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In dem Beitrag Glanzleiche - Oder vom Elend des Physikers beim Umgang mit Empfindungen wird der Glanz als eine janusköpfige Erscheinung dargestellt, sehr positiv hier, sehr negativ dort. Nicht immer kann man handeln wie Fotografen oder Innenarchitekten, die Glanzlichter setzen, um Gesichter oder Räume schöner scheinen zu lassen. Es gibt einen Glanz, den nie jemand haben wollte, den Glanz der Bildschirme. Diesen gab es bereits beim ersten Monitor, der freilich noch nicht so hieß. Ihn gibt es in vielen Variationen jetzt milliardenfach.

Meine erste Bekanntschaft mit dem Glanz von Bildschirmen machte ich 1970 als Mitarbeiter von Siemens. Die Kollegen aus dem Bereich IT – damals noch respektlos EDV genannt – fragten bei mir nach, wie man einen Bildschirm entspiegeln könne. Die Methoden waren in der Physik bestens bekannt, in der Optik noch besser. Aber deren Linsen waren klein und im Objektivgehäuse gut geschützt. Ein Bildschirm im Büro war was anderes. Siemens wollte Bildschirme ohne Probleme bieten.

Die Macher der EDV, die amerikanischen Firmen, wollten das Problem nicht kennen. Die Haltung fiel ihnen leicht, weil etwa 60% amerikanischer Büros keine Fenster haben. Ihnen kamen 1974 schwedische Forscher entgegen, die für eine Verdunkelung der Büros empfahlen (Hultgren, V. , Knave, B. : Disc. glare and disturbance from lightning reflections. Applied Ergonomics, 1974, S. 1-8). Ab 1975 war ich offiziell mit dem Problem befasst als Auftragnehmer des Arbeitsministeriums. Das Ergebnis wurde sehr bekannt (Anpassung von Bildschirmarbeitsplätzen an die physische und psychische Funktionsweise des Menschen, Çakir, u.a. 1978, BMAS) und wurde in acht DIN-Normen zur Bildschirmarbeit verarbeitet. Später folgten rund 80 weitere rund um die Bildschirmarbeit. (mehr hier)

Kurz gesagt, habe ich empfohlen, den Bildschirmen die optischen Eigenschaften von Papier zu geben, angefangen bei dem hellen Hintergrund. Ihre Oberflächen sollten ebenso mattiert werden. So sollten sie unabhängig von der Umgebung werden. Allerdings waren gute optische Behandlungen schon immer sehr teuer. So bezahlte die Industrie nur Peanuts, weil sie ganze Bildschirmröhren für 10 DM kaufte. Also war die Entspiegelung die zweitrangige Maßnahme, aber ebenso unerlässlich. Niemand wollte in die Qualität der Bildschirme investieren.Kurz gesagt, habe ich empfohlen, den Bildschirmen die optischen Eigenschaften von Papier zu geben, angefangen bei dem hellen Hintergrund. Ihre Oberflächen sollten ebenso mattiert werden. So sollten sie unabhängig von der Umgebung werden. Allerdings waren gute optische Behandlungen schon immer sehr teuer. So bezahlte die Industrie nur Peanuts, weil sie ganze Bildschirmröhren für 10 DM kaufte. Also war die Entspiegelung die zweitrangige Maßnahme, aber ebenso unerlässlich. Niemand wollte in die Qualität der Bildschirme investieren.

Was an den Bildschirmen sonst ändern sollte, war ihre Handhabung. Diese sollte ebenso wie die eines Blattes Papier sein, leicht beweglich, überall lesbar. Allerdings schien dies damals angesichts des Gewichts der Bildschirme (bis zu 40 kg) eher unwahrscheinlich. So konnte man die gewünschten Eigenschaften nur nach einem langen Plan entwickeln. Daher enthielten die ersten Vorschriften (Sicherheitsregeln für Bildschirm-Arbeitsplätze im Bürobereich, VBG 1980), an denen ich maßgeblich mitwirkte, eine großzügige Übergangsperiode von fünf Jahren.

Die fünf Jahre waren 1985 um, heute sind wir 40 Jahre weiter. Bildschirme kann man mittlerweile tatsächlich so dünn wie Papier bauen (OLED-Technologie), sie sind alle hell im Hintergrund und manche so klein, dass man sie in die Hand nehmen kann. Gerade diese haben allen anderen den Rang abgelaufen. Es gibt mehr Mobilfunkanschlüsse als Menschen, und alle diese werden über einen Monitor bedient, der jetzt allgemein Display heißt. Andere Bildschirme sind groß wie einst Leinwände. In Las Vegas hat man sogar eine ganze Straße überdacht, um sie als Monitor zu benutzen. In Autos werden Monitore ins Cockpit eingebaut, die die Größe von Fernsehern von einst haben.

Wie sieht es mit ihrem Glanz aus? Sind sie unabhängig von der Umgebung geworden? Und so leicht handhabbar wie Papier? Jeder, der in einem Straßencafé versucht, einen Stadtplan auf seinem Smartphone zu lesen, wird traurig den Kopf schütteln. Menschen im Büro werden die Frage bejahen, aber nur, wenn sie senkrecht auf ihren Monitor gucken können. Ein Monitor, den man seitlich betrachten muss, hat entweder kein Bild oder er spiegelt wie seine 50 Jahre älteren Vorgänger. Am schlimmsten ergeht es Menschen, die qualitativ hochwertige Bilder (HDR) bearbeiten. Ihre Bildschirme geben den Dynamikumfang nur in der Dunkelheit voll wieder.

(Anm.: Dynamik beschreibt den Umfang der Wiedergabe, beispielsweise den Lautstärkebereich eines Schallereignisses oder Audiosignals. Bei Bildern ist sie as Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten darstellbaren Tonwert (Helligkeitswert) in einer Szene oder in einem erfassten Bild. Ist eine Umgebung laut, so kann ein Gerät nur das hörbar machen, was lauter ist. Bei Monitoren ist sie das Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten darstellbaren Tonwert (Helligkeitswert) in einer Szene oder in einem erfassten Bild.)

Man beachte bei diesem Foto die Erscheinung des Displays, das für den Benutzer davor nahezu glanzfrei ist, und des Papiers.

Wer im Alltag in allen Lebenslagen mit Monitoren umgehen muss, erleidet – meist völlig unbemerkt – diverse Unbill. Das Wichtigste davon ist die eingeschränkte Körperhaltung. Diese hatte ich bereits 1975 festgestellt und die Folgen mit Feldstudien ermittelt: Je nach Intensität der Arbeit am Bildschirm hatten die Benutzer bis zu 85 % Rückenbeschwerden, und je nach Alter besuchten sie bis zu 50% einen Orthopäden auf. Bezeichnend für die Probleme war dieses Bild, das 1976 entstand.

Die beiden Personen sind in der Größe fast einen halben Meter unterschiedlich, sie halten aber etwa den gleichen Abstand zu ihrem Monitor. Was das Bild nicht zeigt, ist das Verhalten der Menschen im Falle einer Störung des Sehens. Dieses konnte ich mit Videoaufnahmen erfassen. Sie versuchen, die bestmögliche Situation einzunehmen, in der der Glanz am wenigsten stört.

Dieses Verhalten kann man mittlerweile jeden Tag in öffentlichem Raum beobachten. Für die unten gezeigte Haltung sind drei Ursachen maßgeblich:

• Die Schrift ist zu klein (daher die kurze Sehentfernung).
• Das Display muss senkrecht betrachtet werden, weil es sonst spiegelt.
• Das Display muss senkrecht betrachtet werden, weil das Bild stark an Kontrast verliert.

