Posts Tagged: Forschung

Ist LED-Beleuchtung effizienter als die Glühlampenbeleuchtung? Eine physiologische Betrachtung

17.03.2026

Wenn die Vision die Evidenz überholt,
nennt man das in der Politik Gestaltungswillen –
und in der Statik einen Baufehler.
d. Blogger

LED‑Beleuchtung gilt als energieeffizient, weil sie fast ausschließlich Licht im sichtbaren Bereich erzeugt – üblicherweise zwischen 380 und 650 nm. Glühlampen und Sonnenlicht hingegen strahlen über ein viel breiteres Spektrum (300–2500 nm), das auch UV‑ und vor allem Infrarotanteile umfasst.

Eine aktuelle Studie von Barrett & Jeffery (2026) zeigt, dass diese Spektralverengung bei LEDs negative Auswirkungen auf die Mitochondrien und damit auf Stoffwechsel, Alterung und visuelle Leistungsfähigkeit haben kann. Insbesondere kurze Wellenlängen (420–450 nm), die bei LEDs dominieren, unterdrücken die mitochondriale Atmung, während längere Wellenlängen (670–900 nm) diese verbessern.

Zentrale Ergebnisse der Studie:

  • Ergänzt man Standard‑LED‑Licht zwei Wochen lang mit breitbandigem Langwellenlicht (400–1500 nm+), verbessert sich die Farbkontrastempfindlichkeit signifikant.
  • Dieser Effekt hält bis zu 6 Wochen nach Wegfall der Zusatzbeleuchtung an.
  • Die Verbesserungen sind systemisch, da Mitochondrien im ganzen Körper miteinander kommunizieren.
  • LED‑Beleuchtung könnte daher Sehleistung beeinträchtigen und möglicherweise weitere gesundheitliche Effekte haben, besonders bei älteren oder geschwächten Menschen.

Die Autoren weisen darauf hin, dass sich das Leben evolutiv unter vollständigem Sonnenlicht entwickelt hat und dass der moderne, infrarot‑arme LED‑Alltag dieses Gleichgewicht stört. Alternativen könnten spezielle Langwellen‑LED‑Mixe oder das Betreiben von Glühlampen/Halogenlampen mit niedrigerer Spannung sein, um mehr Infrarotanteile zu erzeugen – allerdings mit energetischen und praktischen Einschränkungen.

Insgesamt argumentiert der Beitrag, dass die Beurteilung von Lichtquellen nicht nur auf der Lichtausbeute in Lumen/Watt basieren sollte: Die
gesundheitlichen und visuellen Auswirkungen des Spektrums sind mindestens ebenso entscheidend.

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Phantom: Tageslichtquotient als Maß für das Tageslicht

17.03.2026

Manche halten so fest an der Vergangenheit,
dass sie gar keine Hand mehr frei haben,
um die Zukunft zu greifen.
d. Blogger

In der Phantom-Serie beschreibe ich die Geister von Gestern, die uns noch lange verfolgen werden. Heute geht es um den Tageslichtquotienten. 

Der Tageslichtquotient (Daylight Factor wie D) ist ein über 120 Jahre altes Konzept, entwickelt von Alexander Pelham Trotter, um Innenbeleuchtung unabhängig von wechselndem Wetter bewerten zu können. Er beschreibt das Verhältnis der Beleuchtungsstärke im Innenraum zur Außenbeleuchtungsstärke unter einem standardisierten, vollständig bedeckten Himmel.

Trotz seines Alters und zahlreicher fachlicher Kritik ist der Tageslichtquotient bis heute in vielen Regelwerken wie ASR A3.4, DGNB, LEED, BREEAM und Teilen der DIN 5034 verankert. In den Landesbauordnungen spielt er hingegen kaum eine Rolle.

Hauptkritikpunkte:

  • D basiert auf einem grauen Standardhimmel, der reale Lichtbedingungen (Sonne, Klimazonen) ignoriert.
  • D ist statisch, bildet also weder Tages- noch Jahresverlauf ab.
  • Die Gebäudeorientierung (z. B. Nord–Süd) wird ausgeblendet.
  • Er unterschätzt die Dynamik des Tageslichts, die für gute Architektur wichtig ist.
  • Beispiele aus der Praxis zeigen, dass der Quotient architektonische Qualität nur unzureichend beschreibt.

