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Von Human Centric Lighting

Weil mir HCl nur als Chlorwasserstoff (Salzsäure) oder als Hardware Compatibility List bekannt war, wollte ich lernen, was Lichttechniker unter HCL verstehen sollen. Was ich gelernt habe, haut dem Fass den Boden aus:

HCL-klein    

Das ist ein Auszug aus der Studie von AT Kearney, aus der man lernt, dass Industriearbeiter, die man mit dümmsten Arbeiten beschäftigt, etwas produktiver werden, wenn man sie unter 2.000 lx setzt.

Ach ja? Vor etwa 15 Jahren wurden Arbeiter bei VW bei wesentlich intelligenteren Arbeiten unter 2.000 lx gesetzt, damit sie die Nachtschicht besser überstehen, ich meine damit deren Arbeitgeber mehr aus ihnen hat. Die Firma, die die Studie in Auftrag gegeben hatte, hat später ihre Lichtsparte an OSRAM abgegeben, noch später OSRAM ganz aufgegeben, und OSRAM hat gerade ihr Lampengeschäft mit Verlust abgestoßen. Sieht so der Pfad zum Erfolg aus?
OSRAM-verkauft-Licht

Die Sache mit den 2.000 lx bei VW war übrigens der Auftakt zu diversen Studien, mit denen man biologische Lichtwirkungen auf den Menschen ergründen will. Seit etwa 15 Jahren hat man dadurch mehr über Licht gelernt als die ganze Zeit vorher. Soweit, so gut! Hat man aber wirklich was gelernt? Gucken wir uns mal an, wie das letzte Jahrhundert versucht hat, die Wirkung von Licht zu ermitteln. Die erste Studie führte man in den 1920ern mit Arbeiterinnen durch, die in einem Elektrowerk in Hawthorne Spulen wickelten (elektronische Elemente gab es noch nicht). Das Ergebnis war eines der größten Traumata, die die Wissenschaft bis heute verfolgt:
Hawthorne

Das Unglück nahm so ihren Anfang:
Scientific-management

Zu dumm nur, dass auch eine Kontrollgruppe, die keine "verbesserte" Beleuchtung bekommen hatte, aber glaubte, eine solche erhalten zu haben, ebenso eine Leistungssteigerung erfuhr. Und die Experimentalgruppe behielt ihre um 30% höhere Leistung bei, als die "Verbesserung" der Beleuchtung wieder weggenommen wurde. Ufff:
Hawthorne-Maengel

Lassen wir den Hawthorne Effekt im Mülleimer der Industriegeschichte. AT Kearney hat was Besseres zu bieten: Man kann nervende Schüler (ADHS-Syndrome bzw. Zappelphilipp-/Struwwelpeter-Syndrom) mit Licht so beruhigen, dass die von Stress und Burnout geplagten Lehrer entlastet werden, und damit auch die öffentliche Kassen, aus denen die Lehrerschaft bezahlt wird:
HCL-und-Schulen

Nicht schlecht die Idee! Die Wissenschaft würde vermutlich einige Jahrzehnte brauchen, um die Mängel der Studie aufzudecken, auf der die Annahmen beruhen, die AT Kearney, nach eigenen Angaben ein Think-Tank da zusammengetragen hat. (Bitte die Bezeichnung nicht von Google übersetzen lassen. Dann würde AT Kearney als Denkpanzer da stehen.) Auch ohne Wissenschaft kann man ein Fragezeichen setzen, warum ein Arbeiter, der nur Bauteile zusammenklaubt, 2685 Euro kostet, während der Lehrer von Zappelphilipp mit 2789 € zu Buche schlägt. (Ein deutscher Studienrat hat 2015 in Sachsen 4410 € brutto gekostet, dazu kommen die Arbeitsplatzkosten, Ausfallzeiten u.ä. Aber, wer wird denn so kleinlich sein. AT Kearney ist ein Thinktank, kein Lohnbüro.)