Medizinische Studien zeigen, dass in bestimmten Ländern praktisch der gesamte Nachwuchs in der Gefahr ist, kurzsichtig zu werden. Dies habe ich in einem gesonderten Beitrag thematisiert (Zurück in die Höhle Dank iPhone reloaded)

Während man ein kleines Display noch in der Hand unterschiedlich halten kann, ist man beim Büro nicht so frei. Daher kommt es auf die möglichst günstige Aufstellung des Monitors an. Die richtige Aufstellung wurde in der Norm DIN EN ISO 9241-5 bereits im letzten Jahrhundert beschrieben. Diese sieht so aus:

Leider verfolgt uns das Erbe der Vergangenheit fast über 50 Jahre. Damals wollten wir hoch aufgestellte Bildschirme vermeiden und deswegen vorgegeben, dass die oberste Kante des Bildschirms unter Augenhöhe sein muss. Das Bild, das diese Vorstellung illustrieren sollte, erschien ohne den Erklärungstext, dass dies die maximal zulässige Höhe sei. Die Erklärung war paar Seiten untergebracht:

Obgleich zur Erzielung einer entspannten Kopfhaltung die Blicklinie um etwa 35° aus der Waagerechten abgesenkt werden sollte und eine zu dieser Blickrichtung annähernd senkrechte Bildschirmneigung anzustreben wäre, ist eine derartige Anordnung der bislang überwiegend verwendeten Bildschirme bei gleichzeitiger Vermeidung von störenden Reflexionen und Spiegelungen nicht immer möglich. Bei diesen Gegebenheiten kann eine optimale Reflexionsminderung vielfach nur durch eine lotrechte oder hierzu leicht geneigte Bildschirmanordnung erzielt werden. Die oberste verwendbare Zeile auf dem Bildschirm soll jedoch nicht oberhalb der waagerechten Blicklinie liegen.

Die richtige, später in DIN EN ISO 9241-5 genormte, Haltung wurde in diesem Dokument ohne Bildschirm dargestellt, weil dies die damaligen Bildschirme wegen ihrer Größe nicht zuließen. Diese Haltung sah so aus:

So entstand ein weltweit verbreiteter Irrtum, der Bildschirm müsse mit der obersten Zeile in Augenhöhe stehen. Diesen kann man selbst in Wikipedia finden. Dieses Bild aus dem Jahr 1976 wird in 2025 von der Betriebsärztin der HU Berlin als Beispiel eines ergonomisch gestalteten Bildschirm-Arbeitsplatzes empfohlen. Wikipedia hat vor einem Jahr ein etwa 30 Jahre altes Bild eines Bildschirmarbeitsplatzes neu zeichnen lassen. Jetzt sieht es so aus

Unter diesem Bild steht als Erstes: Die Bildschirmoberkante befindet sich auf Augenhöhe und hat mindestens 50 cm Abstand.

Ende gut, alles gut? Trotz eines unerwartet hohen Fortschritts in der Technik sind die Bildschirme (Displays oder Monitore) nicht dem Papier ähnlich geworden. Maßnahmen, die einst gedacht waren, um dem Glanz auszuweichen, haben fast 50 Jahre überlebt, obwohl sie nicht einmal mehr Sinn machen. Da wir heute nicht nur beruflich mit ihnen umgehen, sondern in allen Lebenslagen rund um die Uhr, verursachen sie enorme gesundheitliche Probleme.

Licht in der Nacht (ALAN)

Die Lichtverschmutzung in der Nacht ist recht gut bekannt. Ob sie in ihrem wahren Ausmaß auch bekannt und bewusst wird? Die Antwort ist ein klares Nein. Sie lässt sich mit rein technischen Mitteln belegen. Nicht so leicht zu belegen sind leider die Folgen für die menschliche Gesundheit und für Fauna und Flora. Und das liegt an der –angeblichen – Definition des Lichts, die es so nicht geben darf. Sie ist aber Realität und führt dazu, dass die Wirkungen gravierend unterschätzt werden. Diese betreffen nicht nur das Sehen, sondern auch die elementaren Lebensvorgänge auf der Welt.

Die verhängnisvolle Entwicklung begann 1924, als der Weltverband der lichttechnischen Gesellschaften CIE die V(λ)-Kurve normte. Diese sollte das Licht messbar machen. Es war aber bereits messbar durch physikalische Geräte, die die Intensität der Strahlung maßen. Solche Geräte können aber nicht bewerten, wie das Licht den Menschen beeinflusst. Dessen Einflüsse - neben Sehen - können vom Erzeugen eines Strahlungsschadens (UV-C-Strahlung) bis zu einem Wärmegefühl (IR-Strahlung) reichen.

Neben diesen direkten Wirkungen gibt es umfangreiche biologische Wirkungen, deren Ausmaß man z.B. an medizinischen Heilmethoden erkennen kann, die mit Licht arbeiten. Was heilen kann, kann aber auch schädigen. Es kommt insbesondere auf die Dosis an. Kategorien wie “nützlich” oder “schädlich” kennt die Natur nicht. Aber ohne jeden Zweifel findet jeder Mensch eine Wirkung von Licht positiv: Helligkeit. Der Mensch ist ein Lichtwesen und profitiert von der Helligkeit. Genau deswegen sollte der Maßstab für Licht die Hellempfindung sein. Die V(λ)-Kurve sollte die Empfindung des menschlichen Auges für die Helligkeit nachbilden. So ganz schafft sie es nicht, weil die Helligkeit nicht nur von dem Objekt abhängt, das man betrachtet. Was die Kurve abbildet, ist die Hellempfindung. Besser gesagt, die spektrale Abhängigkeit der Helligkeitswirkung.

Diese Kurve, die sog. V(λ) - Kurve ignoriert die roten und blauen Teile des Lichts und lässt zudem die gesundheitlich wichtigsten Teile (Ultraviolett – UV – wie Infrarot - IR) vollkommen außer Acht. Daher scheinen die blauen und roten Teile unwichtig, UV + IR werden erst gar nicht gemessen.

Nichts gegen klare Verhältnisse. Es ist legitim und auch sinnvoll, wenn eine Wissenschaft ihr Anwendungsgebiet einschränkt. Die Lichttechnik ist aber nicht eine Wissenschaft, sondern auch eine Technik. Zudem beschäftigt sie sich mit einem Produkt, das meiner Meinung nach einer der wichtigsten Autoren der Industriegeschichte ist. So wirkte sich die Behauptung der CIE, sie habe Licht definiert, z.T. verheerend aus und tut es heute noch. Denn sie hat nicht Licht definiert, sondern ihre Betrachtungen auf einen bestimmten Bereich der Strahlung beschränkt, auf den das Auge mit einer Hellempfindung reagiert.

Übrigens, diese Behauptung teilen nicht alle Lichttechniker. Die US-amerikanische IES erklärte richtigerweise, die V(λ)-Kurve definiere Licht für die Zwecke der Beleuchtungstechnik. Dies muss man sogar weiter einschränken auf die Beleuchtungstechnik mit dem Fokus auf den Menschen. Denn man beleuchtet auch Pflanzen und Tiere, die das Licht ganz anders “sehen”. Das “Sehen” der Pflanzen, die Wirkungskurve für die Photosynthese, die die Basis allen Lebens bildet, entspricht einer “umgekehrten” V(λ)-Kurve.

Dies sieht man u.a. daran, dass die meisten Pflanzenblätter grün aussehen, weil sie das grüne Licht reflektieren. Dafür sind sie an den beiden Enden der V(λ)-Kurve am empfindlichsten. Deswegen sieht das optimale Licht für die Photosynthese ganz anders aus.

In welchem Maße man sich dabei irrt, zeigt das Bild über den Vergleich der Kurven für Licht für den Menschen (CIE-Version) und für die Pflanzen. Hierbei ist zu beachten, dass die Letztere links nicht bei 400 nm aufhört, sondern weitergeht. Aber bereits der Vergleich der roten Linie (Lichtempfindlichkeit für die Photosynthese) und der gelben macht deutlich, wie unterschiedlich Pflanzen und Menschen "sehen". Der Vergleich zeigt aber nicht den wahren Umfang, weil die Lichtmessgeräte bei 450 nm ihre größten Fehler haben.

Welche Wirkungen entfaltet ALAN auf Menschen, Fauna und Flora?

ALAN ist der Fachbegriff für die Betrachtung von Lichtwirkungen in der Nacht, die es in der Natur nicht gegeben hat. Es ist ein Akronym aus Artificial Light at Night. ALAN ist ein weit verzweigtes Forschungsgebiet. In Google Scholar findet man ca. 2 Millionen wissenschaftliche Artikel dazu. Die Auswirkungen betreffen den Menschen direkt und indirekt über die Beeinflussung der Flora.

Auswirkungen auf den Menschen

Die einfacheren Auswirkungen betreffen Schlaf und Gesundheit:

• Schlafstörungen: Die Exposition gegenüber künstlichem Licht, insbesondere blauem Licht (wie es in vielen modernen LEDs enthalten ist), unterdrückt die Produktion des Schlafhormons Melatonin. Dies kann den Schlaf-Wach-Rhythmus stören.
• Gesundheit: Chronische Störungen des zirkadianen Rhythmus werden mit erhöhten Risiken für bestimmte Krankheiten in Verbindung gebracht.