Trotzdem hält sich der Begriff hartnäckig und wird weiterhin genutzt – ein „Phantom“, das seit 1895 überlebt. (Anm.: Es wäre wissenswert zu erfahren, warum man bei dieser Größe geblieben ist. Denn nicht alles, was alt scheint, ist veraltet. So visualisierte der französische Ingenieur Charles Joseph Minard und später perfektioniert durch Étienne-Jules Marey (in seinem Werk La Méthode Graphique, 1885) alle Zugbewegungen eines Landes derart genial, dass deren Bildfahrplan-Diagramm heute noch von Verkehrsplanern weltweit genutzt wird, allerdings in digitaler Abbildung auf Bildschirmen.)

Moderne Alternativen:

  • DIN EN 17037: Bewertet Tageslicht mit realen Klimadaten (EPW).
  • Climate-Based Daylight Modelling (CBDM): Nutzt stündliche meteorologische Daten und ermöglicht realitätsnahe Simulationen.

Diese Methoden sind dynamisch, ortsbezogen und bieten deutlich bessere Aussagen über die tatsächliche Tageslichtqualität eines Raumes.

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Warum ist unser Himmel so grau?

11.03.2026

Gnade und Gericht liegen im selben Strahl:
Die Dosis macht die Sonne
zum Gott oder zum Henker
d. Blogger

Neulich hatte ich dargestellt, wie das Grauen in deutsche Büros gekommen ist. Hauptschuldige waren nicht irgendwelche Lichtplaner, sondern eher Leute, die zu einem weltweit verkäuflichen Farbstandard kommen wollten. So waren die Produkte von IBM, Siemens und Nixdorf und von dem folgenden Rest der Computerbranche grau geworden. Grau beißt sich mit nix. Ergo folgten denen auch die Büromöbler. So entstand das Computerschmuddelgrau.

Wenn man alle verfügbaren Farben in gleichen Mengen in einen Eimer Wasser gibt, wird das Wasser braun. Wenn man die Farben aktiv erzeugt und mischt, kommt Weiß heraus. Das hatte Newton mit der Extraktion der sieben Farben des Regenbogens aus dem weißen Licht gezeigt.

Wie kommt es aber, dass unser Himmel grau ist? Der natürliche Himmel ist natürlich nur manchmal grau. Tagsüber ist er manchmal so schön blau, dass man nicht weiß, ob das Meer blau scheint, weil es den Himmel reflektiert, oder der Himmel dem Meer die schöne Farbe nicht gönnt und sich selbst schön blau färbt.

Wir haben eine internationale Organisation, die sich seit 1913 der Aufgabe widmet, das Licht und die Farben messen zu machen, die CIE in Wien. Deren Experten haben einen von mir erstellten Normenentwurf abschmettern wollen, weil da drin stand, dass Tageslicht keine Lichtfarbe hätte, sprich Farbtemperatur. Ich schrieb: “Tageslicht hat keine Farbtemperatur, da die Farbe an einem bestimmten Punkt und zu einer bestimmten Zeit in alle Richtungen unterschiedlich ist und vom Horizont bis zum Zenit variiert. Sie ändert sich außerdem im Laufe des Tages und hängt unter anderem von der Jahreszeit, der Tageszeit und dem geografischen Standort ab.” (in ISO/TR 9241-610:2022   Ergonomics of human-system interaction —  Part 610: Impact of light and lighting on users of interactive systems).
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Bevor die Sonne morgens den Horizont berührt, erleben wir die Blaue Stunde. Das Licht ist kühl, tiefblau und fast mystisch. Da die Sonne noch weit unter dem Horizont steht, erreicht uns nur das gestreute Licht aus den oberen Schichten der Atmosphäre. Sobald die Sonne den Horizont durchbricht, muss das Licht einen extrem weiten Weg durch die dichte Atmosphäre zurücklegen. Die blauen Farbanteile werden fast vollständig weggestreut, sodass nur die langwelligen Rot- und Goldtöne bei uns ankommen. Vormittag bis Mittag herrschen Farben von  Weiß bis Hellblau. Danach folgt nachmittags die Golden Hour, ein warmes Gelb. Wenn die Sonne wieder sinkt, beginnt das Licht weicher zu werden. In der Stunde vor dem Sonnenuntergang – der wahren Goldenen Stunde – nimmt das Licht einen warmen, gelblichen bis bernsteinfarbenen Ton an. Der Tag endet mit der Abenddämmerung  in Feuerrot bis Indigo. Der Zyklus schließt sich mit einem Farbspektakel. Je nach Staub- und Feuchtigkeitsgehalt in der Luft färbt sich der Himmel von leuchtendem Orange über tiefes Rot bis hin zu Violett, bevor er in der Nacht wieder in ein dunkles Indigo-Blau übergeht.