Erst einmal die Sichtweise von Licht.de:

HCL-und-licht.de Und wie geht das bitte?
HCL-und-licht1

Wenn einer es nicht glauben will, hier ist der "Emotionswähler":
Lichtprogramm

Und hier die wissenschaftliche Begründung durch den Leiter der Forschung:

Während die Studien in Hawthorne von wirklich qualifizierten Wissenschaftlern zu Beginn des 20. Jahrhunderts professionell geplant und ausgeführt worden waren - Mängel in Studien sind keine Seltenheit, sondern stets vorhanden -, die die Probleme ihrer Arbeit weitgehend selbst analysiert hatten, wie es sich für eine wissenschaftliche Studie gehört, würde die Hamburger Schulstudie in der seriösen Wissenschaft unter "junk" laufen. Hanebüchen wäre eine sehr milde Bezeichnung dafür. Man müsste Institutionen, die so etwas (s. unten) in Wissenschaftskreisen überhaupt erlauben, eher die Lizenz entziehen. (Wer es genau wissen will, kann bei uns eine Dokumentation erhalten.) Dennoch gelang es den versammelten Kräften der Marketingarmee der Lichtindustrie die Quintessenz dieser Studie ins deutsche Normenwerk einzubringen. Und die sieht so aus:

Grundschule

Guten Morgen Kinder! Hier ist Eure Lichtdusche. Nachher ist Klassenarbeit. Keine Sorge, wir puschen Euch auf Niveau. Danach ist Ruhe angesagt. Wer glaubt, sich ein Päuschen zu Mittag gönnen zu dürfen, wird gnadenlos mit 9000K aktiviert. Und das so lange, bis Ihr die Kinder aus Burkina Faso beim Pisa Test hinter Euch gelassen habt. Mit einem Schlag, ich meine mit einer Lampe mit Blaulichtanteil, lösen wir Eure (unsere?) Schulprobleme. Man kann Euch Saublagen endlich minutiös auf Haltung trimmen. Ich denke, davon hat Prof. Unrat nicht als erster geträumt, als sein Blauer Engel ihm über den Kopf gewachsen war. Wenn der Engel nicht blau ist, wird er halt blau angestrahlt. Der Traum des deutschen Paukers wird wahr: Man braucht nur den Knopf „Aktivieren“ drücken, schon seid Ihr Kinder 20% intelligenter. Wenn Ihr Saublagen zu viel Krach macht, dann Knopf 4 drücken:: Das beruhigt. Sollen sie sich konzentrieren, dann Knopf 3. Und so heiter … (Die Autoren von solchem Schwachsinn merken nicht einmal, wenn man es ihnen sagt, dass auch Lehrer unter ihrem blauen Segen arbeiten. Und die haben andere Körperrhythmen an die Kinder. Oder wird das Lehrerkollegium geschützt wie die Röntgenassistentinnen gegen ihr Arbeitsmittel? So etwa wie die VW Arbeiter, die ihre Freizeit mit einer Sonnenbrille verbringen mussten? Wie dem auch sei, auch die gesamte deutsche Presse ist so frei, den Quatsch weiter zu verbreiten - und das auch dann, wenn man sie drastisch aufklärt.)

In diesem Blog wurde der Sachverhalt seit 2009 mehrfach angesprochen. (siehe hier oder dort oder da oder hier oder oder ...) Was soll man von einer Zukunftsperspektive für Licht halten, die auf solchen kurzen Beinen fußt? Human Centric Lighting ist ein wirtschaftlicher Erfolg - für AT Kearney. Ob die Klienten was davon haben? Vorerst nichts …

Flimmern bei Olympia 1972?

 
Die Suche nach Artikeln über Flimmern von LED hat mich schnurstracks in die Vergangenheit geführt, die eigentlich als glorreich bezeichnet werden müsste. Man stelle sich vor, Olympia kommt nach Deutschland zurück, d.h. nach München, und man darf als Student bei der Planung mitmischen. Es gab nicht nur ein Sack voll Geld (leider kein Olympiagold) und die Bekanntschaft eines der besten Architekten der Welt (Behnisch). Dazu durfte ich den Mann kennenlernen, der Maracana beleuchtet hatte (Estádio do Maracanã). Und Osram machte ihr Bestes - sie entwickelte eine Super-Lampe, die den Schmach von Mexico-Stadt 1968 tilgen sollte. Dort hatte die Journaille geklagt, die Läufer wären immer rot angelaufen, wie sie in den Schatten des Tribünendachs gelaufen waren. Also: Erst einmal weg mit dem Tribünendach. Was von ihm noch übrig blieb, um Schatten zu werfen, wurde aufgehellt. Und das auch mitten am Tag. Das mit dem Tribünendach hatte Udo Fischer ausgedacht, der unablässig nach Absatzmärkten für Plexiglas - in seinen Worten Acrylglas - suchte. Leider warf das transparente Dach immer noch Schatten. Daher die Aufhellung. (Böse Anmerkung: Transparent ist immer relativ.)

