Posts Tagged: circadian

Licht und Altern
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30.11.2010

WIE SCHLECHT FUNKTIONIERT DIE LICHT-TECHNIK?

Eigentlich gar nicht so schlecht! Ich drehe den Schalter, und das Licht geht im Keller an. Im Wohnzimmer geht das nicht, da muss man den Schalter umlegen. Denn dort haben wir die Vorkriegsware durch moderne Ausrüstung ersetzt. Ansonsten sind wir glücklich. Dürfen wir aber nicht, lese ich in licht.de.

Dort wird erklärt, warum man immer mehr Licht installieren muss, als man benötigt. Die Lampen und Leuchten verschmutzen und altern dazu noch. Ergo: Man installiere mehr, um später den erwünschten Zustand zu haben. Die Leute, die mein Haus gebaut haben, kannten die Sache wohl noch nicht. Denen hatte man erzählt, dass der Wunsch von Goethe in Erfüllung gegangen wäre: „Sie könnten nichts Besseres erfinden, als wenn die Lampen ohne zu putzen brenneten“. Und nun lese ich: „Um die Beleuchtungsanlage länger ohne zusätzliche Wartungsarbeiten betreiben zu können, muss also ein entsprechend höherer Neuwert (Anfangswert) installiert werden. Dieser wird mit Hilfe des Wartungsfaktors festgelegt.“ Johann Wolfgang muss also noch warten.

Eigentlich ist die Sache ja nicht neu. Man berechnete eine neue Beleuchtung schon immer mit einem Zuschlag, je nach dem, wo sie betrieben werden sollte. Danach gab´s aber Ruhe. Denn niemand konnte präzise ermitteln, wann die Anlage den Ansprüchen nicht mehr genügte. Es war wie mit dem Kupplungspedal. Die Wirkung verschlechtert sich mit der Zeit, reparieren tut man die Kupplung erst, wenn sie nicht mehr tut.

Man hat nunmehr den Wartungsfaktor erfunden, um festzustellen, wann eine Anlage den geplanten Wert nicht mehr liefert: „Die von den europäischen Beleuchtungsnormen, zum Beispiel DIN EN 12464-1, empfohlenen Angaben wie die Höhe der Beleuchtungsstärke sind Wartungswerte. Das heißt, sie dürfen zu keiner Zeit unterschritten werden.“ lese ich in licht.de. Macht Sinn!

Der Haken kommt beim Rechnen: MF = LLMF x LSF x LMF x RMF, so heißt die Formel. LLMF ist der Lampen-Lichtstromrückgang, LSF der Lampen-Lebensdauereinfluss, LMF der Leuchtenverschmutzungseinfluss und RMF der Raumverschmutzungseinfluss, erklärt mir eine Herstellerbroschüre. Sehr schön, aber was kommt unter dem Strich heraus? Auf diese Frage konnte man viele Jahre lang keine Antwort bekommen. Ich erinnere mich noch an einen Vortrag, den ein Mitglied der zu dem Zweck der Festlegung des Wartungsfaktors von der LiTG eingesetzten Arbeitsgruppe gehalten hatte. Nach seiner Berechnung müsste man für ein normales Büro (500 lx) etwas über 3000 lx installieren, wenn man keine Wartung machen wollte. So etwa das Siebenfache des für erforderlich gehaltenen Wertes.

Natürlich wird niemand das installieren, weil … Man wird es meistens gar nicht können, weil der ganze Himmel voller Leuchten hinge. Ein Marketing-Experte eines Herstellers meinte dazu unlängst, man könnte doch zu viel installieren und dann die Anlage gedimmt betreiben. Gute Idee. Leider frisst die dazu erforderliche Elektronik Strom, und die Lampen werden ihre Kennwerte nicht erreichen, weil sie suboptimal betrieben werden. Also noch mehr Ineffizienz.

Wer es beim Alten lassen möchte, also einen Wartungsfaktor von 0,80 = Neuwertfaktor von 1,25 realisieren, muss nach den Angaben des Verbandes der Hersteller (ZVEI) folgendes in die Tat umsetzen: sehr saubere Umgebung, Wartungszyklus 1 Jahr, 2.000 h Brenndauer/Jahr, bei 4.000 h Lampenwechsel, Einzelauswechslung, Leuchten mit geringer Neigung zur Staubansammlung, EVG.