Diese Krankheiten sind nicht ohne, weil diverse Krebserkrankungen dazugehören. Es gibt eine wachsende wissenschaftliche Diskussion über einen möglichen Zusammenhang zwischen ALAN und einem erhöhten Krebsrisiko beim Menschen. Epidemiologische Studien, insbesondere zu den Auswirkungen von Schichtarbeit (die eine extreme Form der Lichtexposition bei Nacht darstellt), haben den Fokus auf hormonabhängige Krebsarten gelegt:

• Brustkrebs (bei Frauen): Dies ist die am besten untersuchte Krebsart in diesem Kontext. Meta-Analysen deuten darauf hin, dass Frauen in Gebieten mit der höchsten nächtlichen ALAN-Exposition ein leicht erhöhtes Risiko aufweisen können.
• Prostatakrebs (bei Männern): Auch hier wurden in einigen Studien Korrelationen mit nächtlicher Lichtexposition gefunden.
• Kolorektales Karzinom (Darmkrebs): Es gibt auch Hinweise auf einen Zusammenhang mit Störungen des zirkadianen Rhythmus und Nachtschichtarbeit.

Eine Studie, die weltweit alle annehmbaren Wirkungen von LAN (Light at Night) ausgewertet hat, kam zu diesem Schluss: "“Artificial light at night is significantly correlated for all forms of cancer as well as lung, breast, colorectal, and prostate cancers individually.” In Deutsch, künstliche Beleuchtung in der Nacht ist signifikant korreliert mit allen Arten von Krebs, im Einzelnen mit Lungen-, Brust-, Dickdarm- und Prostata-Krebs." (Quelle: Al-Naggar, R. A., & Anil, S. (2016). Artificial Light at Night and Cancer: Global Study. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention: APJCP). Seitdem sind runde 50.000 wissenschaftliche Artikel hinzugekommen. (abzurufen hier)

Wenn ein Thema derart relevant ist, müssten die Instrumente zur Feststellung und Überwachung des Verursachers umso präziser sein. Dass sie es nicht sind, liegt an der V(λ)-Kurve. So schrieb der Berliner Tagesspiegel im September 2022: “Die Umstellung von Straßenlampen auf LEDs in vielen Ländern Europas hat das Farbspektrum der nächtlichen Beleuchtung verändert – mit möglichen Folgen für Mensch und Tier. Das schreiben britische Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Science Advances“.

Sie hatten anhand von Fotos, die von der Internationalen Raumstation ISS aus aufgenommen wurden, festgestellt, dass durch LEDs insbesondere der Anteil der Emissionen im blauen Bereich des Spektrums zugenommen hat. Deutschland ist von diesem Effekt ebenfalls bereits betroffen, …"

Weiterhin schreiben die Forscher, was eigentlich alle wissen müssten: "Der Grund dafür liegt in den üblichen Satellitensensoren, die für die Messung der künstlichen Beleuchtung eingesetzt werden und die nur die Intensität des Lichts, aber nicht dessen Farbe registrieren.” Das betrifft, wie oben dargestellt, das blaue und rote Ende des Spektrums, das für die Pflanzen wichtig ist, und führt zu einer gravierenden Unterschätzung der unten dargestellten Wirkungen.

Kann man eine zertifizierte Beleuchtung kaufen? Also eine, die die erforderlichen Eigenschaften hat, die man auch prüfen kann? Wenn die Beleuchtung von Arbeitsplätzen so wichtig ist, dass man Normen in einer Länge von über 100 Seiten schreibt, müsste es eine einfache Möglichkeit geben, diese geprüft zu kaufen.

Wenn ein Produkt für die Sicherheit und Gesundheit der Menschen bedeutsam ist, gibt es meistens ein Prüfverfahren dafür. Das bekannteste Beispiel ist das Auto. Sowohl Teile davon (z.B. die Beleuchtung) als auch das gesamte Produkt werden auf Sicherheit geprüft. Warum geht es nicht mit der Beleuchtung der Arbeitsplätze?

Darauf gibt es eine einfache Antwort: Die Beleuchtung für die Arbeitsplätze hat keinen Hersteller. Komponenten der Beleuchtung, die einen Hersteller haben, so Leuchten und Lampen, werden seit bald einem Jahrhundert auf Sicherheit oder Gebrauchstauglichkeit geprüft. Das Ergebnis sagt aber nichts darüber aus, ob die Beleuchtung wirksam oder sicher ist. Der Hersteller einer Beleuchtung ist der Lichtplaner. Aber niemand weiß, was oder wer dieser ist.

Seit längerem gibt es Bemühungen, den „Lichtplaner“ zu etablieren. Zur Ausbildung als Lichtplaner (oder Lighting Designer) gibt es in Deutschland und im deutschsprachigen Raum verschiedene Wege an unterschiedlichen Institutionen. Diese reichen von akademischen Studiengängen bis hin zu spezialisierten Weiterbildungen. Allerdings kann man den so verliehenen Titeln kein einheitliches Berufsbild abgewinnen. So gibt es Spezialisierungen in Lichtgestaltung oder Lighting Design (z.B. Hochschule Wismar, HAWK Hildesheim, TH Ostwestfalen-Lippe/Detmolder Schule, TU München).

• Berufsbegleitender Master of Arts "Architectural Lighting and Design Management" an der Hochschule Wismar (WINGS-Fernstudium).
• DIAL: Bietet Kurse zum "Fachplaner Licht" und Schulungen für Planungssoftware wie DIALux an.
• TRILUX Akademie: Bietet Seminare und Webinare zu Lichtplanung und Lichtlösungen.

Der Begriff Lichtplaner ist viel älter als alle diese Ausbildungsangebote und sagt trotzdem nicht viel über das Produkt aus, das dieser abgibt.

Verantwortlich hierfür ist die unübersichtliche Ausgangslage über das Ziel der Gestaltung, was man daran erkennt, dass die Lichtqualität erst 2021 überhaupt ins Vokabular der Lichttechnik gekommen ist. Die einzige mir bekannte Abhandlung zur Lichqualität (LICHTQUALITÄT – EIN PROZESS STATT EINER KENNZAHL hier zum download) ist elendig lang (114 Seiten) und wirkt bereits mit ihrem Titel abschreckend: … Ein Prozess …

Wie soll ein normaler Mensch wissen, ob die Beleuchtung seines kleinen Unternehmens oder Homeoffices angemessen ist? Das kann man aus der obigen Broschüre der LiTG ableiten. Es dauert nur …

Die Abhilfe existiert seit 1994 als Norm. Diese hat mein Institut gegen den Willen der lichttechnischen Industrie mit der Hilfe einer Berufsgenossenschaft durchgesetzt: DIN 5035-8 Beleuchtung mit künstlichem Licht - Teil 8: Arbeitsplatzleuchten - Anforderungen, Empfehlungen und Prüfung. Sie beschreibt Arbeitsplatzleuchten, die nach der eigenen Definition “Leuchte für die Arbeitsplatzbeleuchtung” ist. Die Norm geht mit der jetzigen Überarbeitung in die dritte Runde bzw. ins vierte Jahrzehnt.

Das Besondere an dieser Norm ist die genaue Festlegung aller Gebrauchstauglichkeitsmerkmale der Arbeitsplatzbeleuchtung, also Usability. D.h., wenn man eine Arbeitplatzbeleuchtung kauft, weiß man, was man hat.

Die Gebrauchstauglichkeitsmerkmale einer Arbeitsplatzleuchte sind:

•  lichttechnische Merkmale;
•  Einstellmöglichkeiten;
•  akustische Merkmale;
•  mechanische Merkmale;
•  thermische Merkmale.

All diese Merkmale muss der Hersteller dokumentieren. Dazu gehören auch die richtige Nutzung und Einstellung der Leuchte. So kann der Anwender ein Produkt kaufen, anstelle sich um einen Prozess zu kümmern.

In einem der besten Bücher für Philosophie, Der kleine Prinz, fragt der Protagonist den Herrscher eines Planeten, warum er der Sonne morgens befiehlt, aufzugehen und abends unterzugehen. Der König sagt: Könige befehlen nur das, was man einhalten kann. Richtig. Wir müssen von jedem fordern, was er leisten kann", sagte der König, "Autorität beruht in erster Linie auf der Vernunft."

