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Wie korrektes Licht und gute Akustik einen Raum töten

22.12.2020

Damals konnte ich kaum erwarten, dass die Elphi fertig wird. Ein Jahr vor der Eröffnung hatte ich das Gebäude vom Hafen aus gesehen. Ein Highlight! Ist  es immer noch. Aber bei der Übertragung der Eröffnungsfeier war ich aber eher entsetzt (hier), dachte aber, es läge daran, dass die Bundeskanzlerin zu spät anreisen konnte.

Nachdem ich den Saal in Natura erleben durfte, denke ich nicht viel anders. Beim Licht hat wohl der Sicherheitsaspekt zugeschlagen. Auch wenn der Saal hell erleuchtet ist, dominiert die Treppenmarkierung die Szene. Wenn die Lichter ausgehen, wird es einen Zahn schlimmer. Man stolpert zwar nicht dem Dirigenten entgegen. So ganz glücklich schaut man auch nicht aus der Wäsche.

Licht in Tateinheit mit Akustik sorgt für eine andere Katastrophe. Der große Saal wurde zum Optimieren der Akustik mit Tausenden fein ausgearbeiteten Elementen verkleidet. Eigentlich kann man nichts dagegen sagen. Leider sorgt das streifende Licht für eine Modellierung, die man lieber nicht sehen will. Das Bild zeigt deutlich, wie die Oberflächenstruktur, die die Akustik verbessern soll, die Raumästhetik, gelinde gesagt, abmurkst. Das Thema - Schattigkeit - hatte mein verstorbener Kollege Fred Häger in den 1970ern in seiner Dissertation bearbeitet. Wer liest aber Dissertationen, wenn einer eine architektonische Pretiose beleuchtet?

Geht es nicht anders? Mit sanftem Licht würde die Struktur der Wände praktisch unsichtbar. Sie bliebe akustisch dennoch wirksam. Ich benutze das Bild für Seminare, bei denen es um die Optimierung der Umwelt insgesamt geht. Optimiert man Licht und Akustik für sich, sieht man oben, was man hat.

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Jetzt auch noch  das - LED ist rassistisch veranlagt

Nachdem es um die schlimmen Eigenschaften der LED-Technologie ruhig geworden ist, sorgt jetzt eine Meldung aus Hamburg für Abhilfe und Furore: Der Passbilderautomat der Behörde weigert sich, Schwarze zu fotografieren. Ergebnis: Leute mit dunkler Haut können keinen Führerschein beantragen. Oder sie gehen zum Bahnhof und benutzen einen öffentlichen Automaten. Das sind die Geräte, die seit Jahrzehnten an vielen Stellen herumstehen, wo früher auch Normaluhren standen. Man geht rein, macht den Vorhang hinter sich zu, zieht eine ernsthafte Miene und … potzblitz! Nu hat man ein scheußliches Abbild von seinem Gesicht. Vermutlich wollte sich die Behörde den Vorwurf ersparen, ihre Maschine mache häßliche Bilder von schwarzen Menschen. So macht die eben gar keine.

Der Hersteller der Maschine weist den Vorwurf des Rassismus ihres Produkts weit von sich. Und beschuldigt eine Technik, die sich nicht wehren kann. Es soll ein Fehler vorliegen, den die LED-Beleuchtung verursache. Ersetzt man die LED-Beleuchtung durch eine anständige, also durch Leuchtstofflampen, sind alle Menschen wieder gleich. Und die Behörde darf auch Afrikanern einen Führerschein ausstellen. Vielleicht machen wir es noch weniger rassistisch und nennen die Pappe Fahrerlaubnis. Na, ja, aus Pappe ist die auch nicht mehr.

Der glücklichen Lösung des Problems mit der rassistisch veranlagten Beleuchtungstechnologie steht nur noch die EU-Kommission im Wege. Die verbietet nämlich Leuchtstofflampen, weil sie mit der Energie saumäßig umgehen sollen. Vielleicht findet sich eine Lösung dahingehend, dass man die LED anlernt, wie sie mit ungewöhnlichen Situationen umgeht. Dann muss die Bundesdruckerei nicht mehr fürchten, dass afrikanische Staaten ihre Geldscheine in Russland drucken lassen.