Langsam zum Mitschreiben: Ein Betrieb, der ordnungsgemäß eine Beleuchtung betreiben möchte, und dabei keine Energie zum Fenster hinaus befördern, muss jedes Jahr alle Leuchten putzen, alle zwei Jahre sämtliche Lampen wegwerfen, ständig den Hausmeister die ausgefallenen Lampen ersetzen lassen, und darf nur besondere Leuchten betreiben. Der Raum muss auch sehr sauber sein.

Beim Lesen dieser Daten dachte ich an die Golden Gate Brücke. Dort turnt das Wartungsteam ständig im Gebälk herum, um die rostanfälligen Teile neu zu bepinseln. Das geht seit 1937 so. Entsprechend muss jede Leuchte in einem deutschen Büro einmal im Jahr geputzt werden, oder öfter, wenn man das Weißeln der Wände nicht so häufig durchführt.

Oder? Man wählt einen Faktor von 0,5 und installiert doppelt so viel wie für erforderlich gehalten. Dieser wurde z.B. für Büros mit Raucherlaubnis empfohlen. Das hört sich wieder nach Energieeffizienz an.

War jemandem bewusst, dass Kompaktleuchtstofflampen schlechter sind als die stabförmigen? Die Berufsgenossenschaft gibt (BGI 856, 2010) für die einen Faktor von 0,70 an, für die üblichen 0,75. Man muss dann 48,28 lx mehr installieren. Fast 10 % mehr. Sind die Energiesparlampen nicht Kompaktleuchtstofflampen? Eigentlich ja, aber die sparen offenbar doch nicht so gut. Wie wär´s mit einem Verbotsantrag?

Aus den Daten kann man aber noch mehr lesen: Um nicht zu viel installieren zu müssen, muss man die Kompaktleuchtstofflampen nach 4.000 Stunden wegwerfen, auch wenn man laufend jede ausgefallene Lampe sofort wechselt. Den EU-Politikern, die die Glühlampe verboten haben, wurde aber eine Lebensdauer von 10.000 Stunden angegeben. Die Berechnungen über den Quecksilberfilm über Deutschland wurden auch auf dieser Basis angestellt. Und nun? Soll man bei der „Gruppenauswechslung“, so ist die offizielle Bezeichnung nach 4.000 h auch die gerade ersetzten Lampen mit wegwerfen, damit die sich als zugehörig zur Gruppe empfinden?

Ich kenne, keinen einzigen Betrieb in Deutschland, der einen Wartungsplan dieser Art aufgestellt hätte. Vermutlich würde ein Anbieter für eine Planung mit diesen Randbedingungen das Büro des Kunden nicht durch die Tür verlassen, so er denn überhaupt Einlass bekommen hat. Man wird ihm einfach nicht abnehmen, dass die Lichttechnik so schlecht funktioniert. Tut sie auch nicht!

Nicht nur Lügen haben kurze Beine, sondern auch sachlich scheinende Angaben, hie 4.000 h dort 10.000 h, wenn man die zusammen betrachtet. Dass Dumme ist, dass es Sinn machte, den Wartungswert einzuführen, und auch noch Sinn macht, unterschiedliche Wege zur Erhaltung der Beleuchtung aufzuzeigen. Der eine putzt jeden Tag die Lampe (Goethe), der andere weißelt die Wände, und der dritte installiert mehr.

Übrigens, das Konzept gilt auch für die Tageslichtbeleuchtung. Man muss zwar nicht ständig die Sonne putzen, sie altert auch nicht so schnell. Wartungsfrei ist so eine Tageslichtbeleuchtung aber nicht.

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Licht und Sehleistung
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09.11.2010

WER BRAUCHT WIE VIEL LICHT?

Legenden gibt es, gegen die jegliche Information nicht ankommt. Eine davon, hier dargestellt, um das Weitere glaubhaft zu machen, ist die Mär, die Tastaturen von Computern hätten die seltsame Verteilung der Buchstaben, um der Häufigkeit der Buchstaben in der Sprache zu entsprechen. Das Gegenteil ist der Fall, die meistbenutzten Buchstaben sind dort angebracht, wo der Finger schlechter hinkommt.