Des Königs Weisheit steht eigentlich als fundamentaler Grundsatz über jedem deutschen Gesetz: Ad impossibilia nemo tenetur (Zu Unmöglichem kann keiner gezwungen werden.) Eigentlich müssten alle Normer diesem Grundsatz folgen, auch wenn sie kein Recht setzen. Meistens ist es ohnehin irrelevant, weil eine Norm einer Anerkennung bedarf, um eine „anerkannte“ Regel der Technik zu werden.

Leider sind diese Zeiten vorbei, seit fast alle Normen international erstellt werden. Wer soll wo feststellen, ob die Allgemeinheit eine Norm annimmt? Bei Beleuchtungsnormen wurde dies einst durch eine internationale Zusammenarbeit erreicht. Normen, die eine globale Wirkung entfalten sollten, wurden von der CIE erstellt. Davon die wohl wichtigste, die V(λ)-Kurve, wurde 1924 präsentiert und blieb bis heute. Regeln, die lokal bedeutsam sind, so etwa Beleuchtungsstärken in Arbeitsstätten, wurden in nationalen Normen festgelegt und häufig angepasst. Heute beträgt die Periode fünf Jahre. So gab es Normen wie DIN 5035 nur national. Das machte Sinn, weil Beleuchtung Teil der Architektur ist, und Architektur international zu normen, wäre eine Schnapsidee, auf die man noch nicht gekommen ist. (Das besorgen internationale Architekten auf eigene Faust.)

Die Normungsorganisationen haben sich auf eine Internationalisierung eingeschworen, wogegen nichts einzuwenden ist, außer es macht keinen Sinn, etwas international zu regeln. DIN erklärte im Jahr 2001 folgendes Ziel: „Die Wirtschaft und der Staat brauchen zur Stärkung des freien Welthandels harmonisierte Normen. Die internationale Normung hat daher Vorrang vor der europäischen und diese wiederum vor der nationalen ….“ (“Grundlagen der Normungsarbeit des DIN”, DIN-Normenheft 10; 7. Auflage, Beuth-Verlag, Berlin, 2001). Dieses Ziel war bereits mehr als ein Jahrzehnt schon Richtschnur gewesen. Das DIN hatte sich schon in den 1980er Jahren an einem der größten Normungsprojekte aller Zeiten beteiligt, die den Europäischen Binnenmarkt mit einheitlichen Normen versorgt und damit die technische Grundlage eines einheitlichen Marktes geschaffen haben. Was mit 28 Staaten erfolgreich verlief, sollte auch global möglich sein?

Aber Normen haben nicht immer die gleichen Ziele und den gleichen Charakter. So legen sog. „Schraubennormen“ haargenau fest, welche Eigenschaften eine bestimmte Schraube aufweisen muss. Tatsächlich war die allererste DIN-Norm eine über Kegelstifte, konische Verbindungselemente, die Maschinenteile zusammenhalten. Die Normung war unter anderem durch die Notwendigkeit der Vereinheitlichung in der Waffenproduktion während des Ersten Weltkriegs motiviert, um die Austauschbarkeit von Einzelteilen zu gewährleisten.

Solche Normen richten sich an Fachleute, z.B. Ingenieure, die ein Studium absolviert haben, bei dem sie den Einsatz eines Kegelstifts gelernt haben. Sie sagen allerdings nichts darüber aus, ob der Ingenieur mit diesem Teil einen Kinderwagen oder ein AKW bestückt. In der Lichttechnik gehören zu Normen ähnlicher Zielsetzung beispielsweise DIN EN 60529 (IP-Schutzarten), die den Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser regelt. Sie informiert den Lichtplaner über die Schutzklasse, damit dieser die Eignung einer Leuchte für den vorgesehenen Zweck ( = Qualität) beurteilen kann. Die Norm ist also für den geschulten Anwender geschrieben worden. Ob sie lokal (nur Deutschland) oder EU-weit (nur ein bestimmter Bereich) oder global gilt, ist unerheblich. Wasser ist überall auf der Erde Wasser, und Sand ist immer Sand.

Gilt dieser Gesichtspunkt auch für Beleuchtungsnormen? Daran hatte ein Kenner der lichttechnischen Literatur, Prof. Gall, mächtige Zweifel. Sein Papier aus dem Jahr 2003 ist immer noch lesenswert (Download hier). Solche Normen richten sich insbesondere an zwei Anwendergruppen. Die Ersteren sind diejenigen, die für eine normgerechte Beleuchtung verantwortlich sind. Die anderen sind die, die eine solche Beleuchtung realisieren sollen. Ich nenne die Lichtdesigner, auch wenn die wenigsten Beleuchtungsanlagen jemals einen Lichtdesigner gesehen haben. Ein Autor, der sehr lange die lichttechnische Normung beherrscht hat, Prof. Hentschel, erklärt den Adressaten wie folgt: „Es ist nicht die Aufgabe dieser Norm, Rezepte für die Lösung einzelner Beleuchtungsprobleme zu geben. Sie enthält deshalb Regeln, die vom Beleuchtungsingenieur auf den individuellen Fall richtig angewandt zu einer guten Beleuchtung führen. Dazu wird auch die Erfahrung mit für den Erfolg ausschlaggebend sein. In diesem Sinne enthalten die Leitsätze nicht nur Interpretationen wissenschaftlicher Grundlagen, sondern auch praktisch erprobte, für gut befundene und allgemein gültige Erfahrungsgrundsätze.” (Hentschel “Innenraumbeleuchtung mit künstlichem Licht”, Lichttechnik (1962) 5, S. 253 -257)

Anm.: Entgegen guter Normungs-Praxis wird in den lichttechnischen Normen meistens keine Zielgruppe angegeben. Zudem ist Lichtdesigner bzw. Lichtplaner kein normierter Begriff. In Deutschland verlangen die Berufsgenossenschaften, dass Beleuchtungen von Sachkundigen bzw. Fachkundigen erstellt werden. Ein Sachkundiger in der Beleuchtungstechnik ist eine Person, die aufgrund ihrer fachlichen Ausbildung und praktischen Erfahrung über die notwendigen Kenntnisse verfügt, um Beleuchtungsanlagen, insbesondere an Arbeitsstätten, zu beurteilen, messen und zu prüfen.

Demnach braucht es zur Anwendung globaler lichttechnischer Normen Beleuchtungsingenieure mit praktischer Erfahrung. Gibt es diese? Nicht einmal in Deutschland gibt es genug Lichtingenieure, um die Beleuchtung von 45 Millionen Arbeitsplätzen zu planen. Wie schaut es mit der praktischen Erfahrung aus? Wer immer eine Beleuchtung plant, müsste erst einmal die richtige Lichtfarbe wählen. Was sagt aber die globale Norm dazu aus: „Die Wahl der Lichtfarbe ist eine Frage der Psychologie, der Ästhetik und des, was als natürlich angesehen wird. Die Auswahl hängt von der Beleuchtungsstärke, den Farben des Raums und der Möbel, dem Umgebungsklima und der Anwendung ab. In warmen Klimazonen wird im Allgemeinen eine kühlere Lichtfarbe bevorzugt, wohingegen in kaltem Klima eine wärmere Lichtfarbe bevorzugt wird." Deswegen kann die Norm eines der wichtigsten Merkmale der Beleuchtung nicht einmal ansatzweise vorgeben. Was stellt der Lichtingenieur mit Psychologie, Ästhetik, Raumfarben, Möbeln und Raumklima an?

Was bedeutet dieser Satz: „In warmen Klimazonen wird im Allgemeinen eine kühlere Lichtfarbe bevorzugt, wohingegen in kaltem Klima eine wärmere Lichtfarbe bevorzugt wird.“? Dieser Spruch stammt noch aus der Zeit, als die Menschen in warmen Klimazonen dort blieben, die in den kalten Ländern auch dort blieben, wo sie immer waren. In der EU dürfen aber Menschen aus den Tropen, der Karibik, Französisch-Guayana, Reunion, Nordfinnland oder Schweden sich ihren Arbeitsplatz frei aussuchen. Was macht der Lichtingenieur mit dem Spruch in der Praxis?