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Größen und Größenordnungen - oder hell wie der lichte Tag

Seitdem wir den Rechenschieber nicht mehr benutzen, ist uns das Bewusstsein für Größenordnungen verloren gegangen. Früher wusste man bei jedem Durchschieben der Zunge, dass die Zahl um eine Zehnerpotenz wuchs oder eben um diese kleiner wurde. Alle die etwas mit Licht zu tun haben, müssen aber gerade mit dem Begriff der Größenordnung gut umgehen können. Denn unsere Messgeräte zeigen höchst unterschiedliche Daten wie 0,1 lx bis 120.000 lx an. Noch schlimmer sieht es mit den Leuchtdichten aus. Während man auf dem Boden eines Büros abends 1 cd/m2 bis 6 cd/m2 messen kann, sieht man tagsüber aus dem Fenster bis 10.000 cd/m2 (Himmel). Wenn die Sonne draußen scheint, beträgt ihre Leuchtdichte 1,6-109 cd/m2. Der sternklare Nachthimmel (so man ihn findet) liegt bei 10-3 cd/m2. Somit muss unser Auge 12 Zehnerpotenzen verkraften, was es mit einigen Mühen auch schafft.

Während der Physiker mit noch größeren Zahlen hantiert, ohne abzustürzen, sind Techniker häufig überfordert. Deren Kunden auch. Wer Licht bezahlt, tut es in linearen Zahlen, so sind 1000 € zehn Mal so viel wie 100 €, aber 1000 lx sind nicht 10 Mal so hell wie 100 lx. Nur die Anzeige des Messgerätes zeigt den zehnfachen Wert an. Ob es überhaupt hell wird, wenn in einem Raum 1000 lx zu messen sind, kann niemand sagen. Noch ein Bisschen schlimmer wird es, wenn man Luxwerte misst oder angibt, die viele Indices und Potenzen tragen. Solch einen Wert hatte ich neulich diskutiert.(hier)

Warum mir nach dem Thema Größenordnung ist? Es gibt seit zwei Jahren einen "globalen" Standard, der es erlaubt, die melanopische Wirkung von Licht zu berechnen (kaufen hier). In diesem Standard gibt es aber kein Tageslicht. Was würde man wohl für Zahlen bekommen, wenn wir Bürobeleuchtung (Ev= 150 lx ohne mel) mit dem Tageslicht am Fenster desselben Büros (Ev= 3000 lx) oder gar draußen bei klarem Himmel (E= 90.000 lx, Ev= 50.000 lx) vergleichen würden?

Naturgemäß hinkt der Vergleich, weil wir nicht dauernd klaren Himmel haben. Da die "melanopischen" Wirkungen aber Dosisbeziehungen sind, darf man schon rechnen, wie lange man unter künstlicher Beleuchtung hocken muss, um dieselbe Dosis wie draußen in 15 Minuten abzubekommen. 50.000 lx in 15 Minuten machen 12.500 lx•h. Bei 150 lx braucht man 83,3333 h oder 3,5 Tage. Na denn. Gesundes Funzeln!

Wem die Rechnerei nichts zusagt, kann sich auch ein Bild angucken, mit dem man für HCL wirbt (Teile aus dem Bild entfernt, damit der Hersteller der Leuchte unsichtbar wird). Dazu der Begleittext (O'ton): "…eine Beleuchtung, die dem natürlichen Tageslicht nachempfunden ist, wechselt Helligkeit, Lichtfarbe und Dynamik im Laufe des Tages. So unterstützt sie den Biorhythmus, fördert Vitalität und Wohlbefinden."  Wohl bekomm's!

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Kann man Licht für sich allein bewerten?

