Posts in Category: Normen

Flimmern gehört zu lichttechnischen Problemen, die älter sind als die elektrische Beleuchtung, sie hieß früher Unruhe. Aber nicht alles, was stört, ist auch tatsächlich Flimmern. Beim Blog zu Genesis 2.0 – Schöpfung der elektrischen Sonne werden die neuesten Entwicklungen kommentiert, obwohl das Problem über 100 Jahre alt ist. Es war auch vergessen, weil es schon sehr lange eine Lösung gab. Als vor über 10 Jahren ein Zertifikat eingeführt wurde, das einem Leuchtmittel „Flimmerarmut“ bescheinigte, habe ich den Vorgang sarkastisch kommentiert: (Ein neues Gütezeichen, das nie einer gebraucht hat! Bis heute!) Die Sache hat sich aber per 2026 noch nicht erledigt.

Das elektrische Licht hat das Flimmern als Erbe des Wechselstroms übernommen. Dieses war bei der Glühlampe praktisch unsichtbar, wurde aber mit der Leuchtstofflampe ein Problem. Die Existenz eines Problems wurde viele Jahrzehnte lang ignoriert, obwohl man zu dem angeblich nicht vorhandenen Problem technische Lösungen wie die Duo-Schaltung anbot.

Die Einführung der LED in der Beleuchtung brachte das Problem TLA derart heftig zurück, dass sich die EU damit beschäftigen musste. Grenzwerte für das Flimmern wurden 2021 eingeführt und 2024 zur Bedingung für eine Marktzulassung erhoben.
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Nunmehr haben wir LED in allen Lebenslagen, u.a. als

Beleuchtung unserer Arbeitsräume
Hintergrundbeleuchtung von Computermonitoren
Beleuchtung von Kraftfahrzeugen
Nächtliche Illumination unserer Städte

TLA ist nicht Flimmern alleine. Der Begriff umfasst alle unerwünschten Wirkungen des zeitlich nicht stabilen Lichts auf den Menschen. Das Thema wurde im Blog healthylight.de über Jahre thematisiert, so auch

LED dürfen nicht mehr flimmern - nur noch moderat … (12/2019)
Darf die LED mehr flimmern, weil sie modern ist? (09/2019)
Flimmern war gestern- jetzt haben wir Flicker (01/2019)
Flimmern bei Olympia 1972? (05/2016)
Flimmern is back -als Flicker (04/2016)
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Flicker, Gesundheit, LED, Lichtqualität, Norm, Planung

Die Tagung Weimarer Lichttage wurde 2022 mit einer Reihe von Thesen zu Licht und Lichplanung angekündigt. Diese hatte ich seinerzeit in diesem Blog kommentiert. Mittlerweile ist viel Wasser die Ilm runtergeflossen. Die LiTG hat nach 111 Jahren ihren Namen geändert in Deutsche Gesellschaft für LichtTechnik und LichtGestaltung e.V. Die CIE feierte 100 Jahre V(λ)-Kurve mit einer Umweltpsychologin als Präsidentin. Zeit, sich die Kommentare Revue passieren zu lassen.

Die 20 Thesen in der Reihenfolge ihrer Erstveröffentlichung habe ich gestern unter
Weimarer Lichttage - nachbelichtet

erneut kommentiert. Hier die Links zu den einzelnen Thesen. Man kann sie als Liste lesen, um einen Eindruck zu bekommen, wo uns der Schuh einst gedrückt hat. Ein Klick auf den obigen Link öffnet die ganze Abhandlung. Klicks auf die unteren Zeilen führen zu dem jeweiligen Kommentar zu der betreffenden These. Ich würde mich freuen, wenn meine Kommentare weiter kommentiert werden. Denn das letzte Wort hat die Praxis, also die realisierten Beleuchtungen oder Gebäude, die durch besseres Licht gesünder werden.
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Blau, circadian, Effizienz, Energieeffizienz, Gesundheit, Innovation, LED, Lichtqualität, Norm, Planung, Tageslicht

Gestern hatte ich die Absicht, den Bezug von Gebäudebewertungen zum nachhaltigen Bauen allgemein zu beschreiben. Eine davon, DGNB, hatte ich bereits ausführlich kommentiert (Visueller Komfort – Realisieren mit Normen der Lichttechnik oder ganzheitlich?) Die weiteren hören auf glänzende Namen wie LEED, BREEAM, WELL oder Living Future Institute. (Bild DGNB)