Der wird allerdings noch viel größere Probleme mit etwas anderem haben. Denn die Norm beruht auf Beleuchtungsstärken und sagt aus: „Die Beleuchtung kann durch Tageslicht, künstliche Beleuchtung oder eine Kombination aus beidem erfolgen.“ Das ist leicht dahergesagt. Denn in Arbeitsstätten kommt das Licht - global - von der Decke. Das Tageslicht fällt je nach geographischer Höhe aus ganz anderen Richtungen ein. So sehen z.B. die höchsten Grade aus, die die Sonne erreicht. Die in der südlichen Hemisphäre stehen auf der anderen Seite, im Norden. (Bilder Paulina Villalobos)

Was dies für den Lichteinfall in den Raum bedeutet, zeigt das nächste Bild. Sehr dumm, wenn die Beleuchtung nicht allein dazu dient, den Aktenordner in der Mitte eines Schreibtisches zu beleuchten. Denn alle Anforderungen, von denen hier die Rede ist, haben ihren Ursprung in einem Papier (DIN 5035-2 von 1990), bei dem es um die Beleuchtung von Schreibtischen ging, die man vor dem Benutzer in der Mitte messen sollte.

Die Schwierigkeiten bei der Bestimmung der Beleuchtungsstärke unter Berücksichtigung des Tageslichts sind schon in Deutschland immens (Ausdehnung ca. 800 km in der Nord-Süd-Richtung), in den Grenzen des Geltungsgebiets der Norm ziemlich unmöglich. Wie soll man einen Arbeitsraum in der Arktis mit einem auf dem Äquator vergleichen? Und das ist bei der Aufstellung einer globalen Beleuchtungsnorm erst die halbe Miete. Denn mittlerweile haben Mediziner herausgefunden, dass die so bestimmte Beleuchtung die Gesundheit der Menschen gefährdet: "Der Lichteinfall ins Auge übt wichtige Einflüsse auf die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden aus, indem er die Tagesrhythmen [der Hormone] und den Schlaf ebenso wie kognitive und neuroendokrine Funktionen verändert. Vorhandene Beleuchtungen genügen diesbezüglichen Anforderungen nicht. (Original hier)

Will man den Forderungen der Medizin folgen, bedeutet das den Abschied von der Basis aller Beleuchtungsnormen, die mehr oder weniger auf der Horizontalbeleuchtungsstärke beruht haben, die zu jeder Tageszeit gleich bleibt. Die „melanopische“ Wirkung dieser ist immer exakt Null: Wenn Licht von der Decke nach unten geht, dringt es nicht ins Auge ein und kann daher keine "melanopische" Wirkung auslösen. Wer eine melanopische Wirkung auslösen will, schickt das Licht einfach waagrecht. So einfach ist das allerdings nicht, wenn die Leuchten an der Decke sitzen.  Also brauchen wir einen Richtungswechsel. Dazu braucht es den Wechsel in der Zeit, denn melanopische Wirkungen sollen tagsüber verstärkt werden, abends und nachts aber unterbleiben.

Der Ausschuss, der die Norm ISO/CIE 8995 erarbeitet hat, hatte sich folgendes vorgenommen (mehr hier):

• Neues Wissen über die gesundheitliche Wirkung des Lichts einarbeiten.
• Altes Wissen, das nachweislich zu einer Gefährdung der Gesundheit geführt haben soll, beibehalten.
• Tagsüber die Beleuchtung um ein Vielfaches erhöhen.
• Nachts den Menschen das Arbeiten ermöglichen, obwohl das Licht dann ihre Gesundheit gefährdet.

Nichts dergleichen ist passiert. Stattdessen hat er für jeden Arbeitsplatztyp 8 Anforderungen gestellt und dies über 62 Tabellen auf ebenso vielen Seiten. Über manchen Begriff wird selbst jemand stolpern, der sich bestens in der lichttechnischen Nomenklatur auskennt, so z.B. Wartungswert der mittleren zylindrischen Beleuchtungsstärke. Wenn man diese an der Decke der Abfertigungshalle eines Flughafens realisieren soll, wie die Norm es vorgibt, dürften fast alle Lichtingenieure ihre Schwierigkeiten damit haben. Aber viel schlimmer ist das fast komplette Ignorieren der Tatsache, dass etwa die Hälfte der Arbeitsplätze mit Computern bestückt sind.

Wenn man solche Seltsamkeiten noch toleriert, werden gewissenhafte Planer eher über hehre Ziele stolpern wie dieses im Geltungsbereich der Norm: „Recommendations are given for good lighting to fulfil the needs of integrative lighting“ (Es werden Empfehlungen für eine gute Beleuchtung gegeben, um den Anforderungen einer integrativen Beleuchtung gerecht zu werden. d. Autor). Was mag das wohl sein? Es ist die "integrierte" Beleuchtungsplanung (integrative lighting) und bedeutet, dass man bei der Planung der (künstlichen) Beleuchtung neben ihrer Wirkung zum Sehen auch die gesundheitlichen Folgen berücksichtigen muss. Erstens tut die Norm das nicht. Zweitens müsste der Lichtingenieur bestimmte Qualifikationen besitzen, die er nicht hat. Denn dort, wo diese Beleuchtung definiert wird (ISO/TR 21783), steht dies zu lesen: „Wichtig: Die positiven Wirkungen der integrativen Beleuchtung können nur erreicht werden, wenn sie von qualifizierten Planern entworfen und sachgerecht betrieben werden. Ebenso wichtig ist die korrekte Bedienung des Beleuchtungssystems durch die Beteiligten." Es heißt weiterhin: „Zu diesem Zwecke wäre es ideal, wenn der Lichtplaner in einem multidisziplinären Team mitwirken würde, in dem Experten für Sicherheit und Gesundheit, Psychologen und andere mitwirken würden.“

Ich lasse Psychologen und andere mal weg und berücksichtige die Mediziner, die in einem Memorandum das gesunde Licht (hier) definiert haben: hohe Beleuchtungsstärken zwischen 06:00 Uhr und 19:00 Uhr, stark reduzierte Beleuchtungsstärken zwischen 19:00 Uhr und 22:00 Uhr und möglichst kein Licht zwischen 22:00 Uhr und 06:00 Uhr morgens. Und die CIE, die diese Norm publiziert hat, hat in ihre Programme geschrieben: Das richtige Licht zur rechten Zeit. (CIE Position Statement on Non-Visual Effects of Light: Recommending Proper Light at the Proper Time: hier 2015 und da 2019 und dort 2024).

Niemand wird zu Unmöglichem verpflichtet - Wenn man dieses Prinzip auf CIE/ISO 8995-1 anwendet, kann man jeden Lichtplaner weltweit davon freisprechen, die Norm anwenden zu müssen.

Mehr zu der Norm ISO/CIE 8995-1:2025 hier oder da. Einen längeren Kommentar gibt es in Healthylight.de. 

Die Theorie

Licht mit unterschiedlichen Farben wird im Auge unterschiedlich gebrochen (chromatische Aberration). Daher wird es, wenn es auf Weiß eingestellt ist, bei Rot weitsichtiger und bei Blau kurzsichtiger.

Lichtquellen mit unterschiedlicher Lichtfarbe (Leuchtstofflampe, Glühlampe, Tageslicht) führen zu Augenbeschwerden, wenn nicht eine davon dominiert. Es herrscht Zwielicht.

Ursprung der Theorie

Der genaue Ursprung lässt sich nicht mehr lokalisieren. Die Theorie wird in einem Buch vom Sehphysiologen Prof. Hartmann beschrieben (Optimale Beleuchtung am Arbeitsplatz) Vermutlich stammt die Idee von Hartmanns Lehrer Prof. Herbert Schober.

Hartmann beschreibt die Theorie ausführlich mit einem ganzen Kapitel: „… In ähnlicher Weise sprechen wir auch vom Zwielicht, wenn ein Arbeitsplatz deutlich erkennbar Licht verschiedener Lichtfarbe von zwei oder mehr örtlich getrennten Lichtquellen erhält. …“ Daraus leitet er auch eine Empfehlung ab: „Im übrigen ist es wohl selbstverständlich, daß in ein und demselben Raum keine Lichtquellen unterschiedlicher Lichtfarbe oder Farbwiedergabe verwendet werden dürfen.“

Auswirkungen

Da Hartmann als Nachfolger des Sehphysiologen Schober in seine Fußstapfen getreten war, und weiterhin auch viele Dinge schriebt, die der lichttechnischen Industrie gefielen, folgten seinen Empfehlungen wahre Taten:

• Verbannung von Tischleuchten aus dem Büro: Die sog. Tischlampen müssen relativ klein sein. Da es keine kleinen Leuchtstofflampen gab, mussten die Tischlampen weg, weil die Industrie die Leuchtstofflampen bevorzugte.
• „Tageslichtlampen“ als bevorzugte Lichtfarbe: Da die meisten Büros in Deutschland Fenster haben, wurden die Lampen bevorzugt, die dem Tageslicht ähnlich aussahen. Allerdings mochte kein Büromensch die Lichtfarbe „Tageslichtweiß“ (Farbtemperatur über 5000 K). So blieb man bei „neutralweiß“, eine Lichtfarbe, die die meisten Menschen mit kalt verbinden.
• Fensterlose Räume: Viele Anhänger der fensterlosen Räume führten die Zwielicht-Theorie an, um Arbeitsräume ohne Tageslicht und natürliche Belüftung zu propagieren. Hartmann gab denen den Segen im gleichen Buch: "Es gibt wenige Probleme im Zusammenhang mit Kunstlicht, die so umstritten sind, wie der fensterlose Arbeitsraum. Dabei wird in aller Regel mehr emotionell als sachlich argumentiert. Die Licht- und Beleuchtungstechnik kann heute jede vernünftige spektrale Zusammensetzung des Lichtes realisieren … und die Klimatechnik bietet heute so hervorragende Lösungen an, daß es - zumindest aus physiologisch-optischer Sicht - keine Bedenken gegen fensterlose Arbeitsräume gibt."