 

Ganz sicher nicht. Die Bilder zeigen es. Man sieht Licht in Farben, und Farben sieht man im Kontrast. Das wissen alle, die sich mit Licht und Farbe beschäftigen. Warum versucht aber die oberste Etage der lichttechnischen Vereine der Welt einen Standard zu schaffen, der die vorteilhaften Wirkungen von Licht allein betrachten will?

Der Himmel weiß warum. Ich ahne es nur. Ein ThinkTank, oder sagen wir mal bescheidener, ein Beratungsunternehmen hat denen eingetrichtert, Licht sei nicht nur zum Sehen da. Es hätte viele andere Wirkungen. Das haben zwar schon die Alten Römer gewusst. Aber deren Licht war ein anderes. Wie denn das? Ist die Sonne damals im Westen aufgegangen? Sie denkt nicht daran, sich die Mühe zu machen, um Menschen zu überraschen. Die geht zwar jeden Tag etwas später auf, wenn es Winter wird, und früher, wenn es gen Sommer geht. Aber alles bleibt beim Alten und so steuert die Sonne die Lebensläufte von Tier und Pflanze. Der Wolf wie der Spinat wissen, wann es Tag wird oder Nacht. Menschen nicht mehr. Sie haben das künstliche Licht erfunden.

Und so künstlich wie das Licht ist, ist auch seine Definition. Licht ist, was eine Sehempfindung hervorruft. Und Tageslicht? Derjenige Teil der globalen Strahlung, der eine Sehempfindung hervorruft. Und diesen Teil der Sonnenstrahlung hat weder der Wolf, noch der Spinat, noch jemals ein Mensch für sich allein erlebt. Die Weisheit, was Tageslicht sein soll, steht in einem Wörterbuch der Lichttechnik, und das schon lange. Kommt aber nie ans Tageslicht, denn dummerweise guckt da niemand hinein, weil es davon nur wenige Exemplare weltweit gibt. Jetzt schreibt man einen Standard, damit es jeder lernt.

Nur dumm, dass selten jemand etwas lernen will, was ihm seine Gene anders erzählen. Jede Körperzelle besitzt mehrere innere Uhren, die sich am Lauf der Sonne orientieren. So arbeitet die Leber zwar im Tagesrhythmus, aber zeitverschoben zum Magen. Wer es wissen will, was das bedeutet, kann mal die Alkoholration, die nachts bei ihm zur Erheiterung führt, zum Frühstück einnehmen. Da Milliarden von Zellen jeweils mit inneren Uhren ein ziemliches Chaos bedeuten, gibt es einen Masterclock, der im Gehirn sitzt. Und den steuert die Sonne.

Biologen, die sich mit dem Thema beschäftigen, haben herausgefunden, dass man den Tagesrhythmus mit nächtlichen Lichtbeigaben ändern kann. Eigentlich ist die Erkenntnis so neu auch nicht. Jeder, der nachts durch ein Licht geweckt wird, braucht eine Menge Zeit, um wieder einzuschlafen. Am nächsten Tag ist sein Körper zuweilen aus dem Ruder gelaufen bzw. fühlt sich an wie gerädert. Und ob man sich gestört fühlt durch ein Licht so um 22:00 Uhr, hängt von der Jahreszeit ab. Im Sommer ist um diese Zeit Abend bei uns, später Nachmittag am Nordkapp und tiefe Nacht in den Tropen. Nicht umsonst ist der Artikel "Wie lange dauert die Nacht" (hier), den ich vor zehn Jahren mitten in der Polarnacht in Tromsø geschrieben hatte, der meistgelesene in diesem Blog. Wie sich die Jahreszeiten auf unseren Masterclock auswirken, wissen die Biologen hingegen nicht so genau. Sie heißen nämlich Chronobiologen und beschäftigen sich vornehmlich mit dem, was ein Chronometer anzeigt, mit der Tageszeit. Was der Kalender anzeigt, die Jahreszeit, bleibt hingegen unterbelichtet. Kein Wunder, ein Forschungszyklus würde ja 365-mal so lang sein wie bei der Tageszeit.