Eine andere Legende besagt, man würde den Bedarf an Licht für die Arbeit so bestimmen, dass Menschen eine hohe Sehleistung erreichen, und dass sich diese hohe Sehleistung in einer hohen Arbeitsleistung niederschlägt. Hört sich äußerst plausibel an. Seh´ ich nix, leiste ich nix. Im Kontrast zu völliger Dunkelheit stimmt das auch. Aber nur da! Sonst würde man nicht immer 500 lesen, wenn es um Lux geht.

Es ist bis heute niemandem gelungen, aus der Sehleistung eine Arbeitsleistung abzuleiten. Wird vermutlich nie gelingen, haben doch die besten Maler der Weltgeschichte die teuersten Gemälde im Lichte von Funzeln oder Kerzen geschaffen. Man könnte argumentieren, das sei ja keine Industriearbeit. Stimmt! Wie sieht es damit aus?

Dort, wo es heute boomt in der Industrieproduktion, z.B. in China, Indien oder Korea, sitzen viele Arbeiter unter ein paar Lux, während in Amerika, einem Land, das die anderen um Exportbegrenzung (Richtung USA) und Importausweitung (Richtung aus den USA) bittet, die höchsten Werte für Beleuchtungsstärken offiziell empfohlen wurden und werden. Und dieses Land hatte bereits in den 1920ern ein hohes Bewusstsein in Sachen Licht und Leistung (Hawthorne-Experimente).

Wie wurden dort in den USA die empfohlenen Beleuchtungsstärken festgelegt? Einer, der es genau kennen muss, weil er viele Jahre dort Professor für Lichttechnik gewesen ist, hat die folgenden Zahlen angegeben:

Jahr        Sehaufgabe           Bel. stärke (lx)                Wirtschaftslage

1947        Normal                         300                            Wachstum mäßig
                Schwierig                     500

1954        Normal                         300                            Wachstum stark
                Schwierig                     500

1959        Normal                        1000                            Wachstum stark
                Schwierig                    2000

1966        Normal                        1000                            Wachstum stark
                Schwierig                    1500

1972        Normal                        1000                            Wachstum wenig
                Schwierig                    1500

1981        Normal                200-300-500                       Nach Energiekrise
                Schwierig            500-750-1000

1987        Normal                200-300-500                       Nach Energiekrise
                Schwierig            500-750-1000

1993        Normal                200-300-500                       Umweltbewusstsein
                Schwierig            500-750-1000

Von wegen Sehleistung! Man hat seine Vorstellungen an die Wirtschaftslage angepasst. Wenigstens was! In Europa hat man hingegen die Vorgaben für Beleuchtungsstärken massiv erhöht (vergleiche DIN 5035 Teil 2 und DIN EN 12464 Teil 1). Hätte man wirklich die Sehleistung im Sinne gehabt, müsste man die Beleuchtungsstärken herabsetzen, weil erstens das Lesegut unvergleichlich besser geworden ist und zweitens das Arbeiten mit dem Bildschirm unter mehr Licht eher leidet.

Seit 2002 besitzt Europa eine Beleuchtungsnorm, die an vielen Arbeitsplätzen die Sehleistung mindert! An manchen sogar die Arbeit gefährdet (Warten mit analogen Anzeigen). Damit es den anderen Kontinenten nicht besser ergeht, hat man daraus gleich eine internationale Version gezimmert. Will ein Entwicklungsland mit Europa mitziehen, muss man dort die Kraftwerkskapazitäten vervielfachen, denn in solchen Ländern gehen 80% des Stroms für die Lichterzeugung drauf.

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Licht und Sehleistung
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09.11.2010

WER BRAUCHT WIE VIEL LICHT?

Legenden gibt es, gegen die jegliche Information nicht ankommt. Eine davon, hier dargestellt, um das Weitere glaubhaft zu machen, ist die Mär, die Tastaturen von Computern hätten die seltsame Verteilung der Buchstaben, um der Häufigkeit der Buchstaben in der Sprache zu entsprechen. Das Gegenteil ist der Fall, die meistbenutzten Buchstaben sind dort angebracht, wo der Finger schlechter hinkommt.