Experimenteller Nachweis?

Da der Nachweis der Theorie bestenfalls in den Büchern von Hartmann zu finden war, versuchte ich die Wirkung experimentell nachzuweisen. Wenn die Annahme stimmt, dass das Fehlen einer dominanten Beleuchtung bei zwei unterschiedlichen Quellen Probleme verursacht, muss diese Wirkung im Laufe des Tages in Abhängigkeit von der Entfernung eines Arbeitsplatzes vom Fenster unterschiedlich auftreten. Dazu habe ich in Großraumbüros die Arbeitsplätze nummeriert, den Standort in einen Belegungsplan eingetragen. Die Mitarbeitenden wurden zu verschiedenen Tageszeiten (= andere Raumzonen mit Zwielicht). zu ihrem Befinden, Augenbeschwerden und sonstigen Beschwerden befragt.

Das Ergebnis war eindeutig. In bestimmten Bereichen der Räume beschwerten sich die Leute signifikant stärker als in anderen. Und das in allen Fällen. Dummerweise hatte das Ergebnis nichts mit Licht zu tun. Wir deckten auf, dass in den Büros manche Stränge der Klimaanlage abgeschaltet waren, ohne dass dies jahrelang aufgefallen war. Dafür blies sie in den anderen Bereichen stärker und verursachte so mehr Augenbeschwerden. In einem Fall hatte sich die Isolierung des Gebäudes verkrümelt. Das Haus musste komplett saniert werden. Von Zwielicht war keine Spur. Da fielen mir die übigen Worte von Hartmann in demselben Buch zu Kunstlicht und Kunstklima ein.

Wenn überhaupt, kann man mit solche Studien eher feststellen, dass die Mitarbeitenden mit ihrer Umgebung am zufriedensten sind, wenn sie direkt am Fenster sitzen. Das gilt selbst dann, wenn die Arbeitsplätze nicht einmal einen vernünftigen Sonnenschutz haben. Nicht nur Augenbeschwerden, sondern auch andere gesundheitliche Beschwerden folgen dem gleichen Muster.

Das letzte Wort hatte der selige Hajo Richter, seinerzeit der Vorstand der LiTG, gesprochen: "Glauben Sie mir, es gibt kein Zwielicht in Innenräumen.“ Ich denke, sein Wort gilt.

Ob diese Lampe in diesem Raum jemanden je gestört hätte?

(Für Freunde des Themas habe ich diese Blogbeiträge geschrieben:

Zwielicht zu Twilight
Was aus Zwielicht wurde

Für den Fall, dass man KI fragt, bekommt man solche Antworten
Beleuchtungstheorie a la KI

 

In jeder Wissenschaft, die mit Zahlen umgeht, gibt es eine methodische Vorgehensweise, die eigentlich gut begründet ist: Weicht eine Beobachtung stark von dem Rest der Beobachtungen ab, lässt man diese unberücksichtigt. Leider führt das zuweilen dazu, dass man eine Entdeckung verschläft. Ich möchte an einem Beispiel dies deutlich machen.

Ein Versuch, durchgeführt von Robert A. Millikan (und Harvey Fletcher) im frühen 20. Jahrhundert, gehört zu einem fundamentalen Experiment der modernen Physik, bei dem man die Elementarladung ermitteln wollte. Dabei wurden immer ganzzahlige Vielfache der Elementarladung festgestellt. Millikan konnte so nachweisen, dass die elektrische Ladung immer als ganzzahliges Vielfaches eines kleinsten Betrags, der Elementarladung, auftritt. Dieses Ergebnis lieferte den entscheidenden Beweis für die Existenz des Elektrons als ein Teilchen mit dieser festen Ladungsmenge und legte eine wichtige Grundlage für das Verständnis der atomaren Struktur.

In Millikans Tagebüchern wurden seltene Sichtungen von einem Drittel dieser Elementarladung notiert. Diese können Quarks gewesen sein. Deren Entdeckung blieb späteren Generationen vorbehalten. So blieb eine fundamentale Erkenntnis unerkannt, weil die Forschenden die Beobachtungen für einen Fehler gehalten hatten.

Im Allgemeinen entfernt man einen Eintrag komplett aus einem Datensatz, wenn dieser fehlerhaft zu sein scheint. Wenn man knapp 1000 Leute für eine repräsentative Studie befragt, sind drei weggelassene statistisch gesehen irrelevant. Was aber, wenn die relevante Information nicht die berücksichtigten 997 gegeben haben, sondern die weggelassenen drei? In einem Experiment von mir war nur ein Einziger weggelassen worden.

Im Jahr 1972 sollte ich die Auffälligkeit der Warnkleidung für Straßenarbeiter untersuchen. Der Auftraggeber hatte uns 10 Jacken geliefert, wovon eine die damals übliche „Öljacke“, auch Ostfriesennerz genannt, war.  Zu meinen 10 Probanden gehörte auch mein Hiwi, der „Rot-Grün-blind“ war. Seine Bewertungen sollten aber unberücksichtigt bleiben.

Am Ende des Experiments zeigte sich, dass die favorisierte Jacke mit dem Feuerwehrrot von allen neun Probanden als am auffälligsten erkannt wurde. Bei allen Durchgängen wählte die Person mit der Rot-Grün-Schwäche die unauffälligste gelbe Jacke. Hingegen war für diese das Feuerwehrrot am unauffälligsten.

Ergebnis: Da ca. 8 % der autofahrenden Männer von dieser Schwäche betroffen sein können, reicht eine einzige Farbe nicht aus, um eine für alle auffällige Kleidung zu erstellen. Seit dieser Zeit sind die Schutzwesten bunter geworden. Hätte ich die eine Person weggelassen, hätte die Erkenntnis noch länger warten müssen.

Der vermutlich tragischste Opfer eines Ausreißers ist Prof. Rüssel Foster von der Universität Oxford geworden. Foster hatte im menschlichen Auge eine relativ kleine Zahl von Zellen mit einem abweichenden Verhalten entdeckt. Da er nicht glaubte, dass nach 200 Jahren Forschung am Auge noch etwas Wichtiges entdeckt werden könnte, überließ er die Entdeckung des Jahrhunderts der photosensitiven retinalen Ganglienzellen (pRGCs), die dritte Klasse von Photorezeptoren in der Netzhaut von Säugetieren (einschließlich des Menschen), die keine Stäbchen oder Zapfen sind. anderen. Nichts hat die Erforschung des Lichts seit einem Jahrhundert so beflügelt wie diese Entdeckung.

Wie wichtig Licht für das Zusammenleben in Deutschland ist, lässt sich auch daran messen, dass selbst Juristen in politischen Spitzenpositionen übergeordnete Rechtsprinzipien vergessen, wenn es um eine bestimmte Vorschrift geht, um § 7 Absatz 1 der Arbeitsstättenverordnung von 1975. Sie hört sich eigentlich harmlos an:

„Arbeits-, Pausen-, Bereitschafts-, Liege- und Sanitätsräume müssen eine Sichtverbindung nach außen haben.“

Um diese wurde lange gekämpft, weil zu dem Zeitpunkt der Erstellung der Vorschrift die Lichttechnik wie die Arbeitsmedizin der Meinung waren, Arbeitsräume müssten überhaupt keine Fenster haben. Das Licht könne man besser elektrisch erzeugen. Ein gewisser Matthew Luckiesh hatte 50 Jahre zuvor postuliert, man könne sogar besseres Licht erzeugen als die Sonne es je können wird (hier)

Den Stadtplanern und Immobilienhändlern ging es eher um die Verdichtung der Städte. Wenn man Arbeitsstätten ohne Fenster bauen darf, kann man kompakter bauen. Wie dies einst ausgesehen hatte (hier  Krankheiten der Finsternis) war längst vergessen, obwohl die Häuser noch stehen.