Anders als Chronobiologen, die sich mit Körperrhythmen allgemein beschäftigen, also circadian, circannual, ultradian, infradian etc., haben sich die Lichttechniker auf die circadiane eingeschossen. Das ist sicher lohnend. Ändert man die circadiane Rhythmik entgegen den biologischen Gegebenheiten, z.B. durch eine Schichtarbeit, stört man die Gesundheit. Ergo: man kann - könnte? - biologisch wirksames Licht produzieren, das das Gegenteil bewirkt, also gesund macht. Das ist keine Theorie mehr, man benutzt es seit langem in der Therapie, auch in der Psychiatrie.

Darf man etwas, was in der Therapie wirksam ist, auf gesunde Menschen anwenden? So etwa Antibiotika? Gott verhüt's. Es reicht, wenn die Hühner das Zeug fressen und mit auf die Pfanne bringen. Aber es gibt tausend andere Dinge zwischen Therapie und gesunder Prophylaxe, so etwa Vollkornbrot oder rohes Gemüse. Ob man die zum Stärken des Zahnbetts nimmt oder zur Linderung einer Erkrankung, ist egal. Es nützt. So könnte man durch Einwirken auf den circadianen Rhythmus mit Licht positive Effekte hervorrufen. Die Gretchenfrage ist, kann man das auch? Und: wenn man mit künstlichen Mitteln eine circadiane Wirkung hervorruft, was sagt der längerfristige Rhythmus, der circannuale, dazu?

Davon will die Lichttechnik nichts hören. Mir hat ein internationaler Experte offiziell geschrieben, ich müsse in einem normativen Werk das Wort circarhythm* in circadian ändern. Seitdem ist der Experte bei mir abgemeldet. Wer Licht allein ohne die Materie, die es sichtbar macht, beurteilen möchte, handelt gegen jede Erfahrung in der Physik und auch in der Psychologie. Man versucht, den lichten Tag nachzuahmen. Fragt sich aber nicht, welchen. Vor allem drückt man sich vor der wahren Gretchenfrage: was machen wir mit der Nacht, die die Menschen zum Tage gemacht haben?

*Circarhythm umfasst Körperrhythmen, die etwa - daher circa - den physikalischen entsprechen. Aber halt nur etwa. Zeitgeber synchronisieren diese auf die exakten Zeiten. So der circadiane Rhythmus auf 24-h durch die Sonne. Bei circannual fällt mir der Synchronisator nicht auf Anhieb ein. Vielleicht Weihnachten?

 

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Probleme, die wir ohne LED nicht hatten - SVM muss besser werden, aber langsam

"Der SVM-Wert ist ein Kennwert für hochfrequentes Flimmern. Ein Teil der LED-Produkte (ALED und OLED) muß einen Höchstwert einhalten (nur netzspannungsbetriebene Produkte und unter diesen auch nicht alle). Während die 2019er Verordnung für die Zeit ab dem 1. September 2021 einen Höchstwert von 0,4 vorsieht, soll dieser zunächst 0,9 betragen und zum 1. September 2023 auf 0,4 sinken." So lese ich gerade in den Mitteilungen der EU zum Flimmern.

Geht man so mit einer Technologie um, die seit 25 Jahren Zukunft bedeutet? Wenn man in den Verlautbarungen stöbert, findet man Lustiges. So wird gesagt, dass die LED keine ideale Technologie sei sondern eine reale. Sie hätte nicht nur Vorteile, sondern auch Nachteile. Eigentlich muss man so etwas dem gemeinen Volk nicht erzählen. Jeder weiß, dass alles Vor- und Nachteile hat. Nur bestimmte Experten scheinen die Vorteile zu beleuchten und die Nachteile im Dunkeln zu lassen. Und in der Fachpresse kann man nur vergebens nach Nachteilen von LED suchen.