Eine andere Legende besagt, man würde den Bedarf an Licht für die Arbeit so bestimmen, dass Menschen eine hohe Sehleistung erreichen, und dass sich diese hohe Sehleistung in einer hohen Arbeitsleistung niederschlägt. Hört sich äußerst plausibel an. Seh´ ich nix, leiste ich nix. Im Kontrast zu völliger Dunkelheit stimmt das auch. Aber nur da! Sonst würde man nicht immer 500 lesen, wenn es um Lux geht.

Es ist bis heute niemandem gelungen, aus der Sehleistung eine Arbeitsleistung abzuleiten. Wird vermutlich nie gelingen, haben doch die besten Maler der Weltgeschichte die teuersten Gemälde im Lichte von Funzeln oder Kerzen geschaffen. Man könnte argumentieren, das sei ja keine Industriearbeit. Stimmt! Wie sieht es damit aus?

Dort, wo es heute boomt in der Industrieproduktion, z.B. in China, Indien oder Korea, sitzen viele Arbeiter unter ein paar Lux, während in Amerika, einem Land, das die anderen um Exportbegrenzung (Richtung USA) und Importausweitung (Richtung aus den USA) bittet, die höchsten Werte für Beleuchtungsstärken offiziell empfohlen wurden und werden. Und dieses Land hatte bereits in den 1920ern ein hohes Bewusstsein in Sachen Licht und Leistung (Hawthorne-Experimente).

Wie wurden dort in den USA die empfohlenen Beleuchtungsstärken festgelegt? Einer, der es genau kennen muss, weil er viele Jahre dort Professor für Lichttechnik gewesen ist, hat die folgenden Zahlen angegeben:

Jahr        Sehaufgabe           Bel. stärke (lx)                Wirtschaftslage

1947        Normal                         300                            Wachstum mäßig
                Schwierig                     500

1954        Normal                         300                            Wachstum stark
                Schwierig                     500

1959        Normal                        1000                            Wachstum stark
                Schwierig                    2000

1966        Normal                        1000                            Wachstum stark
                Schwierig                    1500

1972        Normal                        1000                            Wachstum wenig
                Schwierig                    1500

1981        Normal                200-300-500                       Nach Energiekrise
                Schwierig            500-750-1000

1987        Normal                200-300-500                       Nach Energiekrise
                Schwierig            500-750-1000

1993        Normal                200-300-500                       Umweltbewusstsein
                Schwierig            500-750-1000

Von wegen Sehleistung! Man hat seine Vorstellungen an die Wirtschaftslage angepasst. Wenigstens was! In Europa hat man hingegen die Vorgaben für Beleuchtungsstärken massiv erhöht (vergleiche DIN 5035 Teil 2 und DIN EN 12464 Teil 1). Hätte man wirklich die Sehleistung im Sinne gehabt, müsste man die Beleuchtungsstärken herabsetzen, weil erstens das Lesegut unvergleichlich besser geworden ist und zweitens das Arbeiten mit dem Bildschirm unter mehr Licht eher leidet.

Seit 2002 besitzt Europa eine Beleuchtungsnorm, die an vielen Arbeitsplätzen die Sehleistung mindert! An manchen sogar die Arbeit gefährdet (Warten mit analogen Anzeigen). Damit es den anderen Kontinenten nicht besser ergeht, hat man daraus gleich eine internationale Version gezimmert. Will ein Entwicklungsland mit Europa mitziehen, muss man dort die Kraftwerkskapazitäten vervielfachen, denn in solchen Ländern gehen 80% des Stroms für die Lichterzeugung drauf.

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Licht und Farbe
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05.11.2010

Knackig satte Farben

Heute habe ich die Nachricht darüber erhalten, dass Marvin Böll und Tran Quoc Khanh in der Zeitschrift Licht einen Artikel zum Thema Lichtquellen für Wohnraumbeleuchtung veröffentlicht hatten. Eigentlich hätte ich den Artikel schon längst gelesen haben müssen. Eigentlich …

Was die beiden geschrieben haben, hätte sie noch vor ein paar Jahren an den (virtuellen) Galgen der Lichttechnik gebracht, und einen Kongress, auf dem sie die Dinge vorgetragen hätten, hätten sie nur nach Zusicherung für freies Geleit aufgesucht und nur unter dem Schutz der Security verlassen können. Heute können sie ohne Angst vor Verurteilungen schreiben.