Olympiastadion12

Da das Geld sehr locker saß - beim Dach war am Ende das Honorar des Architekten höher als die geplanten Baukosten insgesamt - wurde auch die Beleuchtung sonst reichlich geplant. Während die üblichen Stadien ziemlich duster aussahen mit ein paar hundert Lux, sollten hier gleich 1.500 und das vertikal geplant werden. Am Ende - so glaube ich - hatte man lässig 3.800 lx horizontal. Da konnte das Fernsehen nicht klagen, dass die Aufnahmen wegen der Beleuchtung daneben gegangen sein sollen. Bei der Herstellerfirma ging das Gerücht herum, dass man sich die Luxe da aus dem Stadion holen möge, so einem welche fehlen. Und wie, bitte schön, hatten viele Pressefotografen bei so viel Licht z.T. schwarze Aufnahmen auf ihren Filmen? "flicker became patently obvious during the 1972 Olympic Games when photographers discovered that many of their pictures were pitch black" (mehr dazu hier)
 

BogenlampeFlimmern bei Olympia 1972? Was war da los? Wer außer den Fotografen hat was gemerkt? Mir hat es der Sepp Meyer erzählt, den ich später befragen sollte. Doch vorher merkten es andere. Bei Testspielen flog der Ball sehr komisch, als wäre er mal hier mal etwas weiter, aber zwischendurch in Nirwana. Man sah ihn kaum. Für Sepp Meyer war das die Potenzierung der Bogenlampe - das ist der blödeste Ball, den ein Torwart abbekommen kann. Meistens muss er anschließend hinter sich greifen. Durch falsches Licht wird er noch blöder. (mehr dazu hier) War vorher die Flugbahn schlecht abzuschätzen, wird er durch das Licht teilweise auch unsichtbar.
  

output_ER72ZPWas macht das Licht dabei? Es kommt aus Hunderten von Scheinwerfern, die allesamt mit Wechselspannung betrieben werden. D.h., das Licht ist zeitlich nicht konstant. Das merkt man nicht, wenn man sich ein Stück Rasen anschaut. Anders wenn ein Ball quer zu den Strahlen fliegt. Da kommt er auch durch Stellen, an denen das Licht gerade aus ist. Zwar nur für kurze Zeit, aber immerhin. Auch die Super-Lampe in dem Scheinwerfer macht kein homogenes Licht. Sie ist eine Entladungslampe, deren Licht nicht überall und immer gleich ist. Die Bogenlampe fliegt also durch ein inhomogenes und zeitlich veränderliches Lichtfeld, das von einem Lichtbogen in der Lampe erzeugt wird.

Wenn also Sportfotografen extrem schnelle Kameras eingesetzt hatten, trafen sie auch mal die Dunkelphase des Scheinwerfers, der genau das Objekt beleuchtete. So ähnlich geht es mit LED, die mit Wechselstrom betrieben werden. Es hilft nix, auf Dauer müssen alle Hersteller entweder auf Gleichstrom umsteigen oder auf sehr hohe Frequenzen gehen. Tolle Idee? Sie ist älter als der Durchschnitt der heute lebenden Lichtplaner.

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.

Egoistenlicht gehört nicht auf die Straße
  

Gestern Nacht guckte ich PlusMinus im Fernsehen. Das Thema hatte ich in diesem Blog mehrfach angeführt: LED an Fahrzeugen, blendet bereits bei Sonnenschein. Die Sendung beschäftigte sich aber mit dem Nachtsehen. Drei Professoren, die sich mit dem Thema beschäftigen, gaben ihre Meinung zum Besten, warum die LED blenden.