Als ich mir die Details angesehen hatte, kamen mir die Erinnerungen an ein Projekt zurück, das ich als Student begleitet hatte, weil der Versuch in meinem Zimmer ablief. Das Projekt sollte ergründen, wie eine Zusammenführung von Tageslicht und künstlichem Licht im Arbeitsraum funktionieren würde. Es hieß "Tageslichtergänzungsbeleuchtung" (TEB) und entspricht etwa dem, was heute die Arbeitsstättenverordnung vorschreibt. Der Betreuer, Prof. Jürgen Krochmann, meinte, dass diese Fragestellung eine psychologische Komponente hätte. Daher sollte eine Beteiligung der Psychologie gesucht werden. Sie kam in der Gestalt einer Studentin, Ellen Collingro, der Ehefrau eines Kollegen aus dem Nachbarinstitut. Der Projektbearbeiter, Georg Roessler, war von dem Ergebnis begeistert. Und der Professor erklärte uns allen, dass wir in unseren Projekten eine Kooperation mit Psychologen suchen sollten, nicht eine Beratung.

Das Ergebnis der Diplomarbeit von Frau Collingro besagte, dass der Mensch eine Kommunikation mit der Umwelt bräuchte, um sich im Raum und in der Zeit zurechtzufinden. Weitere Arbeiten zeigten, wie diese Kommunikation beschaffen sein müsste. So reichte der Blick aus dem Fenster auf eine dunkle Fassade ohne Fenster nicht als Kommunikation. Hingegen war der Ausblick auf einen verkehrsreichen Platz eher unwirksam, weil die Wirkung der von der dunklen Fassade erinnerte. Zwar war die Szenerie absolut lebendig, aber der arbeitende Mensch fühlt sich nicht als stiller Beobachter der Außenwelt. Er will auch nicht "aus dem Fenster gucken", um die Langeweile seines Alltags loszuwerden.
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Als Kollege Roessler seine Erkenntnisse auf einer Sondertagung Auge-Licht-Arbeit der LiTG in Karlsruhe 1971 vorstellte, war das Schicksal des Projekts längst besiegelt. Die Fachwelt wollte das natürliche Auge im künstlichen Licht und die Arbeit in fensterlosen Räumen sehen. Das Projekt wurde eingestellt und wäre ohne Folgen geblieben, ohne das Engagement der beiden Herrn.

Doch mit Hilfe eines Beamten aus dem Arbeitsministerium, vermutlich war dieser der selige Rainer Opfermann, gelang das Kunststück. Die Erkenntnis, dass der Mensch im Innenraum Kommunikation mit der Außenwelt brauche, führte zu einer gesetzlichen Vorschrift (§ 7.1 Sichtverbindung nach außen). Über die Bedeutung des Tageslichts bei der Arbeit haben die beiden nichts gesagt. Für Krochmann als Tageslichttechniker bedurfte es keiner Diskussion. Er war der Autor der Normenreihe DIN 5034 "Tageslicht in Innenräumen“. Und für alle Angehörigen des damaligen Instituts für Lichttechnik galt die Anweisung des damaligen Direktors H.-J. Helwig, dass niemand länger als 4 Stunden in abgedunkelten Räumen verbringen durfte. Er hatte es aber nicht bei der Anweisung belassen, sondern das Institutsgebäude dementsprechend bauen lassen. Alle Arbeitsräume waren mit Datenleitungen versehen, damit man die Laborexperimente im hellen Raum vorbereiten konnte, um sie später im dunklen Labor auszuführen. Die Schaltungen wurden auf Tischen aufgebaut, die man einfach ins Labor fahren konnte.
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Gestern zeigte mir die Recherche, dass die Message weltweit in der Architektur angekommen ist. Alle Bewertungssysteme für nachhaltiges Bauen führen unter Beleuchtung als Erstes Tageslicht an und belohnen die Sichtverbindung als besonderes Merkmal für ein Gebäude. Das Living Future Institute will gar, dass jedes Watt künstlichen Lichts durch eigene Photovoltaik-Anlagen am Gebäude wieder "reingespielt" wird.

Eine unglaubliche Leistung, aus einem relativ simplen Projekt eine weltweite Erkenntnis zu generieren, die Utopiker (Living Future Institute) Health + Happiness Petal (Gesundheit & Glück) verankert sehen.

Zum Beitrag "Wer sorgt für ein gesundes Licht im Büro?"

Wer sorgt für ein gesundes Licht im Büro?

