, es sei denn, er/sie fährt in der Prärie mit einem Holzschemel als Sitz. 

 
Wesentlich anders mit Instrumenten, die getaktet sind. Das sind z.B. Monitore, aktive Anzeigen u.ä. Diese werden je nach Bewegung anders und verzerrt wahrgenommen. Bei alten Fernsehern kann man z.B. durch essen oder Zähne putzen wunderbare Verzerrungen des gesamten Bildes produzieren. In älteren Airbusmodellen wackelten bei der Landung alle Anzeigen im Cockpit, ohne dass auch nur eine sich aus dem Rahmen bewegte. Es waren die Vibrationen der Sehobjekte und der Augen. Solche physikalischen Änderungen kann der Konstanzmechanismus des Gehirns nicht ausgleichen.

Beim Auto haben wir "Vibrationen" in mehrfacher Ausführung. So bewegen sich die Augen, wenn jemand spricht. Diese Bewegungen werden aufmoduliert durch die Bewegungen des Sitzes. Die Scheinwerfer sind selbst in Bewegung, und zwar waagrecht in Fahrtrichtung, aber vibrierend in mehreren. In der Außenwelt gibt es die Rückscheinwerfer des Vordermannes zu sehen, die auch vibrieren, und dazu die Straßenbeleuchtung in LED, die getaktet sein kann. Auch Verkehrsschilder werden ja mit getaktetem LED betrieben. Und das alles in Fahrsituationen mit unbegrenzter Geschwindigkeit.

Eigentlich dürfte man weder die LED-Straßenbeleuchtung noch die Kfz-Beleuchtung zulassen, bevor man die möglichen Gefährdungen geklärt hat. Wenn man aber abwarten würde, bis man alle Gefährdungen geklärt hat, würde es vermutlich keine Autos geben. Man müsste sich eher überlegen, ob die Postkutschen abgeschafft werden sollten, weil zu gefährlich. Ob man nach Kenntnis aller Gefährdungen durch das Auto - in den meisten Ländern mehr Tote als durch Kriege, Umweltverschmutzung, verheerende Bilanz in der Tierwelt, Lärm, Millionen Kilometer versiegeltes Land -  dieses zulassen würde, wäre ich mir nicht so sicher.

 
Warten wir ab, was noch alles kommt. Eines ist sicher: Das ganze Theater ist nur bedingt durch Kosten, denn technisch kann man LED-Beleuchtung so realisieren, dass weder Flicker noch Vibrationen eine Bedeutung haben. Das analoge Ereignis, Flimmern von Computermonitoren, kenne ich sehr gut. Vor etwas mehr als 40 Jahren hatte ich es als Problem für Menschen dargestellt. Eine kleine Armee von Hersteller-besoldeten Ergonomen arbeitete fleißig daran, die Sache kleinzureden. Am Ende lösten Techniker das Problem mit schnellen Grafikkarten. Aus der Spuk! Hoch lebe der Gamer, der das Ganze bezahlt hat!

  

Darmstadt-LED-Flicker

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