Worum geht es? Im Prinzip um zwei Mogelpackungen namens Farbwiedergabeindex und Energieeffizienz. Beim Farbwiedergabeindex handelt es sich um die Fähigkeit einer Lichtquelle, Farben von Objekten wiederzugeben. Der gebildete Laie lernt dazu im Physikunterricht, dass Objekte nur die Farben reflektieren können, die in dem sie beleuchtenden Licht enthalten sind. Soweit der Laie … Der Fachmann hingegen redet vom Farbwiedergabeindex, der sich zwischen 0 und 100 bewegen kann. wenn man den Artikel richtig liest, stellt man fest, dass der Fachmann von der Sache weniger versteht als der Laie. Denn dieser prüft und testet die Beleuchtung seines Wohnraums unter Beachtung der dort befindlichen Farben, so er Interesse an seiner Umgebung hat. Und die Industrien, von denen die Möbel in dem Wohnraum sowie seine Kleidung herkommen, rechnen und arbeiten mit spektralen Reflexionsgraden, während der Beleuchtungsfachmann bestenfalls weiß, dass es so etwas gibt.

Der Farbwiedergabeindex ist zum einen falsch skaliert, denn ein Wert von etwa 90 suggeriert, dass er sehr hoch sei, und die meisten Farben würden gut wiedergegeben. Und gar ein Index von 99? So eine Lampe müsste praktisch alle Farben schön wiedergeben. Denkste! Sie gibt nur Pastellfarben gut wieder, weil die gesättigten Farben gar nicht berücksichtigt werden. Der Index heißt nämlich der „allgemeine“ F… Die beiden Ketzer, die den Artikel geschrieben haben, haben aber die gesättigten Farben mit berücksichtigt. Ihr Ergebnis u.a.: „Die warmweißen Kompaktleuchtstofflampen haben keinen guten Farbwiedergabeindex bei Gelbgrün (R3), Purpur (R8), gesättigtem Rot (R9), gesättigtem Gelb (R10) und gesättigtem Blau (R12).“ Und: „Eine warmweiße Kompaktleuchtstofflampe mit einem Ra von 82 hat einen R9-Wert von nur 2. Sie kann außerdem wichtige Farben wie Gelb (R10) und Blattgrün (R14) trotzdem farblich nicht gut wiedergeben.“ (Zahlen in Klammern sind die Nummern der Testfarben für gesättigte Farben.)

Was lernt das einen? Zum einen, dass man sich die farbliche Gestaltung seines Wohnraums sparen kann, wenn man solche Lampen einsetzt. Zum anderen verraten die Autoren, wie die Legende von der Energieeffizienz bestimmter Lampen entstanden ist: „Eine Erkenntnis aus … ist es, dass das jetzige Leuchtstoffsystem in dem Spektralbereich zwischen 555 nm und 575 nm, in dem die V(λ)- Funktion sehr hohe Hellempfindungswerte aufweist, relativ wenig Strahlungsemission liefert und deshalb die derzeitige Lichtausbeute zwischen 48 lm/W und 67 lm/W zustande bringt.“ In weniger gewählter Ausdrucksweise heißt das, dass die relativ hohe Lichtausbeute durch Inkaufnahme eines Farbstichs entsteht.

Farben unwichtig? Das wird einem kein Fachmann erzählen wollen. Es ist aber so. Nur der „Fachmann“ weiß es nicht, wenn er seine Schulung bei einem Hersteller absolviert hat. Dort lernt er, dass ein Index von 69 „gut“ sei, 85 „sehr gut“ und 100 „optimal“. Optimal eine Steigerung von sehr gut? Und das auch, wenn keine der gesättigten Farben wiedergegeben wird? Dieser Unsinn ist bestimmt nicht steigerungsfähig.

Langsam begreife ich, was ein anerkannter Sehphysiologe gemeint hat, als er Beleuchtung als „Lichtsoße“ bezeichnete.

zum Artikel: Farb- und lichttechnische Charakterisierung von Lichtquellen für Wohnraumbeleuchtung, in Licht 4/2010, war jedenfalls heute verfügbar unter http://www.litg.de/publik/litg.php4

 

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