Blau, circadian, Gesundheit, UV

Eine schwitzende Stirn ist nicht das Kriterium für die
Qualität einer neuen Idee
Pavel Kosorin

Leute, die Beleuchtung normen, wissen es spätestens seit 1972. Es macht keinen Sinn, nur die relevanten Größen für die Lichtquellen festzulegen, man muss auch den Raum berücksichtigen. Ich gebe das Jahr 1972 an, weil damals Reflexionsgrade für Raumoberflächen und wichtige Möbel in die Norm aufgenommen wurden. Auch früher hat man bei der Planung die Eigenschaften des Raums in die Berechnung einbezogen. So gesehen, könnte man die Berücksichtigung der Raumeigenschaft bis in die 1930er Jahre zurückverfolgen.

Wie kann es dann sein, dass man eine Beleuchtung auf der Basis der Bestimmung einer Norm beanstanden kann? Gemeint ist die Treppe links im Bild, deren Beleuchtungsplanung vom Auftraggeber beanstandet wurde. Sie hätte gemäß DIN EN ISO 12464-1 eine bestimmte Beleuchtungsstärke haben müssen. Das war wohl nicht der Fall. Das Bild entspricht etwa meinem visuellen Eindruck, der sich von dem erforderlichen (Bild rechts) weitgehend unterscheidet. Die Treppe im rechten Bild stammt von Baunetz. Der Auftraggeber hatte eine solche Erscheinung im Sinn.

Wir haben den Auftrag, die geplante Beleuchtung zu messen, ordnungsgemäß erledigt. Die Beleuchtungsstärke auf dieser Treppe war fast doppelt so hoch wie gefordert. Warum sie dennoch so dunkel ausschaut, muss man wohl nicht erklären. Der Lichtplaner hatte den Auftrag bekommen, eine normgerechte Beleuchtung für eine schwarze Treppe zu planen. Und eben diesen Auftrag ausgeführt.

Das Büro, das den Auftrag ausgeführt hatte, war zum Glück sehr erfahren und hatte das offensichtliche Problem, die zu dunkle Treppe, durch die Gestaltung ausgeglichen. Die Beleuchtung bestand aus kleinen Leuchten, die die Treppenstufen klar erkennbar markierten. Der Lichtplaner war aber lediglich verpflichtet gewesen, 100 lx auf der Treppe zu erzeugen. Hätte der Auftraggeber die Gewerbeaufsicht mit der Messung beauftragt, hätte diese die Beleuchtung nicht beanstandet, obwohl sie eine Unfallgefahr darstellte.
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Ein solcher Unsinn würde nie zustande kommen, wenn die Normen statt Beleuchtungsstärken zu fordern, die physiologisch keinen Sinn machen, Leuchtdichten fordern würden. Diese bestimmen, wie gut man sieht.

Ich habe Verständnis dafür, dass eine Lichtplanung auf der Basis von Leuchtdichten schwierig ist. Dies wurde aber schon in den 1970er-Jahren behauptet, als man in der Straßenbeleuchtung die Leuchtdichtetechnik einführte. Die Erkenntnis, dass für Autofahrer nicht entscheidend ist, wie viel Licht auf der Straße ankommt, sondern wie viel Licht von der Straße in Richtung ihrer Augen reflektiert wird, hatte sich wissenschaftlich in den 1960er Jahren durchgesetzt. Die CIE hat dann 1977 mit der CIE 12.2 die Leuchtdichte als primäre Planungsgröße für Hauptverkehrsstraßen festgelegt.

Dies war möglich, weil in der Straßenbeleuchtung die Sehgeometrie vorgegeben ist. Man muss nicht alle Leuchtdichten um einen herum planen. Vor allem muss man sie nicht messen. Man muss es auch nicht mehr, weil spätestens mit dem Aufkommen der Computer in der Lichtplanung man in der Lage war, die Leuchtdichteverteilung in jeder beliebigen Szenerie zu berechnen und zu visualisieren.
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Beleuchtung, Energieeffizienz, Farbwiedergabe, LED, Philips

Wie an anderer Stelle erklärt, hat das Licht, das als Beleuchtung dient, zwei vornehmliche Aufgaben. Die erste ist für Helligkeit zu sorgen. Genau dafür hat man das Licht vor 101 Jahren offiziell so definiert. Die zweite Aufgabe fällt etwas diffiziler aus: Dem Menschen reicht die Helligkeit nicht aus; er will auch Farben sehen. So musste sich die CIE um ein zweites Feld bemühen. Auf der CIE-Sitzung in Cambridge wurde das heute noch fundamentale CIE-Normvalenzsystem (auch bekannt als das 1931er-System) verabschiedet.