Die elektrische Sonne, die sich heute für wenig Geld aus dem Baumarkt in die Wohnung holen kann, musste einst überhaupt technisch realisiert werden. So einfach war das allerdings nicht, denn Luckiesh, der Erfinder von Licht und Gesundheit, hatte die Latte sehr hoch ausgelegt. So hoch, dass die Technik sie nach 100 Jahren immer noch nicht erreicht hat.

Luckiesh lobte zunächst die heilenden Strahlen der Sonne. Er musste keine neuen Jünger gewinnen, sie waren bereits da als Gefolge von Sozialreformen, Städtebauern und Progressiven. Luckiesh musste nur auf den fahrenden Zug aufspringen. Er proklamierte, der Mensch müsse nicht nur Helligkeit haben, sondern Farben wie bei Tageslicht sehen. Das war ein Seitenhieb auf die CIE, die kurz davor in 1924 die V(λ)-Kurve normiert hatte. Diese beschränkt die Wirkung des Lichts auf die Helligkeit. Von Farben ist dabei keine Rede. Sie wurden später hinzugefügt.

Aber Luckiesh‘ Konzept ging in einer Hinsicht weit über das von CIE hinaus: UV-Strahlung. Diese war für Luckiesh für die Gesundheit unerlässlich. Hingegen hat die CIE UV nie als Licht akzeptiert. Also war Licht im Jahr 1926 gemäß Luckiesh praktisch alles, was von der Sonne auf der Erde ankam und mit optischen Geräten erfasst werden konnte. Für die CIE zählte nur diejenige Strahlung als Licht, die das Auge als Helligkeit wahrnimmt. So etwas hat noch nie ein Lebewesen je erlebt, ist aber wissenschaftlich postuliert.

Man hatte 1926 die Erfahrung der Glasmacher mit der UV-Strahlung hinter sich, die Pleite mit der UV-durchlässigen Verglasung (s. Vita Glass). Ergo musste die elektrische Sonne sichtbares Licht wie UV gleichzeitig erzeugen. Und das sah technisch so aus:

Zu der Glühlampe, die Licht zum Sehen produzierte, musste noch eine Entladungslampe hinzugefügt werden, um Licht sowohl für das Sehen als auch für die Gesundheit zu schaffen. Fertig war das „Dual-purpose-Light“. Davon wurden mindestens zwei Modelle von General Electric gebaut, S-1- und S-2-Lampen. Der Werbespruch lautete übersetzt etwa „So nahe bei der Natur wie es geht …“. So nahe bei der Natur, wie es geht - Das kann viel bedeuten oder gar nichts.

So ähnlich wie einst Luckiesh denken manche Lichttechniker immer noch und wundern sich, warum sich Menschen bei 500 lx im Raum geblendet fühlen, aber draußen 5000 lx möglicherweise als Zeichen für ein nahendes Gewitter halten. Den Unterschied kann man mit dem folgenden Bild erklären.

Die elektrische Sonne mag hier beide Teile des Lichts im Spektrum enthalten. Es kommt aber aus einer relativ konzentrierten Fläche. Das Tageslicht wird hingegen von der Himmelskuppel erzeugt, wozu das direkte Sonnenlicht hinzukommen kann oder aber auch nicht. Das Äquivalente im Innenraum wäre eine großflächig angestrahlte Decke sowie ebenso angestrahlte Wände. Die Quelle des Lichts ist im Innenraum sehr dominant, in der Natur relativ selten. Selbst in Wüsten, wo die Sonne vom Wasser und von den Wolken ungefiltert niederbrennt, stammt ein erheblicher Teil der Strahlung vom Himmel. Einige Quellen deuten darauf hin, dass die gestreute UV-Strahlung an einem wolkenlosen Sommertag zur Mittagszeit einen Anteil von bis zu 50% der gesamten UV-Strahlung ausmachen kann. Übrigens, bei allen Betrachtungen über die Naturnahe der künstlichen Beleuchtung fällt nie das Wort Blau, blau wie der Himmel. Wer die Szene in diesem Bild für eine Nachbildung der Natur hält, müsste seine Wahrnehmungsfähigkeit prüfen lassen.

Bei sichtbarem Licht ist die Sonne bei klarem Himmel dominant (bis 80%). Bei leichter bis mittlerer Bewölkung etwa gleich bis dominant. Bei bewölktem Himmel bzw. im nebligen Wetter dominiert die diffuse Strahlung bis über 90%.

Was simuliert nun die elektrische Sonne? Sowohl für UV als auch für das sichtbare Licht dominiert die Quelle. So werden die Kinder auf der rechten Seite das Licht auf den Kopf bekommen, wo die Haare das UV-Licht reduzieren werden. Die Kinder auf der anderen Seite bekommen es zwar ins Gesicht, wo das UV-Licht die gewünschte Wirkung entfalten kann. Aber allzu lange werden ihre Augen da nicht mitmachen. Denn das lebenswichtige UV ist gleichzeitig eine gefährliche Strahlung.

Dieses Bild zeigt Kinder an einem fiktiven Strand. Hier kann sich die UV-Strahlung besser auswirken. Aber das Problem mit der fehlenden Diffusität bleibt. Ebenso die zeitliche Kopplung von Sehen und Empfangen von „gesunder“ Strahlung.

Als die Menschen nahezu wahnsinnig auf die UV-Strahlung reagierten, gab es manche denkwürdige Erfindung, so auch dieses Gebäude, das Menschen mit der gesamten Umgebung nach der Sonne dreht (mehr hier).

Wer so etwas in die Wohnumgebung transferieren will, handelt gegen die Jahrtausende alte Lebenserfahrung, wonach die Gebäude nicht nur vor Wind und Wetter schützten, sondern auch vor der UV-Strahlung. Der Mensch kann diese weder riechen noch schmecken. So hat das Lernen mit dem Umgang mit UV sehr lange gedauert und ist den meisten Menschen nicht bewusst.

Das Tageslicht wurde bereits in der Bibel an den Anfang der Schöpfungsgeschichte gestellt (Genesis). Dessen Vorteile habe ich in Licht und Gesundheit (hier download) ausführlich dargestellt. Das will aber nicht heißen, es wäre die ideale Beleuchtung in allen Lebenssituationen. Alle lebensnotwendigen Elemente, Licht, Luft, Wasser, können sich auch tödlich auswirken. UV war zu Beginn der Geschichte der Erde für alles Leben so tödlich, dass es sich nur im Wasser entwickeln konnte. Das Leben konnte sich erst nach der Bildung des Ozonringes aus dem Wasser bewegen. Aber auch das Ozon ist ein giftiges Gas. Es hat aber das Leben auf dem Land überhaupt möglich gemacht.

Man muss sich genau überlegen, was man da ins künstliche Heim holt. Kein Wunder, dass der Hype um das UV-Licht im Raum, der viele Jahrzehnte gehalten hat, heute nur noch an der Milch zu erkennen ist. Diese heißt in den USA fortified milk, weil sie mit Vitamin D angereichert ist. In den nordischen Ländern bekommen die Kinder Lebertran, weil hoch im Norden die Sonne nie UV produziert.

Wenn jemand sich für Lichtfarben interessiert und dabei an farbige Lichter denkt, irrt er sich oder sie. Denn alle Namen für Lichtfarben bezeichnen Lampen, die mehr oder weniger weißes Licht produzieren. Das ist so gewollt, denn der Lichttechniker möchte mit der Beleuchtung nicht das Farbklima in einem Raum vorgeben. Dies sollen diejenigen machen, die den Raum gestalten. Die Lampe soll in ihrem Spektrum möglichst alle Farben haben und somit deren Wiedergabe ermöglichen, so sie der Designer wünscht.

Das weiße Licht soll in der Lage sein, die Farben der Objekte möglichst gut wiederzugeben, wobei man sich immer wieder streiten kann, was gut heißt. Soll z.B. die Beleuchtung eines Rembrandt-Bildes das wiedergeben, was der Künstler beim Malen gesehen hatte? Soll ein Schminkspiegel die Künstlerin in ihrer Garderobe möglichst gut scheinen lassen, sodass sie sich später auf der Bühne sicher fühlt? Oder lieber schlechter aussehen lassen, damit sie auf der Bühne immer besser ausschaut?