Die Experten schlugen vor, stattdessen die Lichtfarbe D65 für den ganzen Tag anzugeben. Was es damit auf sich hat, kann man in einem Artikel von M Knoop et al in Lighting Research & Technology vom März 2025 lesen.  Hier die Kurzfassung des Artikels (übersetzt deepl), dessen Titel “Unser Himmel ist zu grau. Wo ist die Farbe?” lautet:
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Die Tageslichtquelle D65, eine standardisierte Referenzlichtquelle in Design und Forschung mit einer Farbtemperatur von 6500 K, wird häufig zur Beschreibung der Farbe des Tageslichts verwendet. Sie repräsentiert jedoch die Farbe eines bewölkten Himmels [über Wien im Juni d.Verf.] und kann die Variabilität und Vielfalt des tatsächlichen Tageslichts, insbesondere das Blau eines klaren Himmels, nicht wiedergeben. Jüngste Forschungsergebnisse zeigen, dass sowohl Sonnenlicht als auch Himmelslicht unsere Stimmung, Wahrnehmung und physiologischen Reaktionen erheblich beeinflussen. Die Farbe des Tageslichts wird durch Faktoren wie Sonnenstand, Wetterbedingungen und geografische Lage beeinflusst. Um diesen Schwankungen Rechnung zu tragen, sammeln Forscher weltweit spektrale Tageslichtmessungen und betonen die Notwendigkeit lokalisierter spektraler Referenzdaten, um das Tageslicht an verschiedenen Orten angemessen darzustellen.

Manchmal hat das Meckern auch Erfolg.

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Phantom: Sonnenlicht ist gesund

11.03.2026

Gnade und Gericht liegen im selben Strahl:
Die Dosis macht die Sonne
zum Gott oder zum Henker
d. Blogger

In der Phantom-Serie beschreibe ich die Geister von Gestern, die uns noch lange verfolgen werden. Heute geht es um den Glauben, das Sonnenlicht sei gesund. 

Der Beitrag beschreibt das „Phantom“, die bis heute verbreitete Vorstellung, dass Sonnenlicht grundsätzlich gesund sei. Diese Idee entstand im Zuge der Industriellen Revolution, als Städte im Dunkel von Smog lagen und Menschen das Bedürfnis nach Licht hatten. Lichttechniker nutzten dies für künstliches „Tageslicht“, während Reformbewegungen wie die Progressiven versuchten, natürliche Helligkeit in Städte und Wohngebiete zu bringen. Dadurch wandelte sich weltweit das Schönheitsideal: Gebräunte Haut wurde zum Zeichen von Wohlstand. 

Heute besteht ein Spannungsfeld zwischen den Vorteilen und Gefahren der Sonne. UV-Strahlung ist lebenswichtig für die Vitamin‑D‑Produktion, kann aber gleichzeitig schädlich wirken und Haut- sowie Augenerkrankungen auslösen. Besonders im Sommer führt übermäßige Sonnenexposition zu akuten Belastungen wie Sonnenbrand, Hitzeerschöpfung oder Sonnenstich. Arbeitgeber müssen Beschäftigte vor UV-Strahlen schützen, die sich danach im Urlaub unter die Sonne des Mittelmeers legen. 