Wo liegt das Problem, wenn beide Aspekte über ein Jahrhundert bzw. fast ein Jahrhundert anscheinend gut geregelt sind? Mehrere Menschengenerationen haben nicht gelernt zu begreifen, womit sich die CIE hier beschäftigt. Denn Helligkeit gibt es nicht. Sie ist eine Empfindung. Die Definition des Lichts dient nicht dazu, diese Empfindung messbar zu machen, sondern die Lichtmenge, die eine Lampe erzeugt. Wenn man dieses so definierte Licht in einen Raum bringt, wird es darin hell. Wie hell? Das lässt sich leider nicht sagen. Es hängt davon ab, wie das Licht verteilt wird und was da in dem Raum sonst an hellen Objekten vorhanden ist. Licht wurde definiert, um eine Brücke zwischen der physikalischen Menge des Lichts und der menschlichen Wahrnehmung zu schlagen. Vorsicht, auf der Brücke kann man leicht ausrutschen.

Nicht etwas, sondern wesentlich schlimmer sieht es mit der Farbe aus. Diese gibt es erst recht nicht, auch wenn man im Malergeschäft Regale voller Töpfe sehen kann, in denen Farbe lagert. Wenn man sich eine Dose greift, sieht man darauf viele gesetzlich vorgeschriebene Angaben, z.B. zu Sicherheit und Entsorgung, aber mindestens eine Bezeichnung der Farbe, z.B. „Premium-Seidenmattlack“, und eine Nummer dazu: z. B. „RAL 7000 Fehgrau“. Die letztere Nummer wird man allerdings in keinem Fachgeschäft sehen, sie gehört zu U-Booten der Bundesmarine als Überwasseranstrich. Der Unterwasseranstrich war früher unterschiedlich je nach Einsatzgebiet, Ostsee oder Nordsee. Denn Farben sieht niemand absolut, sondern immer in Verbindung mit dem beleuchtenden Licht und mit der Umgebung.
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Wenn man Farben nicht absolut sehen kann und jedes Farbensehen vom auffallenden Licht abhängt, muss man, wenn man mit Farben oder farbigen Objekten handeln will, wenigstens eine verlässliche Grundlage für die Erscheinung schaffen. Genau dafür sorgen die sog. Normlichtarten, die die CIE im Laufe der Jahrzehnte definiert hat. Sie hießen einst A,B und C.

Normlichtart A war 1931 für fast alle Umgebungen im Innenraum maßgeblich. Sie entsprach der Wolfram-Glühlampe (ca. 2856 K). Sie ist bis heute der Standard für künstliches Wohnraumlicht, auch wenn der Glühlampe mittlerweile das Licht ausgegangen ist. Normlichtart B sollte das direkte Sonnenlicht darstellen. Sie war kein Hit, weil es die direkte Sonne nur im Weltraum gibt. Auf Erden ist es noch niemandem gelungen, Sonnenlicht vom restlichen Licht zu trennen, außer im Labor.

Normlichtart C repräsentierte einst "durchschnittliches" Tageslicht ohne UV-Anteil (ca. 6774 K). Sie war entstanden, als sich die CIE noch nicht für UV verantwortlich fühlte. Sie war für die CIE in den 1930er Jahren ein Störfaktor. UV wurde eher als Problem wahrgenommen, da die damaligen Filterlösungen für Tageslichtsimulatoren den UV-Anteil des natürlichen Sonnenlichts kaum korrekt abbilden konnten. UV wurde eher als Problem wahrgenommen, da die damaligen Filterlösungen für Tageslichtsimulatoren den UV-Anteil des natürlichen Sonnenlichts kaum korrekt abbilden konnten.
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Dann kamen die 1960er Jahre. Die CIE war mit ihrem Latein am Ende, weil ihre Normlichtarten Farben etwa so "gut" wiedergaben, wie rechts etwas drastisch dargestellt. In der Industrie kamen immer mehr optische Aufheller (in Papier, Textilien, Wandanstriche und Waschmitteln) zum Einsatz. Diese Stoffe wandeln unsichtbares UV-Licht in sichtbares blaues Licht um. Um diese Farben korrekt zu messen, musste die Lichtquelle im Messgerät nun zwingend einen definierten UV-Anteil enthalten.

So wurde 1964 die D-Serie eingeführt (D50, D55, D65, D75). Diese enthält standardmäßig ein UV-Spektrum. Dumm nur, dass die CIE 1965 den Farbwiedergabeindex R_a (CIE 13) einführte, ohne die Wirkung von UV zu berücksichtigen. Das Konzept ist mittlerweile 1974 (CIE 13.2) und 1995 (CIE 13.3) revidiert worden, aber jeweils ohne UV. In der Industrie (Papier, Textilien, Waschmittel) wurden in den 90ern aber immer komplexere optische Aufheller eingesetzt. So werden zwar Produkte wie Stoffe oder Autos unter dem Licht bestimmter Normlichtarten geprüft, wer aber Lampen herstellt und verkauft, gibt den Farbwiedergabeindex ohne UV an.