Die Technik geht nicht so tief in die Materie hinein und belässt es bei der Wiedergabe bestimmter Farbmuster. Auf der Basis der ersten acht Muster wird der sog. allgemeine Farbwiedergabeindex berechnet Ra. Die Hersteller von Lampen (Leuchtmitteln) sind dafür verantwortlich, den „CRI“-Wert ihrer Produkte gemäß diesen Normen zu messen und im Produktdatenblatt anzugeben. Die Messung ermittelt den Unterschied der Farben unter einem Referenzlicht und unter der fraglichen Lichtquelle. (Bezüglich der „Farben“ siehe hier) Gesättigte Farben sind nicht darunter. Nicht einmal die Wiedergabe der menschlichen Haut wird geprüft.

Da man von allem Guten lieber mehr hat als nur eines, gibt es zwei Referenzlichtquellen, für die CRI bestimmt wird, Glühlicht (ehemals Normlicht A) und Tageslicht mit genormtem Spektrum (Für Lichtquellen mit einer Farbtemperatur von 5000 K  und höher (neutralweißes bis tageslichtweißes Licht)).

So weit, so gut geregelt. Leider nicht gut genug. Denn wir sind es gewohnt, dass viele Gegenstände ihre Farben mit optischen Aufhellern gewinnen (Papier, Wände, Stoffe,…). Das ist keine neue Erscheinung, sondern bestimmt mehr oder weniger stark die Realität seit der Einführung der Rosskastanie in Europa. Die Rosskastanie hat eine direkte historische und chemische Verbindung zu optischen Aufhellern, da sie den Naturstoff Aesculin enthält. Mit ihrem Sud wurde einst der weißen Wäsche Weiß reingetrieben.

Aesculin ist eine fluoreszierende Substanz. Es absorbiert nicht sichtbares ultraviolettes Licht (UV-Licht) und wandelt diese Energie in sichtbares, blaues Licht um. Dieses emittierte blaue Licht kompensiert den leichten Gelbstich, den Textilien und Papier oft von Natur aus oder durch Vergilbung annehmen. Dadurch erscheinen die Materialien für das menschliche Auge strahlender und weißer. Heute sind optische Aufheller in Waschmitteln vorhanden, sie werden von der Textilindustrie und Papierindustrie eingesetzt. Sie sind in Kunststoffen und Farben zu finden.

Die Wirkung von UV auf das Erscheinungsbild von Farben wird bei der Bestimmung von CRI ignoriert. Einige ältere oder günstige LED-Lichtquellen erzeugen kaum UV-Anteil und können daher optisch aufgehellte weiße Kleidung oder Papier fahl oder gelblich erscheinen lassen, selbst wenn der Ra-Wert hoch ist. Es ist praktisch nicht möglich, zwischen LEDs zu unterscheiden, die Farbaufheller entsprechend aufhellen oder nicht.

Das Problem mit den Farbaufhellern gilt auch für veredelte Fassadengläser, die alle Strahlung außerhalb des sichtbaren Bereichs wegfiltern. Diese werden bei energetischen Sanierungen eingesetzt. Zwar gibt es Gläser, die mit CRI = 97 eine fast perfekte Farbwiedergabe vortäuschen. Aber satte Farben und strahlend weiße Hemden oder Bettwäsche sieht man in energetisch sanierten Gebäuden nie mehr. Überhaupt: Satte Farben wurden von dem Index Ra nicht erfasst, weil künstliches Licht weit entfernt davon war, diese wiederzugeben.

Es ist eher schlimmer, die Fassadengläser können das Tageslicht so filtern, dass ihre CRI bei 77 liegen kann, also schlechter als bei Dreibandenlampen, deren Spektrum sich niemand trauen wird, als ideal zu loben. (s. ISO/TR 9241-610) Das unten abgebildete Spektrum ist besser als in den Normen gefordert. Ein volles Spektrum sieht anders aus.

Ach, ja. Da ist noch die Frage des Referenzlichts. Bei beiden Referenzlichtern kann eine Lichtquelle einen Ra von 100 erreichen. Dass die Farben sich ähneln, ist damit nicht gesagt. Nur die Zahl ist gleich. Perfekt ist aber keine der Referenzlichter. Normlichtart A (Farbtemperatur 2856 K) verleiht allen Objekten eine Stimmung wie die untergehende Abendsonne. Das „Tageslicht“ (D50 oder D65) ist kein Tageslicht, sondern es entspricht dem Nachmittagshimmel über Wien abzüglich der Sonne (teilweise). Dass das Tageslicht keine Farbtemperatur hat, wissen die wenigsten Experten. Es ändert sich ständig über den Tag und hängt sehr stark von der geographischen Lage ab. Daher muss für bestimmte Zwecke eine Normierung erfolgen, z.B. für Farbbemusterung, Fernsehaufnahmen, Fotografie, Druckwesen. Auch für die Betrachtung von farbigen Objekten muss eine Normierung erfolgen. So sind Computermonitore auf 9300K voreingestellt.

In der Technik ist es üblich, vom Tageslicht zu sprechen, wenn nur eine Eigenschaft einer Lichtquelle höher ist als 5000 K, die Farbtemperatur. Vor 100 Jahren postulierte Luckiesh, dass nur das Tageslicht eine gute Farberkennung ermögliche und das gesunde Licht mit dem Erkennen von Farben zusammenhänge. Da dieses Licht aber nicht immer zur Verfügung stünde, müsste es künstlich erzeugt werden. Wie man sieht, sind wir von diesem Ziel recht weit entfernt.

Mit der Einführung der LED hat sich das Problem verschärft, weil übliche LED keine Anteile von UV in ihrem Licht haben. Eigentlich ist es eine gute Eigenschaft der LED, dass beim Erzeugen von Licht unerwünschte Teile des Spektrums nicht als Konterbande entstehen. Für die optische Aufhellung muss das Spektrum durch UV ergänzt werden.

Man will sich seit Jahren von den 8 Testfarben verabschieden. Leider ist dieser Abschied so einfach nicht. So hat es mehrere Versuche gegeben, die noch kein endgültiges Ergebnis erbracht haben.

CIE hat 2017 den Index General Color Fidelity Index (R_f) eingeführt. Dieser neue Index wurde in der CIE 224:2017 eingeführt und soll den älteren Allgemeinen Farbwiedergabeindex (Ra) – besser bekannt als CRI (Color Rendering Index) – in Zukunft ersetzen. Er basiert auf 99 Testfarbproben (gegenüber 14 beim Ra), deren Verteilung optimiert ist, um die Farbwiedergabeeigenschaften von LED-basierten Lichtquellen genauer zu erfassen.

Dazu gibt es den CIE Color Gamut Index (R_g). Dieser Index wird oft zusammen mit dem R_f angegeben. Er bewertet, ob die Farben unter der Testlichtquelle gesättigter oder ungesättigter erscheinen als unter der Referenzlichtquelle (Farb-Sättigungsgrad oder Gamut).

Die Sache war wohl nicht so perfekt, wie sie schien. In den USA gilt ein neuer Standard IES TM-30. Die aktuelle Version ist ANSI/IES TM-30-20 (ursprünglich TM-30-15/18), ein umfassendes System, das die Mängel des alten CRI (Ra) behebt, insbesondere im Umgang mit modernen LED-Lichtquellen.

Die TM-30-Methode liefert drei Hauptkomponenten zur Bewertung der Farbwiedergabe:

• Farbtreue-Index (R_f) – Fidelity Index
• Farbsättigungs-Index (R_g) – Gamut Index
• Farbvektorgrafik (Color Vector Graphic)

Das Letztere ist eine grafische Darstellung, die visuell zeigt, wie stark und in welche Richtung sich die Farbtöne und die Sättigung in 16 Farbbereichen (Farbtönen) des Farbraums verschieben. Sie ist ein wichtiges Werkzeug für Lichtplaner, um schnell zu erkennen, welche Farben (z. B. Rottöne oder Grüntöne) verstärkt oder abgeschwächt werden.

Die IES TM-30-Methode eine wesentlich präzisere und umfassendere Bewertung der Farbwiedergabequalität von Lichtquellen und wird in der Lichtplanung zunehmend zum empfohlenen Standard. Leider setzte sie sich sehr langsam durch, weil sich die Methoden der Farbwiedergabe in vielen Normen, Regeln, Verordnungen und Gott-weiß-wo-noch verewigt haben.