Vitamin D ist zentral für Knochen, Muskulatur, Immunsystem und Nervengesundheit. Dennoch warnen Dermatologen vor UV‑Strahlung und empfehlen hohe Lichtschutzfaktoren, was Kritiker als riskante Einschränkung der körpereigenen Vitamin‑D‑Bildung sehen. Die Debatte wird seit Jahrzehnten kontrovers geführt, etwa im Fall des Forschers Michael Holick, der für die Empfehlung maßvollen Sonnenbadens kritisiert wurde.

Der Beitrag schließt mit dem Fazit, dass die Sonne sowohl Quelle allen Lebens als auch potenzielle Gefahr ist. Ein ausgewogener Umgang – das rechte Maß – ist entscheidend.

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Tageslichtbelichtung des Dortmunder Bürgers reicht hinten und vorne nicht

11.03.2026

Das Experiment war ein voller Erfolg.
Lediglich die Realität hat sich
geweigert, mitzuspielen.
d. Blogger

Vor 5 Jahren überraschte die internationale Elite der Chronobiologen die Lichtwelt mit einer Erklärung[1]. Sie verordnete allen Menschen ein biologisches Lichtregime, auf dass ihre Körperrhythmen mit dem Verlauf des Tages schwingen mögen.

Screenshot

In einem Beitrag zum 13. Symposium Licht und Gesundheit 2026, mit dem Titel “Wie viel Licht erreicht uns wirklich? Erkenntnisse aus der Dortmunder MeLiDos-Studie”, stellten Kai Broszio, Johannes Zauner und Manuel Spitschan vor, wie die melanopische Beleuchtungswirkung am Standort Dortmund aussieht.

Es wurden drei Größen betrachtet:

  • melanopische Beleuchtungsstärken (mel-EDI, lx)
  • Time-Above-Threshold-Metriken (TAT, Werte über 500 lx und 1000 lx in h/d)
  • zeitliche Lage der Lichtexposition (mittlerer Zeitpunkt der Exposition oberhalb 250 lx).

Die Anforderung der Chronobiologen hieße >TAT250 von 06:00 bis 19:00 Uhr. In Klarschrift: Biologisch gesund ist die lichte Umgebung, wenn das melanopisch wirksame Licht zwischen 06:00 und 19:00 Uhr 250 lx überschreitet. Das sind „melanopische“ Lux und werden nach einer Geheimformel, Pardon nach einer CIE-Norm, berechnet. Die Forschenden wollten aber echte Werte wie im echten Leben messen.

[1] Timothy M. Brown, George C. Brainard, Christian Cajochen, Charles A. Czeisler, John P. Hanifin, Steven W. Lockley, Robert J. Lucas, Mirjam Münch, John B. O’Hagan, Stuart N. Peirson, Luke L. A. Price, Till Roenneberg, Luc J.M. Schlangen, Debra J. Skene, Manuel Spitschan, Céline Vetter, Phyllis C. Zee, Kenneth P. Wright Jr Recommendations for healthy daytime, evening, and night-time indoor light exposure

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Das Ergebnis fällt sehr ernüchternd aus.

Melanopische Beleuchtungsstärken (mel-EDI)
Tageszeit 08:00–18:00 ca. 90 lx – 130 lx
Mittagsfenster 11:00–14:00 ca. 120 lx – 180 lx
Abend 18:00–22:00 ca. 5 lx – 15 lx

Der Grenzwert von 250 lx wurde 0,8 h – 1,4 h/Tag (Median) überschritten, und nicht etwa täglich für 11 Stunden. Melanopische Beleuchtungsstärken von über 1000 lx sahen die Probanden 0,2 h/Tag. An den meisten Arbeitstagen wurden 1000 lx nie überschritten.

In einem Beitrag in licht-formt-leben.de kommentiere ich die Projektergebnisse und erkläre, warum sie zu erwarten waren. Es gibt auch eine Erklärung dafür, warum die Chronobiologie so falsch liegen könnte. Allerdings liegt sie nur mit dem Konzept der Belichtung falsch. Viel mehr Licht als in Innenräumen vorhanden brauchen wir trotzdem.

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