Dabei ist das Thema beileibe nicht neu und wurde einst einwandfrei beurteilt. Bereits in meinen Schulbüchern stand, dass die Autoscheinwerfer nicht stark sein dürfen, weil sie den Gegenverkehr blenden. Man könnte mit polarisiertem Licht arbeiten und so die Lichtstärke verdoppeln. Dazu müssten alle anderen Autofahrer mit Polarisationsbrillen ausgestattet werden. Ein Fest für die Firma Polaroid, das zu deren Bedauern ausblieb.
 

Warum redet man jetzt wieder darüber, wenn  alles so schön geklärt war? Weil LED kein übliches Leuchtmittel ist. Normalerweise hat man ein Leuchtmittel (z.B. eine Halogenlampe), das sein Licht in die Welt streut. Dann baut man einen Reflektor drumherum, der das Licht dorthin lenkt, wo es hin soll. Ist das Ergebnis eng gebündelt, spricht man von einem Scheinwerfer. Leider gibt es unbotmäßige Strahlen, die nicht verstehen wollen, wo sie hin sollen. Das ist das Streulicht, das jeder Scheinwerfer außerhalb seines Lichtkegels wirft. Man nennt ihre Wirkung Blendung. Und die ist nach der StVO begrenzt. Übrigens in Europa strenger als in den USA. Jeder Lieferant von Autoscheinwerfern betreibt eine mehr oder weniger aufwändige Messeinrichtung, die entsprechenden Daten zu messen. Heißt Gonio-Photometer. Und ist sehr teuer.

Leider stimmen die Daten nicht mehr, weil sie bewusst oder unbewusst auf übliche Leuchtmittel zugeschnitten waren. Und das nicht erst seit dem Erscheinen der LED auf dem Markt, sondern bereits bei den Entladungslampen (Dränglerlicht). Sie blendeten allerdings nur nachts. Welche Daten sind es, die nicht mehr stimmen? Dummerweise sind es nicht Lampendaten, sondern die Basis der Bewertung. Sie beruht nämlich auf der Lichtstärke, das ist die Größe, die das teure Goniophotometer misst. Egal wie teuer und präzise das Messinstrument - das Ergebnis ist für die Tonne, wenn das Gemessene das zu Messende nicht trifft.

Uff! Was soll das wieder heißen? Das: Licht soll nachts dazu dienen, die Sicherheit des Straßenverkehrs im Allgemeinen, und die der beiden Fahrer, die sich entgegen kommen, zu gewährleisten. Die Lichtstärke des Scheinwerfers des entgegenkommenden Fahrzeugs zu begrenzen heißt, die direkte Blendung des Gegenverkehrs zu mindern. Damit wird aber der Nutzen für den Fahrer des Fahrzeugs ebenso beschränkt, der den Scheinwerfer betreibt. Es ist also ein Kompromiss - und der wurde zu Lasten des Gegenverkehrs aufgekündigt. Allerdings nicht illegal, denn man misst immer noch die zulässige Lichtstärke.
ECE ScheinwerfermessungDie Messung ist präzise, gesetzmäßig und die Messeinrichtung imponierend. Leider misst sie nicht die Ursache der Blendung und der damit verbundenen Gefährdung. Die Messung erfolgt am stehenden Auto, die Blendung wird durch die Nickbewegungen dessen erzeugt. Zudem ist nicht ganz Deutschland so eben wie Berlin. Die Autos, die einem entgegen kommen, kommen einem nicht im gleichen Winkel entgegen. 

Dummerweise sagt die Messung nicht nur deswegen immer weniger aus. Denn man kann eine bestimmte Lichtstärke durch eine große Fläche erzeugen, die relativ schwach leuchtet, oder durch eine kleine und sehr helle. Eben das sind die neuen Scheinwerfer, kleiner und viel, viel heller. Die Blendung, die stört, heißt psychologische Blendung, und wird bei der Kfz-Beleuchtung überhaupt nicht erfasst. Was erfasst wird, ist die "physiologische", so genannt, weil man sie auch an toten Augen messen kann (Anm.: Kein Scherz, der Nachweis wurde mit Augen von Ochsen geführt, die täglich frisch vom Schlachthof abgeholt wurden.) Nun weiß man mittlerweile, dass diese Trennung zwischen psychologisch und physiologisch auch in die Tonne gehört. Die hatte man einst eingeführt, weil man das eine begründen konnte (mittels Augen toter Ochsen) und das andere nicht (tote Ochsen kann man nicht stören). Zum 100. Geburtstag der Lichttechnischen Gesellschaft von Deutschland hatte einer der in PlusMinus auftretenden Professoren dargelegt, dass man nach 100 Jahren Forschung eigentlich recht wenig weiß.