War da was? Was ist überhaupt Flimmern? Etwas, was Jahrzehnte lang nicht existierte … In den Lehrbüchern stand zu lesen, dass das menschliche Auge nur niedrige Frequenzen wahrnehmen könne. Da das Licht mit 50 Hz betrieben werde und sich daher mit 100 Hz ändere, wäre es nicht möglich, ein Flimmern wahrzunehmen. Dabei haben bestimmt alle, die so einen Unsinn schrieben, in der Schule den Physikversuch mit Glimmlampen erlebt. Guckt man darauf, sieht man etwa stehendes Licht. Bewegt man den Kopf dabei, sieht man die Sinuskurve der Wechselspannung.

Da Menschen im Büro immer mit gesenktem Kopf still und ruhig sitzen, können sie also kein Flimmern empfinden. Auch als ein böser Mensch nachwies, dass etwa die Hälfte (!) der Kopfschmerzen, die man nur bei der Arbeit hat und nicht zu Hause (hier), dem Flimmern zu verdanken ist, blieb die "Lighting Community" bei der Vorstellung. Erst als die elektronischen Vorschaltgeräte für alle verfügbar wurden, durfte man von Flimmern reden. Dabei wurden schon in der Urzeit der Lichttechnik Methoden zur Vermeidung von Flimmern angeboten (hier). Jetzt geht es plötzlich nicht, das Flimmern zu reduzieren. Da müsste man manche LED-Lampe vom Markt nehmen, weil sie flimmert.

Gott verhüt's! Lampen vom Markt nehmen, weil sie flimmern? Wenn man 1985 so gedacht hätte, wäre die Kompakt-LL nie auf den Markt gekommen. Sie flimmerte nicht nur, sondern lief im Laufe von 24 Stunden zur Höchstform auf - will sagen, die Lampe brauchte 24 Stunden, bis sie stabil leuchtete. Später sollte sie Karriere machen als Energiesparlampe. Die Karriere war bekanntlich sehr kurz. Umso nachhaltiger ihre Wirkung auf das Design von Leuchten. Leider kann man diese nur noch in Entwicklungsländern bewundern, in denen Menschen nicht die Kosten für LED-Produkte aufbringen können. Bei uns trifft es nicht alle, sondern diejenigen, die beim Kauf davon an preiswert denken. Billig ist das richtige Wort.

Wo liegt das Problem? Wie in diesem Blog bereits häufig dargestellt (z.B. hier und da), sind LED keine Lampen sondern ultraschnelle Laserdioden. Zu diesem Zweck wurden sie auch weiterentwickelt und werden benutzt. Man kann damit auch Beleuchtung ohne Flimmern machen, wenn man sie z.B. mit Gleichstrom betreibt oder mit einer hohen Frequenz. Dies ist nicht immer möglich bzw. mit Kosten verbunden. eine Sparmöglichkeit ist die Modulation der Pulsweite. Die garantiert aber nicht nur billigere Lösungen, sondern auch Flimmern. Wie schlimm das werden kann, lassen diese Zahlen sprechen: Als Bildschirme richtig flimmerten, was man mit dem bloßen Auge erkennen konnte, fühlten sich 10% der Benutzer davon bei der Arbeit gestört. Bei modernen, geprüften Bildschirmen, sind es 35%. Und das obwohl die Bildschirme bei ruhigem Blick überhaupt nicht flimmern. Sie stören beim Blickwechsel, z.B. beim Suchen auf dem Bildschirm. Deswegen gehören Monitore mit PVM eher auf den Schrotthaufen denn auf den Arbeitsplatz. Ob ein günstiges Objekt nicht deswegen günstig ist, weil der Hersteller gespart hat, merkt man nicht.

Soeben meldet sich bei mir eine neue Mail. Das Datum, an dem der niedrigere Wert für SVM Vorschrift wird, hat sich verschoben. Richtig ist der 1. September 2024. Offenbar wollen die Hersteller länger sparen. Und unten steht, was die Bundesnetzagentur davon hält.

 

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