Was bedeutet so etwas in der Praxis? Wenn Papier, Textilien, Waschmittel bei der Herstellung bzw. in der Prüfung mit UV bestrahlt und später ohne UV benutzt werden, dann haben sie einen Gelbstich. Textilien vergilben mit der Zeit ohnehin und sehen ohne UV nie frisch weiß aus. Eine Lampe mit der höchstmöglichen Farbwiedergabe ist bestenfalls in der Lage, acht Farben wiederzugeben. Darunter befindet sich keine einzige gesättigte Farbe. Wer freut sich, dass in seinem Wohnraum Asterviolett oder Senfgelb gut erscheinen?

Besonders schlimm ist das bei LED-Leuchtmitteln. Tatsächlich emittieren die meisten Standard-LEDs für den Haushalt so gut wie gar kein ultraviolettes Licht. Sie können aber sehr hohe R_a-Werte erreichen und täuschen damit eine sehr gute Farbwiedergabe vor. Es gibt UV-basierte weiße LEDs, bei denen der Chip UV-Licht aussendet, das eine spezielle Mischung aus verschiedenen Leuchtstoffen (Rot, Grün, Blau) anregt. Deren Farbwiedergabe ist besser, sie kommt aber nicht in der technischen Angabe zur Wirkung.
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Sind solche Aspekte für den Praktiker relevant? In einem anderen Beitrag habe ich das Problem etwas ausführlicher behandelt und dargelegt, dass das Problem zum täglichen Leben gehört, so z.B. wenn man gerne Brühwurst ist (hier) oder seine neu gekauften Fummel abends in der guten Stube anprobiert. Man kann auch wertvolle Zeit verlieren, wenn man Farben aufeinander abstimmen muss. Einer der Geschädigten war ich, als ich für meine Doktorarbeit ein Modell des Berliner Olympiastadions erstellte. Es war 35 m² groß und hatte drei Farben (Grau = Tribüne, Grün = Spielfeld, Rostrot = Laufbahn). Diese Farben habe ich vor Ort gemessen und die entsprechenden Mischungen vorbereitet. Dazu gehörte das Färben von 10 m^² Frotteestoff mit den Schattierungen frisch gemähten Rasens. Das Streichen und Belegen des Modells hat etwa eine Woche gedauert. Ein paar Wochen später kam der Scheinwerfer, der das Ganze beleuchten sollte. Dieser hatte aber einen hohen UV-Anteil. So musste ich die ganze Prozedur wiederholen. Und die ganzen Farbmischungen unter dem Licht des Scheinwerfers neu erstellen.

Die Lampe in diesem Scheinwerfer stammte von einem der namhaftesten Hersteller, dessen Laborchef ich sehr gut kannte. Dieser hat mir nichts von den späteren Problemen erzählt. Der Scheinwerfer selbst war entworfen worden, um eine der "heiligen" Stätten des deutschen Sports, das Münchner Olympiastadion, zu beleuchten. Auch der Planer dieser Sportstätte hatte mir nichts davon erzählt. Dieser war aber einer der wichtigsten Berater meines Projekts.

"Mein" Problem, also die Beleuchtung des wichtigsten Stadions in München, sollte sich mehrere Jahrzehnte später wiederholen. Diesmal wurde es richtig teuer. Als die Allianz Arena eine "moderne" Beleuchtung bekam, war das Fernsehen mit dem Bild unzufrieden. Und zweitens verkümmerte der Rasen. Man hatte vergessen, dass die alten Scheinwerfer UV abstrahlten, die neuen mit LED nicht. So musste nachgerüstet werden, und das nicht zu knapp. In der TZ war zu lesen: "Den edlen Rasen streicheln 540 UV-Strahler mit ihrem Licht, wenn kein Spiel auf dem Programm steht." (Gelesen am 29.01.2024 hier) Hingegen meint Bayern München selber, sie hätten "Zusätzliche UV-Leuchten für das optimale Fernsehbild …" (hier)

Wer glaubt, die Planer der Allianz Arena und ich hätten zu dusselig gehandelt, sollte sich das letzte Opfer ansehen, der sich in die Irre führen ließ (hier). Es war Prof. Manfred Richter, der Schöpfer des DIN-Farbensystems. Er konnte trotz einer Farbsehschwäche Testfarben richtig abschätzen. Aber nicht die fehlende Wirkung von optischen Aufhellern.

Arbeitsschutz, Beleuchtung, Effizienz, Flicker, Gesundheit, Lichtqualität

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