Man muss dazu berücksichtigen, dass die Kunst der künstlichen Beleuchtung in diesen 100 Jahren das Leben auf dem Planeten grundlegend verändert hat - vom Schlafzimmer bis zum Arbeitsplatz, vom Bergwerk bis in die Disco. Was weiß man denn wenig?

Recht wenig wissen betrifft die Blendung. Hingegen weiß man, dass Blendung eigentlich eine Beschönigung der Sache ist. Fährt mir jemand mit starken Scheinwerfern entgegen, werde ich nicht nur geblendet. Die Wirkung meiner eigenen Scheinwerfer wird herabgesetzt, weil die anderen das Helligkeitsniveu hochsetzen. Ist der Störer endlich vorbei, falle ich ins dunkle Loch und muss mich eine Weile erholen. Das hat nichts mit der Blendung zu tun, jedenfalls nicht mit dem, was man Blendung nennt. Fachleute kennen dies und haben auch diverse Artikel veröffentlicht und Vorstöße gemacht. Der Gesetzgeber blieb aber recht stur, was man ihm nicht verübeln sollte. Denn das Thema heißt Kompromiss - und jeder Zweite ist Kandidat für Geblendet-Werden, während die anderen die Blender sind. Und die Rollen werden bei jeder Fahrt mehrfach getauscht.

Was sich mit LED geändert hat, hängt mit ihren Eigenschaften zu tun: Kleine Abmessungen, wenig Streulicht = weiter reichende Scheinwerfer bei Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben. Gleichzeitig: Drastisch mehr psychologische Blendung, die aber niemand erfasst. Wenig beachtet wird auch der Wettstreit der Lichter: Ein Gegenstand, den mir meine Scheinwerfer zeigen, kann plötzlich verschwinden, wenn ein starkes Licht von der Gegenseite kommt. Beim Wettstreit zwischen der Straßenbeleuchtung und der Kfz-Beleuchtung, sind die Verhältnisse bekannt und entsprechend berücksichtigt worden. Nicht bei ungleichen Kfz-Lichtern.

Noch viel schlimmer, weil schlechter zu regeln, sieht die Sache mit den Rück- und Bremslichtern aus. Die sind mittlerweile so stark, dass sie nachfolgende Autos fast wegbeamen können. In der guten alten Zeit hat man die Helligkeit der Rücklichter begrenzt, und man durfte die starken nur bei Nebel und außerhalb geschlossener Ortschaften einsetzen. Heute kann man mit den Schlussleuchten fast schlafende Nachbarn wecken.

Richtig dumm sieht die Sache mit den Bremslichtern aus. Denn deren Aufgabe ist zu blenden, damit der schlafende Nachfahrer geweckt wird. Und zwar notfalls unsanft. Wie unsanft? Weiß man nicht. Was man weiß, ist dass sie rot sein müssen. Weil ein Autohersteller einst das nicht glaubte, Volkswagen, ließ er erforschen, ob nicht grün besser wäre. Tatsache: grün ist heller bei gleicher Lampenleistung. Ergo: Ab in die Tonne mit der Forschungsarbeit. Denn es kommt nicht auf die Helligkeit an sondern auf die Erregung der Aufmerksamkeit. Also rot! Die Helligkeit, die einst fehlte, bringt die LED. Mein Auto! Pflügt vorne die Dunkelheit weg und bremst hinten alle Nachfolger ab!

Summa summarum: Wir haben mit einer schweren Gefährdung des Verkehrs zu tun, deren Ursachen die derzeitige gesetzliche Praxis nicht erfasst. Die erfasst nicht einmal die wahre Ursache der Störung des Sehens. Die Gefährdung ist asymmetrisch gelagert, d.h. diejenigen, die die recht teuren Scheinwerfer leisten, blenden andere, und gefährden sich selbst höchstens mittelbar. Daher meine Bezeichnung Egoistenlicht.

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